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摘 要：目前，塔河油田部分单井开采进入了一个注水开发阶段，部分单井生产原油含水量高，水中成垢离子含量高，导致原油集输管道化现了不同程度的结垢现象。在管道的运行中，结垢现象不但会增加输送能耗，而且需要停产维修、更换设备，导致运行成本增加且影响油田产量。近年来，由于结垢问题塔河油田集输系统的运行出现的问题越来越多，这主要是由于集输管道内壁由于产生了结垢，管壁上的垢物增大了流体的摩阻，于是增大了管道运行的负荷率，致使管道输送效率降低，增大了原油的输送能耗。这些问题都严重制约着塔河油田高效快速的发展。因此针对上述情况，开展塔河油田集输系统防垢很有必要。然而目前国内外对油气田防垢技术方法有很多种，主要分为化学方法、物理方法和工艺方法等，针对塔河油田选用何种防垢除垢技术对于提高塔河油田集输系统防垢效果非常关键。基于此，本文在分析了现有的几种防垢除垢工艺原理及特点基础上，针对塔河油田集输系统实际进行了工艺优选。通过对各种防垢技术的分析研究认为：添加防垢剂的化学防垢法满足塔河油田集输系统的防垢要求，决定采用化学防垢技术。
关键词：塔河油田;集输系统;防垢工艺;工艺优选
0 前言
塔河油田是中国石化在西部重要的石油、天然气生产基地，已经成为了中国石化在两部牛产的主力油田。目前，塔河油田部分单井开采进入了一个注水开采时期。部分单井生产原油含水量高，水中成垢离子含量高，原油集输管道化现了不同程度的结垢现象。在管道的运行中，结垢现象不但会増加输送能耗，而且需要停产维修、更换设备，增加油田的生产成本，影响油田产量。塔河油田集输系统的运行工况随着对油田的不断开发，与原来的设计工况出现了较大偏差。集输管道内壁由于产生了结垢，管壁上的垢物增大了流体的摩阻，于是增大了管道运行的负荷率，致使管道输送效率降低，增大了原油的输送能耗。这些问题都严重制约着塔河油田高效快速的发展。因此，根据塔河油田水质分析数据和结垢资料为基础，开展集输系统防垢技术研究并优选最合适恰当的技术刻不容缓。
1 塔河油田结垢机理分析
受到注入水和地下水化学不相容等因素的影响，油田在进入注水开采阶段后通常会引起地面系统等部位的结垢问题，给油田正常生产带来巨大的危害。由于结垢等问题的影响，通常会造成生产过程中产量下降，集输管线堵塞等问题。情节严重的可能会导致油井停产甚至废止，给油田带来巨大经济损失。塔河油田结垢可分为两种情况：
（1）温度、压力等热力学条件的改变，会改变水中离子平衡状态，导致成垢组分的溶解度降低而析出结晶、沉淀。
（2）离子组成不相容（配伍）的水相互混合而产生沉淀。
在垢物形成的过程中，溶液的过饱和状态、结晶的沉淀与溶解、与表面的按触时间等是关键因素。其中过饱和度是结垢的首要条件。过饱和度除与溶解度相关外，还受热力学、结晶动力学、流体动力学等多种因素的影响。
根据结垢机理，结合塔河油田实际情况，主要形成了以下结论：
（1）塔河油田采出水中包含大量Ca2+、HC03-、SO42-等成垢离子。
（2）垢物的溶解度随着输送温度、压力而变化，微溶盐或难溶盐类在单一溶液或混合溶液中形成过饱和。
（3）在过饱和度水溶液中存在晶种，溶液中Ca2+等成垢组分在晶体间内聚力以及晶体与金属表面间的粘着力作用下析出晶体。
（4）水中悬浮粒子（如铁诱、砂地、泥渣等）在较大沉降力和切力作用下形成结垢。
（5）在塔河油田集输过程中，管道输送形成的紊流使水质点相互碰撞，流速增加使液流揽合程度増大，沉淀晶体凝聚加剧，促使晶核快速形成。
2.油气田集输系统常用防垢技术
目前，国内外对油气田防垢技术方法有很多种，主要分为化学方法、物理方法和工艺方法。其中化学方法的防垢机理是应用化学防垢剂的某些特性阻止垢的生成;物理方法的防垢机理是应用某些物理仪器设备的功能抑制垢的形成;工艺法的防垢机理是改变或控制某些作业工艺条件来破坏或减少垢的生成机会。
2.1物理法防垢
物理法防垢主要包括加晶种、超声波处理、磁处理三种。物理防垢法并不能消除水中的成垢离子，最大的缺点是防垢能力有一定时限，超过了这个时限就完全消失防垢能力。此外，还必须遵循一定的使用方法，有一定的使用范围，不符合有关规定也使防垢作用受影响，甚至无防垢作用。物理防垢设备适用于结垢设备单一的场所，例如锅炉等。对于塔河油田地面集输系统这样复杂庞大的场所物理防垢设备的购置安装费用巨大。由于无法消除水中的成垢离子，在油田水循环使用过程中会在防垢设备无法影响的部位结垢，加之塔河油田各单井产出水中含盐量均在7000mg/L左右，远大于物理防垢水溶液含盐量3000mg/L的要求，很难达到预期防垢目的。
2.2化学法防垢
化学防垢法发展时间长，在国内外得到使用广泛，收到了良好的防垢效果。主要包括加酸或注CO2以及加防垢剂等。化学防垢法主要是通过向水中添加化学药剂来起到防垢的作用，其有点如下：
（1）可以有效降低水中成垢离子浓度。
（2）可以覆盖所有易结垢设备和部位，适用于塔河油田集输系统的复杂环境。
（3）技术发展成熟，适用于各类型的垢物，且可以起到一定的缓蚀作用。
2.3工艺法防垢
工艺防垢最有效的措施是选用正确的注水水源，在混合水溶液中不产生成垢所需的阴、阳离子。在塔河油田生产过程中，由于单井较多，找到各井配伍注水不符合塔河油田实际情况，且在原油集输过程中仍存在产出水相互混合，产生结垢的问题，难以保证原油集输管道的防垢目的。工艺法防垢需要对生产工艺做出调整，调整工艺则需要反复论证、研究，如果工艺调整不当则会造成巨大的后果，严重影响塔河油田生产。
3.塔河油田集输系统防垢工艺优选
鉴于化学防垢法的优点适合于塔河油田集输系统防垢的要求，因此选择添加化学防垢剂的化学防垢技术。在实际应用中，如果已经结垢，就只能采用化学或机械的方法进行清垢或除垢。在多种抑制和减缓结垢的方法中，传统的化学酸洗技术劳动强度大，对油气管柱、管道和设备有损害，酸液排放不利于环境保护，而且对于控制碳酸盐垢的形成，钡锶垢坚硬难溶，在采用酸洗无效的前提下，加入化学防垢剂防垢技术是首选。因为它具有成本低、效果明显的优点。此外，可加入防垢剂防止各种垢的生成。在可能产生垢的各种液流中加入整合型防垢剂或抑制型防垢剂，可有效地防止垢的生成。目前各种化学剂多達数千种，由于使用某些单一防垢剂后，其化合物共存于水体中可发生“协同反应”，因此国内外又推出了复配防垢剂。另外，近年来发展的聚合物防垢物，防垢效果好，热稳定性好，无毒，与其它药剂相溶性好，对生态环境汚染小，而且兼有优异的缓蚀及其它性能，所以发展很快，品种多，应用越来越广。
4.结束语
结合塔河油田集输系统的实际情况，分析了塔河油田集输系统的结垢机理，认为塔河油田采出水基本上为CaCI2水型，具有总矿化度高和结垢离子含量高的特点，生成垢物的主要成份是CaCO3和少量的CaSO4。并在全面总结了国内外各种防垢技术的优缺点，确定采用化学防垢法作为塔河油田集输系统的防垢方法
参考文献：
[1] 舒干，邓晦，王蓉沙.对油气田结垢的几个认识[J].石油与天然气化工.2016，25（3）：176-177.
[2] 朱义吾，赵作滋，巨全义等.油田开发的结垢机理及防治技术[M].西安：陕西科学技术出版社，2005：95-102.
关键词：塔河油田;集输系统;防垢工艺;工艺优选
0 前言
塔河油田是中国石化在西部重要的石油、天然气生产基地，已经成为了中国石化在两部牛产的主力油田。目前，塔河油田部分单井开采进入了一个注水开采时期。部分单井生产原油含水量高，水中成垢离子含量高，原油集输管道化现了不同程度的结垢现象。在管道的运行中，结垢现象不但会増加输送能耗，而且需要停产维修、更换设备，增加油田的生产成本，影响油田产量。塔河油田集输系统的运行工况随着对油田的不断开发，与原来的设计工况出现了较大偏差。集输管道内壁由于产生了结垢，管壁上的垢物增大了流体的摩阻，于是增大了管道运行的负荷率，致使管道输送效率降低，增大了原油的输送能耗。这些问题都严重制约着塔河油田高效快速的发展。因此，根据塔河油田水质分析数据和结垢资料为基础，开展集输系统防垢技术研究并优选最合适恰当的技术刻不容缓。
1 塔河油田结垢机理分析
受到注入水和地下水化学不相容等因素的影响，油田在进入注水开采阶段后通常会引起地面系统等部位的结垢问题，给油田正常生产带来巨大的危害。由于结垢等问题的影响，通常会造成生产过程中产量下降，集输管线堵塞等问题。情节严重的可能会导致油井停产甚至废止，给油田带来巨大经济损失。塔河油田结垢可分为两种情况：
（1）温度、压力等热力学条件的改变，会改变水中离子平衡状态，导致成垢组分的溶解度降低而析出结晶、沉淀。
（2）离子组成不相容（配伍）的水相互混合而产生沉淀。
在垢物形成的过程中，溶液的过饱和状态、结晶的沉淀与溶解、与表面的按触时间等是关键因素。其中过饱和度是结垢的首要条件。过饱和度除与溶解度相关外，还受热力学、结晶动力学、流体动力学等多种因素的影响。
根据结垢机理，结合塔河油田实际情况，主要形成了以下结论：
（1）塔河油田采出水中包含大量Ca2+、HC03-、SO42-等成垢离子。
（2）垢物的溶解度随着输送温度、压力而变化，微溶盐或难溶盐类在单一溶液或混合溶液中形成过饱和。
（3）在过饱和度水溶液中存在晶种，溶液中Ca2+等成垢组分在晶体间内聚力以及晶体与金属表面间的粘着力作用下析出晶体。
（4）水中悬浮粒子（如铁诱、砂地、泥渣等）在较大沉降力和切力作用下形成结垢。
（5）在塔河油田集输过程中，管道输送形成的紊流使水质点相互碰撞，流速增加使液流揽合程度増大，沉淀晶体凝聚加剧，促使晶核快速形成。
2.油气田集输系统常用防垢技术
目前，国内外对油气田防垢技术方法有很多种，主要分为化学方法、物理方法和工艺方法。其中化学方法的防垢机理是应用化学防垢剂的某些特性阻止垢的生成;物理方法的防垢机理是应用某些物理仪器设备的功能抑制垢的形成;工艺法的防垢机理是改变或控制某些作业工艺条件来破坏或减少垢的生成机会。
2.1物理法防垢
物理法防垢主要包括加晶种、超声波处理、磁处理三种。物理防垢法并不能消除水中的成垢离子，最大的缺点是防垢能力有一定时限，超过了这个时限就完全消失防垢能力。此外，还必须遵循一定的使用方法，有一定的使用范围，不符合有关规定也使防垢作用受影响，甚至无防垢作用。物理防垢设备适用于结垢设备单一的场所，例如锅炉等。对于塔河油田地面集输系统这样复杂庞大的场所物理防垢设备的购置安装费用巨大。由于无法消除水中的成垢离子，在油田水循环使用过程中会在防垢设备无法影响的部位结垢，加之塔河油田各单井产出水中含盐量均在7000mg/L左右，远大于物理防垢水溶液含盐量3000mg/L的要求，很难达到预期防垢目的。
2.2化学法防垢
化学防垢法发展时间长，在国内外得到使用广泛，收到了良好的防垢效果。主要包括加酸或注CO2以及加防垢剂等。化学防垢法主要是通过向水中添加化学药剂来起到防垢的作用，其有点如下：
（1）可以有效降低水中成垢离子浓度。
（2）可以覆盖所有易结垢设备和部位，适用于塔河油田集输系统的复杂环境。
（3）技术发展成熟，适用于各类型的垢物，且可以起到一定的缓蚀作用。
2.3工艺法防垢
工艺防垢最有效的措施是选用正确的注水水源，在混合水溶液中不产生成垢所需的阴、阳离子。在塔河油田生产过程中，由于单井较多，找到各井配伍注水不符合塔河油田实际情况，且在原油集输过程中仍存在产出水相互混合，产生结垢的问题，难以保证原油集输管道的防垢目的。工艺法防垢需要对生产工艺做出调整，调整工艺则需要反复论证、研究，如果工艺调整不当则会造成巨大的后果，严重影响塔河油田生产。
3.塔河油田集输系统防垢工艺优选
鉴于化学防垢法的优点适合于塔河油田集输系统防垢的要求，因此选择添加化学防垢剂的化学防垢技术。在实际应用中，如果已经结垢，就只能采用化学或机械的方法进行清垢或除垢。在多种抑制和减缓结垢的方法中，传统的化学酸洗技术劳动强度大，对油气管柱、管道和设备有损害，酸液排放不利于环境保护，而且对于控制碳酸盐垢的形成，钡锶垢坚硬难溶，在采用酸洗无效的前提下，加入化学防垢剂防垢技术是首选。因为它具有成本低、效果明显的优点。此外，可加入防垢剂防止各种垢的生成。在可能产生垢的各种液流中加入整合型防垢剂或抑制型防垢剂，可有效地防止垢的生成。目前各种化学剂多達数千种，由于使用某些单一防垢剂后，其化合物共存于水体中可发生“协同反应”，因此国内外又推出了复配防垢剂。另外，近年来发展的聚合物防垢物，防垢效果好，热稳定性好，无毒，与其它药剂相溶性好，对生态环境汚染小，而且兼有优异的缓蚀及其它性能，所以发展很快，品种多，应用越来越广。
4.结束语
结合塔河油田集输系统的实际情况，分析了塔河油田集输系统的结垢机理，认为塔河油田采出水基本上为CaCI2水型，具有总矿化度高和结垢离子含量高的特点，生成垢物的主要成份是CaCO3和少量的CaSO4。并在全面总结了国内外各种防垢技术的优缺点，确定采用化学防垢法作为塔河油田集输系统的防垢方法
参考文献：
[1] 舒干，邓晦，王蓉沙.对油气田结垢的几个认识[J].石油与天然气化工.2016，25（3）：176-177.
[2] 朱义吾，赵作滋，巨全义等.油田开发的结垢机理及防治技术[M].西安：陕西科学技术出版社，2005：95-102.