论文部分内容阅读
摘要：由于部分油田地层污水中Ca2+、Mg2+含量高，在原油加热系统、集输系统、油气分离系统发生了严重的结垢和腐蚀，直接影响了原油的正常生产。部分管线、设施每年都要进行一次常规酸洗清垢，效果不十分明显；近年来通过在联合站集输管线应用了绵弹除垢技术，见到明显效果，外输泵压由2.42Mpa降到0.7Mpa，电流由100A下降为40A。本文着重介绍了绵弹技术在孤岛某油田的现场应用情况。
关键词：油田污水；绵弹；矿化度；集输管线；结垢
1、前言
结垢问题是油田开发与集输过程中面临的一个严重问题。油层由于结垢，降低油层渗透率，集输系统结垢则引起集输管道、加热炉、分离器等设备堵塞，进而发生设备腐蚀，严重影响了油田的正常生产。
胜利油田孤岛采油厂某区块，由于地层污水中含有大量的Ca2+、Mg2+、HCO3-等易成垢离子，在原油加热系统、集输系统、油气分离系统发生了严重的结垢和腐蚀，直接影响了原油的正常生产，不得不频繁地维修和更换设备。基本每年都要进行一次管线清垢、加热炉清洗工作，由于常规酸洗不仅污染环境，除垢效果对近处尚可，对远距离由于酸液消耗过快，效果不理想，并且对管线腐蚀较严重，因此采用清垢效果好，不腐蚀设备，不污染环境的物理清垢方法就成为首选[1]。
2、管道清通工作的基本情况
美国早期用来清通管道的器材有以天然橡胶以及聚胺酯（Polyurethane.Pn，Neoprene Vition）等合成橡胶制成圆杯盘状物（Cup.Disc）中文统称皮碗，分别装置于钢轴及铁架上，将此器材放进管道内籍流体本身的流动力或另外以气筒加压去推动此器材以清除管道内壁的污垢或堵塞物。这种清通管道的器材叫Pig，有如以猪鼻之推掘泥土而得名，而此类清通管道方法叫做“推掘清通”（Pigging）。
此类皮碗器材的优点是其除垢力强，可以把管壁刮的很干净，因为都是以实体橡胶制成，但其缺点如下：
1.很笨重，尤其要处理大口径的管道时，要靠起重机才能将此物投入或取出管道，极不方便。
2.很坚硬，缺乏伸缩、弯曲性，故不宜用于有大弯管、闸门或不同口径的管道。
3.不宜用于污垢很厚的管道，因为皮碗不易被推动，易被卡在管中。
4.仅可用于钢铁管、水泥管，而不易用于塑料管。
5.此类器材价格昂贵，成本较高。
钢球清通技术在国外已被淘汰，在我国还是比较正规的在用技术，钢球的缺点是器材沉重，不易操作，不能弯曲，容易堵在管道中。还有用有毒的四氯乙烯、三氯乙烷在管道中浸泡一段时间，然后用高压水蒸汽冲，这样做费时费工，污染环境，成本也高；也有采用常规的酸洗清通，不仅污染环境，对管道的腐蚀也非常严重。我国许多油田用于输送的管道当这些方法都不能解决时，管道就被废弃了[2]。
针对皮碗清通器之缺点，Dr.Lee博士首先发明一种特殊聚胺酯软质泡体（Pu，Flexible From）的配方原料供给Pig器材制造商，制造出如炮弹状物以取代皮碗类。它们就叫做From Pig（译为泡绵弹或简称绵弹），此种绵弹很容易调整其发泡率、软硬度、密度、重量等。亦可以在其表面上涂上一层聚胺酯橡胶涂料（Pu.Coating），以增强其摩擦力及撕裂强度，也可以另加贴塑胶刷片或钢铁刷片甚至喷上钢砂等以增强其刷除力[3]。所以泡绵弹可以制成各种不同的清通管道器材，以适用各种不同管道，供专门清通管道的工作者选用。
泡绵弹能够对不通材料、不同口径、不同弯曲程度的管道进行疏通，具有如下特點：
（1）、有很强的缩张性。绵弹进入管道，用变压水或高压空气、瓦斯、氮气为动力推动，从而产生对管壁的较高摩擦力，加上绵弹表层包有斜行钢刷或金刚砂，在推进中自行旋擦，就像无数的小刮刀切入壁垢，将壁垢刮下带走。
（2）、泡绵弹的原料是一种特殊的合成聚胺酯，不受石油和一般化学品的腐蚀，也非一般仿制品可以替代的。
（3）、重量轻，有可塑性。重量是前一代清通管材皮碗的二分之一，操作方便，因发泡体的柔软性可作90度拐弯运行，且不易卡在管内，也可以用来擦干、除水、除杂物之用，故在建造管道时，即可利用此一系列绵弹进行清除杂物、泥沙、管锈、焊渣，充水试漏、除水、擦干等工作。
（4）、应用范围广。管道原料是铸铁、水泥，以致塑料管壁不圆，有弯道和闸门都不影响疏通效果。可以用于石油天然气管道、市内地下水道、废水处理厂、水利发电厂、化学食品厂的管道等。
（5）、使用该产品操作简便，可以进行不停产清洗。
（6）、物理清洗有效地避免了各种污染。
（7）、绵弹在管道中的速度为1.5m/s，推动前进的水压为3-4Kg，可以刮去坚硬的钙镁离子水垢。
（8）、绵弹有电波发射装置，跟踪仪器国产的用耳听，差异在7cm左右。比较实用。
3、绵弹除垢技术的现场应用
孤岛采油厂某油田，到目前已经历了30年的开发历程根据区块水质分析，油田水型为NaHCO3，总矿化度3188--11557mg/L详细情况见表1：
根据以上分析，结合油田的实际情况，建立泡绵弹发射和接受装置，并对油站到联合站的9.0Km输送管线进行了现场除垢，管道清洗基本运作程序如下：
1.在“推掘清通”工作之前，先确定工程目标管道的位置及其他支道的阀门。
2.安排或设置各阀门位置，确定清理区域管道。
3.开启区域管道阀门，确定工作压力，流量、流速。
4.首先发射与管径大小相同的“试通绵弹”，了解管壁积垢情况，然后开发除垢清洗绵弹，防止堵在管中。个别发生堵塞时，可反复减压加压，使绵弹推进或反向退出。
5.应用一系列不同大小的绵弹，以达到最佳的管道清洁效果。
6.在清洁管道过程中，定时放置“试通绵弹”在管道中，确保工作顺利进行。
7.当管道清洁完毕，冲洗管道和支道，并确定管道运行正常。
通过以上程序运作后，对该输送管线进行了现场除垢，
4、效益分析
由于预防了管线穿孔，杜绝了原油及污水泄露，保护了环境不受污染；同时节约了大量人力物力。泡绵弹管道疏通技术初次投资20万元，但建立了发射和接受装置，以后再除垢时只需加入泡绵弹即可完成，不需另加投资，使用成本低，一年即可收回投资；同时不必停产停输，保证了生产进行，增加了原油产量，延长了管道使用寿命，节约了生产成本，避免了环境污染，取得了良好的社会效益。
参考文献：
[1]佟曼丽，陈大均，姚晓. 油田化学，西南石油学院，1988.
[2]张蕴强，黄雪松，关建庆.中原油田腐蚀现状及防腐技术发展方向.中国石化油气开采技术论坛第一次会议，2005
[3]王君，明云峰.前大油田注水系统防腐防垢技术的研究.工业水处理.2007，27（006）：87-89
作者简介：
王恒强，男，1974年出生，工程师，主要从事油田化学方面的研究工作。
关键词：油田污水；绵弹；矿化度；集输管线；结垢
1、前言
结垢问题是油田开发与集输过程中面临的一个严重问题。油层由于结垢，降低油层渗透率，集输系统结垢则引起集输管道、加热炉、分离器等设备堵塞，进而发生设备腐蚀，严重影响了油田的正常生产。
胜利油田孤岛采油厂某区块，由于地层污水中含有大量的Ca2+、Mg2+、HCO3-等易成垢离子，在原油加热系统、集输系统、油气分离系统发生了严重的结垢和腐蚀，直接影响了原油的正常生产，不得不频繁地维修和更换设备。基本每年都要进行一次管线清垢、加热炉清洗工作，由于常规酸洗不仅污染环境，除垢效果对近处尚可，对远距离由于酸液消耗过快，效果不理想，并且对管线腐蚀较严重，因此采用清垢效果好，不腐蚀设备，不污染环境的物理清垢方法就成为首选[1]。
2、管道清通工作的基本情况
美国早期用来清通管道的器材有以天然橡胶以及聚胺酯（Polyurethane.Pn，Neoprene Vition）等合成橡胶制成圆杯盘状物（Cup.Disc）中文统称皮碗，分别装置于钢轴及铁架上，将此器材放进管道内籍流体本身的流动力或另外以气筒加压去推动此器材以清除管道内壁的污垢或堵塞物。这种清通管道的器材叫Pig，有如以猪鼻之推掘泥土而得名，而此类清通管道方法叫做“推掘清通”（Pigging）。
此类皮碗器材的优点是其除垢力强，可以把管壁刮的很干净，因为都是以实体橡胶制成，但其缺点如下：
1.很笨重，尤其要处理大口径的管道时，要靠起重机才能将此物投入或取出管道，极不方便。
2.很坚硬，缺乏伸缩、弯曲性，故不宜用于有大弯管、闸门或不同口径的管道。
3.不宜用于污垢很厚的管道，因为皮碗不易被推动，易被卡在管中。
4.仅可用于钢铁管、水泥管，而不易用于塑料管。
5.此类器材价格昂贵，成本较高。
钢球清通技术在国外已被淘汰，在我国还是比较正规的在用技术，钢球的缺点是器材沉重，不易操作，不能弯曲，容易堵在管道中。还有用有毒的四氯乙烯、三氯乙烷在管道中浸泡一段时间，然后用高压水蒸汽冲，这样做费时费工，污染环境，成本也高；也有采用常规的酸洗清通，不仅污染环境，对管道的腐蚀也非常严重。我国许多油田用于输送的管道当这些方法都不能解决时，管道就被废弃了[2]。
针对皮碗清通器之缺点，Dr.Lee博士首先发明一种特殊聚胺酯软质泡体（Pu，Flexible From）的配方原料供给Pig器材制造商，制造出如炮弹状物以取代皮碗类。它们就叫做From Pig（译为泡绵弹或简称绵弹），此种绵弹很容易调整其发泡率、软硬度、密度、重量等。亦可以在其表面上涂上一层聚胺酯橡胶涂料（Pu.Coating），以增强其摩擦力及撕裂强度，也可以另加贴塑胶刷片或钢铁刷片甚至喷上钢砂等以增强其刷除力[3]。所以泡绵弹可以制成各种不同的清通管道器材，以适用各种不同管道，供专门清通管道的工作者选用。
泡绵弹能够对不通材料、不同口径、不同弯曲程度的管道进行疏通，具有如下特點：
（1）、有很强的缩张性。绵弹进入管道，用变压水或高压空气、瓦斯、氮气为动力推动，从而产生对管壁的较高摩擦力，加上绵弹表层包有斜行钢刷或金刚砂，在推进中自行旋擦，就像无数的小刮刀切入壁垢，将壁垢刮下带走。
（2）、泡绵弹的原料是一种特殊的合成聚胺酯，不受石油和一般化学品的腐蚀，也非一般仿制品可以替代的。
（3）、重量轻，有可塑性。重量是前一代清通管材皮碗的二分之一，操作方便，因发泡体的柔软性可作90度拐弯运行，且不易卡在管内，也可以用来擦干、除水、除杂物之用，故在建造管道时，即可利用此一系列绵弹进行清除杂物、泥沙、管锈、焊渣，充水试漏、除水、擦干等工作。
（4）、应用范围广。管道原料是铸铁、水泥，以致塑料管壁不圆，有弯道和闸门都不影响疏通效果。可以用于石油天然气管道、市内地下水道、废水处理厂、水利发电厂、化学食品厂的管道等。
（5）、使用该产品操作简便，可以进行不停产清洗。
（6）、物理清洗有效地避免了各种污染。
（7）、绵弹在管道中的速度为1.5m/s，推动前进的水压为3-4Kg，可以刮去坚硬的钙镁离子水垢。
（8）、绵弹有电波发射装置，跟踪仪器国产的用耳听，差异在7cm左右。比较实用。
3、绵弹除垢技术的现场应用
孤岛采油厂某油田，到目前已经历了30年的开发历程根据区块水质分析，油田水型为NaHCO3，总矿化度3188--11557mg/L详细情况见表1：
根据以上分析，结合油田的实际情况，建立泡绵弹发射和接受装置，并对油站到联合站的9.0Km输送管线进行了现场除垢，管道清洗基本运作程序如下：
1.在“推掘清通”工作之前，先确定工程目标管道的位置及其他支道的阀门。
2.安排或设置各阀门位置，确定清理区域管道。
3.开启区域管道阀门，确定工作压力，流量、流速。
4.首先发射与管径大小相同的“试通绵弹”，了解管壁积垢情况，然后开发除垢清洗绵弹，防止堵在管中。个别发生堵塞时，可反复减压加压，使绵弹推进或反向退出。
5.应用一系列不同大小的绵弹，以达到最佳的管道清洁效果。
6.在清洁管道过程中，定时放置“试通绵弹”在管道中，确保工作顺利进行。
7.当管道清洁完毕，冲洗管道和支道，并确定管道运行正常。
通过以上程序运作后，对该输送管线进行了现场除垢，
4、效益分析
由于预防了管线穿孔，杜绝了原油及污水泄露，保护了环境不受污染；同时节约了大量人力物力。泡绵弹管道疏通技术初次投资20万元，但建立了发射和接受装置，以后再除垢时只需加入泡绵弹即可完成，不需另加投资，使用成本低，一年即可收回投资；同时不必停产停输，保证了生产进行，增加了原油产量，延长了管道使用寿命，节约了生产成本，避免了环境污染，取得了良好的社会效益。
参考文献：
[1]佟曼丽，陈大均，姚晓. 油田化学，西南石油学院，1988.
[2]张蕴强，黄雪松，关建庆.中原油田腐蚀现状及防腐技术发展方向.中国石化油气开采技术论坛第一次会议，2005
[3]王君，明云峰.前大油田注水系统防腐防垢技术的研究.工业水处理.2007，27（006）：87-89
作者简介：
王恒强，男，1974年出生，工程师，主要从事油田化学方面的研究工作。