摘要：随着油田进入特高含水期，三次采油工艺的不断扩大，三元复合驱集输系统见剂浓度的不断升高，在实际生产运行过程中主要存在以下三方面的问题：一是集输工艺淤积结垢问题比较突出；二是部分环节不能清垢问题；三是部分工艺清垢工作程序复杂。目前在防垢方面所用的技术有电子防垢仪、超声波防垢仪以及化学药剂防垢技术等，但这些防垢技术的在实际应用中效果不是特别的明显。
关键词：油田集输管线；集中除垢；工艺
引言：
通过长期应用实践，发现三元复合驱系统会出现严重的结垢问题，影响正常生产运行。如集油管道的结垢物将减小管道的有效流通面积，增加沿程阻力损失，使井口回压升高，减小原油产量；甚至堵塞管道，造成油井停产；清理困难，工人劳动量增大，增加生产成本；同时，结垢物沉积在管线内壁上，还会使仪表计量失真，无法准确测量采出液的相关物性等。掺水管道的结垢物也会减小管道的有效流通面积，使所需泵压增大，能耗增加；同时容易造成垢下腐蚀，缩短管线寿命；清理困难，增加生产运行、维护成本等。针对三元复合驱集输系统淤积、结垢的问题，目前只能从油井回压变化、掺水压降、切割管道观察等方式进行初步判断单井淤积结垢的程度，而对于淤积、结垢的成因、机理、影响因素及规律等内在因素尚不明确。为了解决这些问题，我国学者对三元复合驱系统结垢规律及其有效的除垢、防垢技术进行了一系列研究。
1淤积的形成机理
采出液体系在集输管路内流动的过程中不断向周围环境散热，当采出液接近于其析蜡、淤积温度时，采出液中的蜡质等组分将从饱和的液相中结晶析出，此时，采出液与管壁间温差将引起溶解蜡分子及其它易淤积物分子与已析出相关颗粒的径向浓度梯度，油流中心分子浓度高、淤积物颗粒浓度低，而管壁处的分子浓度低、淤积物颗粒浓度高，这一浓度差的存在和流动状态的影响将引起溶解的易淤积物分子和析出的蜡晶等相关颗粒包裹并携带部分液态原油以分子扩散、剪切弥散、布朗运动及重力沉降四种方式不断向管壁迁移，并借助于各组分分子间的范德华力而淤积在管壁上。从而使最终的淤积层是一个结构充满空隙，中间充满原油、蜡质、胶质、沥青质、水分和其它机械杂质的混合物。
2油田集输系统结垢过程和垢质种类
随着三元复合驱技术的推广应用，油田集输系统结垢始终伴随油田开发生产的始终，因此如何更好的研究结垢规律并进行有效的防垢、除垢，已经成为影响油田生产的重要问题。三元复合驱集输系统结垢过程宏观上可分为三个阶段：第一阶段为碱对地层矿物质的溶蚀过程，特别是强碱三元复合驱过程中，除了Ca2+、Mg2+、Ba2+等成垢离子从地层矿物中不断析出外，强碱(NaOH)的作用使地层的硅化合物不断溶出，使地层水中溶解大量的成垢离子。第二阶段为大量成垢离子通过化学反应进行结晶过程，矿物中溶出的Ca2+、Mg2+、Ba2+等成垢离子与地层中大量CO2气体逸出时与碱水反应生成的CO32-或弱碱三元复合驱(碱剂为NaHCO3、Na2CO3)本身的CO32-反应，形成大量的CaCO3、MgCO3、BaCO3等碳酸盐及硅酸盐晶体。第三阶段为成垢过程，由于石油采出集输过程中含有大量的水，系统环境温度、压力、摩擦等热力学及动力学条件的变化，使大量成垢晶体经历吸附、生长、聚集、摩擦、脱水等过程，最终在生产设备上产生大量难以去除的垢质。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3三元复合驱结垢特性
在三元复合驱油过程中，垢的产生主要是因为三元复合驱体系中的碱注入地层后，三元复合驱油体系注入地层后，在与地层流体发生反应的同时也与岩石矿物发生反应，破坏原流体和岩石矿物间的平衡状态，产生各种垢盐，导致采出液中Ca2+和Mg2+浓度随PH值的增加而减少，油井出现严重结垢现象。
3.1分子碳酸盐结垢特征
三元复合驱中聚合物的 HPAM 对分子态垢（碳酸盐和硅垢）的形成有影响。在实验过程中对实验现象进行细致观察，并得到空白试验和加入HPAM时反应体系现象图。
未加入HPAM时，生成的碳酸钙呈细粉末状；加入HPAM时，生成的碳酸钙大部分聚集成为絮状，并且加入HPAM的试液粘度变大，碳酸钙固体粘壁和粘底现象比未加入HPAM时严重。从反应现象可以看出，HPAM的加入对油田常见水垢碳酸钙的形成产生了一定的影响，为了更为细致深入的研究其对碳酸钙结垢量及结晶过程的影响，还对其进行了影响因素分析和微观分析。
CaCO3晶型不同，其形态也不同。方解石通常被称为纺锤形晶体或立方体晶体，其形态多为菱面体和六方柱形；CaCO3单晶体的文石型晶体以针状最为常见，此外还包括块状和叶状；球形则是球霰石的最常见形态。因此，通过观察SEM得到的晶体形态可以大致确定CaCO3是何种晶型。
加入 HPAM 前生成的碳酸钙颗粒主要为六方柱形态，结合 XRD 结果可以证实，此时碳酸钙是方解石。加入 HPAM 后，碳酸钙的形貌产生了较大变化，出现了变形的六方柱、针状、薄片、纺锤型、圆盘、变形的立方体、棒状、球形等多种形态的垢晶。
3.2硅酸盐结垢特征
碱液与硅酸盐类岩石表面接触并发生碱溶蚀反应，生成可溶性基团进入溶液体系，岩石表面被碱破坏以后，岩石内部的硅氧健也逐渐被破坏，导致岩石结构逐渐解体，被碱溶蚀的硅及其它可溶性盐进入溶液体系[19]。在地下，碱与岩石矿物质发生反应，打破溶液体系原有的离子平衡。岩石表面逐渐被溶蚀，部分矿物变成可溶物状态进入溶液体系，由于物理及化学作用，溶液体系逐渐达到平衡状态，由于外界条件的变化，溶液体系平衡被破坏，出现溶蚀物析出。溶蚀与沉积是一个动态可逆平衡状态。对于溶液体系中硅的化学变化主要有以下几点：1）硅酸凝胶缩合成无定形二氧化硅成垢；2）硅酸或硅胶与体系中的金属离子反应生成沉淀；3）多聚体硅（n＞7）形成胶体颗粒沉积；4）低聚体硅（n＜7）以碳酸盐微粒提供沉积晶核。
结束语：
油田集输系统的作用是将分布在各个油井的采出液进行集中、处理和输送到油库或压气站的过程。主要包括油气的收集、油井产物的计量、气液混合物的分离、原油的脱水等环节。油气集输系统是油田地面工程的核心，总投资占到地面设施的 40%-50%，是油田平稳生产的重要保障。
参考文献：
[1] 王潇．三元复合驱除垢工艺及淤积物处理技术研究[D]．大庆：东北石油大学，2013．
[2] 宋茹娥．杏北油田厚油层强碱三元复合驱后剩余油分布研究[D]．杭州：浙江大学，2011．
论文作者:唐相辉,于振宇,胡海涛
论文发表刊物:《电力设备》2019年第4期
论文发表时间:2019/7/8
标签：油田论文; 地层论文; 碳酸钙论文; 体系论文; 浓度论文; 岩石论文; 溶液论文; 《电力设备》2019年第4期论文;