某油田生产系统结垢问题分析和治理.pdf

石河子科技总第2 70 期中图分类号：TK268.+2文献标识码：B文章编号：1008-0899（2023）08-0012-031背景某油田中心平台井口物流液相温度设计值为62，实际投产运行后，实际温度较设计值偏差较大，温度达到85。平台在使用的防垢剂在此实际温度下无法达到原有设计效果，现场管线设备结垢严重。而且水质矿化度高，尤其水源井水与流程中处理后的生产水掺杂之后，管线、设备等结垢现象更为突出，给现场的安全生产带来了不利影响。设备及管线结垢产生后，为SRB细菌的繁殖提供条件，使防腐剂无法与金属表面接触，间接造成设备及管线腐蚀1。管线流程沉积大量垢样，直接造成管线缩径，部分阀门开关困难，自动调节元件故障，造成生产流程处理能力下降。处于生产流程下游设备尤其在产生结垢后生产负荷不断增大，如电脱水器水相液位升高，时常出现掉电等状况，给设备管理和维护造成极大困难。现场必须采取相应措施解决结垢问题，保证生产稳定。2生产系统流程简述油田水系统现场生产流程简述如下：由于该平台生产水无法完全满足注水需求，故油田水系统水源主要由水源井水和生产污水两部分组成。第一部分水源井水通过电泵提升至地面，通过旋流自动除砂器脱出地层砂，进入注水细滤器、缓冲罐等注入地层。第二部分为生产污水，经过油处理系统的一级分离器、二级分离器、电脱等设备分离出的污水依次进入斜板除油器、气浮、核桃壳滤器后经过注水滤器、缓冲罐增压厚注入地层。水系统处理总流程见下图1。生产水和水源井水系统设备的压力、温度数据如下表1所示。图1平台注水系统总流程图表1平台注水系统主要设备及参数代号T-3001V-3002A/BF-3001A/B/C/DHC-4101F-4101T-4101注：（1）注水增压泵入口压力0.2MPa,注入水温度86；增压后压力为13MPa，出口温度约86；（2）平台加注的药剂为BHF-07A，加药点为水源井出口管汇和原油生产管汇，防垢剂注入浓度为30ppm。名称斜板除油器加气浮选器双介质滤器旋流除砂器注水细滤器注水缓冲罐操作压力3KPaG5KPaG400KPaG500KPaG500KPaG3KPaG操作温度80808084.584.584.53结垢影响因素分析地下油气藏复杂的压力、温度、含蜡、含水等因素的影响，使得地面流程为满足不同生产需要而改变的生产状态无法避免的导致地面油气水系统等某油田生产系统结垢问题分析和治理中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津市，300459）孟岩摘要渤海某油田生产水系统实际运行温度与ODP设计温度存在较大偏差，原设计使用防垢剂无法满足现场实际生产需要，给生产系统的工艺管线、设备、阀门等安全正产带来严重影响。平台对生产系统装置运行动态进行分析，研究地热水、生产水水质结垢机理，得出水源水质、压力、温度等是影响结垢的重要因素，积极采取对应的解决措施，彻底解决流程中目前存在的结垢问题。为其他生产系统防垢除垢提供了可借鉴的维护管理经验。关键词污水；防垢；除垢作者简介：孟岩（1990），男，汉族，山东肥城人，本科，工程师，研究方向：海上石油与天然气开采。-12第4期2 0 2 3年8 月石河子科技平衡状态变化。随着地面流程中各种压力、介质、温度等的变化，水源井水和生产污水的内在状态平衡被打破。地层水中含有大量的结垢离子时，当地面流程中物流的压力、温度、介质等发生变化时，会不同程度的设备中产生结垢现象。针对油田目前结垢程度最高的生产污水系统，在保持某一形成条件不变的情况下，对结垢的变化趋势进行了对比研究。图265，压力对生产污水结垢影响图384.5，压力对生产污水结垢影响从图2中可以看到，生产污水温度达到62时，CaCO3结垢析出，随压力的增大结垢物逐渐减少，随压力的减小结垢物逐渐增多。压力为200kpaG时的垢的重量为180mg/L，当压力为13Mpa时垢的重量为170mg/L。从图3中可以看到，生产污水温度达到85时，CaCO3结垢析出，随压力的增大结垢物逐渐减少，随压力的减小结垢物逐渐增多。压力为200kpaG时的垢的重量为226mg/L，而压力为13Mpa时垢的重量为215mg/L。图4174kpaG，温度对生产污水结垢影响图512Mpa，温度对生产污水结垢影响从图4中可以看到，压力为200kpaG时，CaCO3结垢析出，随温度的升高而结垢产物逐渐升高，随温度的减小结垢产物逐渐减少。温度为62时的垢的重量为 179mg/L，而 85时的垢的重量为226mg/L。从图5中可以看到，压力升高，达到运行压力的13Mpa时，CaCO3结垢析出，随温度的升高结垢量逐渐增大，随温度的减小结垢量逐渐减少。当温度为85时的结垢量为215mg/L，而当温度为62时的结垢量为170mg/L，为了方便对比在不同的物流运行条件下，现场设备结垢的不同趋势，根据实验结果进行统计，制成图表。如下表2。表2生产污水在不同运行条件下结垢量(单位mg/l)结垢预测水质生产污水压力温度200kpaG13Mpa6217917085226215通过对比分析不同条件下水系统运行情况，结合生产水结垢机理和不同因素的影响，得到现场结论如下：在温度、压力等参数相同的情况下，生产污水结垢倾向比较大；随着温度的逐渐升高，结垢量逐渐增多；随着压力的逐渐增大结垢量逐渐减少；对比同一系统内水的运行，温度对水系统结垢的影响要远远大于压力对水系统结垢的影响。4防垢措施4.1化学防垢防垢剂在污水处理过程中，起着非常重要的作用。防垢剂选用准确合适，就能有效的阻止无机盐在溶液和流体通道壁上结晶沉淀3。针对油田中心平台工艺情况与生产水特性，防垢剂BHF-07A在现场应用过程中，虽然一定程度缓解了油田的结垢问题，但仍无法完全满足现场注水等系统的防垢要求，因此于2013年5月对BHF-07A进行了进一步的优化，通过室内筛选出防垢剂BHF-11防垢效果良好，优于在用防垢剂BHF-07A。新型防垢剂BHF-11原防垢剂BHF-07A相同浓度下（30ppm），新型防垢剂BHF-11在水源井系统的防垢率达到92%以上（原防垢剂BHF-07A防垢率89%），在原油系统防垢率达到94%以上（原防垢剂BHF-07A防垢率86%）。因此新型防垢剂防垢-13石河子科技总第2 70 期效果明显优于原防垢剂。通过对新型防垢剂在不同浓度下的防垢率效果对比，新型防垢剂加药浓度在30ppm时，防垢率在92%以上，结合室内筛选的试验数据，油田在调整防垢剂下药浓度后，能够起到很好的防垢作用。4.2物理防垢平台一、二级分离器和电脱水器水相出口结垢严重，造成电脱水分离器分离出的生产污水无法满足现有生产制度下处理和输送至下一级流程，造成电脱水器处理能力下降、电脱时常掉电等状况。单单依靠化学防垢的方法很难阻止结垢的进一步形成，为此平台以电脱水器水相出口为研究节点，开展在管线上安装WaterHacker物理防垢器作业。4.3电脱水器生产水管线酸洗除垢措施垢在采取化学与物理防垢的同时，开展对管线进行酸洗作业，酸洗的目的是利用酸洗液与垢、铁的氧化物进行反应，生成可溶性物质而除去4。5结语油田生产系统中由于压力、温度、流体物性、组分等变化，导致管线、设备等防垢、除垢等措施不断优化，现场必须根据实际情况，结合资料文献实时调整作业方案，保证作业效果和经济性。化学法防垢的采用需要以室内试验为基础，确定除垢剂的合理组成，以达到最佳的除垢效果；对于海上油田生产水系统，在现场安全环保经济等满足条件的情况下，应该尽可能的使用物理防垢和化学防垢搭配的方法，以保证注水系统结垢控制。同时积极运用除垢措施，降低管线堵塞和腐蚀风险。参考文献1钱慧娟,李旭弘宇,商玲玲,朱明慧,侯俞行,徐德宏,高清河.油田水结垢及其影响因素的研究进展J.化工技术与开发,2021(04):25-28+32.2肖曾利,蒲春生,时宇,宋向华.油田水无机结垢及预测技术研究进展J.断块油气田,2004(06):76-78+94.3丁鹏元,党伟,王莉莉,刘建勋.油田采出水回注处理技术现状及展望J.现代化工,2019(03):21-25.4樊春峰.油田集输系统腐蚀结垢治理技术实践探讨J.化工管理,2016(26):197.（上接第11页）集料利用率，在进行C30炉渣混凝土配合比设计时，炉渣集料替换率5%时较为合适。3结论本文分析了不同炉渣骨料替代一定质量分数普通石料对坍落度、含水率以及混凝土的抗压强度、劈裂弯拉强度指标的影响。粉煤灰替代率15%，炉渣集料替代率5%，炉渣混凝土坍落度、表观密度和试件质量、抗压强度随着炉渣集料替代率的增加呈现降低趋势；炉渣混凝土含水率和空隙率随着炉渣集料替代率的增加呈现上升趋势。综合考虑28d混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度技术指标以及炉渣利用率，认为粉煤灰替代率15%，炉渣集料替代率5%时性能较佳，28d抗压强度31.01Mpa，满足设计要求。粉煤灰替代率15%，混凝土28d抗压强度随炉渣替代率增加而降低，劈裂抗拉强度受替代率影响不明显。参考文献1王晶.公路工程混凝土材料应用分析J.冶金与材料,2022,42(03):107-108+111.2林洋.高掺量矿渣掺合料混凝土的性能研究D.河北工业大学,2015.3王新频,宋教利,李光鑫.我国水泥工业碳达峰与碳中和前景展望J.水泥,2021(08):1-9.4刘炜震,郭忠平,何维胜等.燃煤炉渣混凝土材料配比及强度特性试验研究J.矿业研究与开发,2020,40(05):56-59.5王晓民,李艳玲,刘阳.工业废渣填埋场生态环境影响评价浅析-以石嘴山市工业园区工业废渣填埋场为例J.宁夏农林科技,2012,53(06):111-112.6侯景鹏,刘俊龙,史巍,张腾.双掺矿物掺合料轻骨料混凝土性能试验研究J.混凝土与水泥制品,2020(03):70-72+90.7中华人民共和国交通运输部.公路工程水泥及水泥混凝土试验规程：JTGE30-2005S.北京：人民交通出版社，2005.-14