南海北部地区11-4n油田sdv阀与多路阀结垢分析

南海北部地区11-4n油田sdv阀与多路阀结垢分析

2008年1月1日，从广西11-4n油田到广西11-1油田的6英寸海上管道开始设计最大流量为6003mm。目前，实际输送量为10001200mm。2011年5月涠洲11-4N油田现场人员拆开下海管的SDV阀、多路阀出口隔离阀、各井油嘴等设备部件时,发现W11-4N平台的SDV阀和多路阀出口管线及阀门内部存在较严重结垢。该油田的结垢引起了外输压差的增大,将对原油外输造成直接影响,在外输海管内的结垢很可能带来垢下腐蚀的严重问题。涠洲作业区迅速组织了对结垢类型分析、清垢方案选择、清垢药剂体系筛选评价、施工设计等一系列清垢技术研究。1结垢类型分析1.1清垢防垢要达到快速高效的海管清垢疏通作业,最重要的是要判断结垢的类型,针对性的使用清垢防垢措施。W11-4N油田严重结垢部位集中在SDV阀和多路阀管线,取得结垢部位的垢样进行通过使用石油醚、盐酸等溶剂溶解作定性分析后,再使用X射线衍射分析(XRD)定量分析,垢样成分见表1。1.2海底混输管道结垢原因分析(1)使用Davis和Stiff饱和指数法对W11-4N油田产出液水样进行结垢趋势理论预测,结果表明:W11-4N-A1水+W11-4N-A2水等体积混合有结垢倾向,W11-4N-A1水+W11-4N-A2水+W11-4N-A6水等体积混合也存在结垢倾向;而W11-4N上岸取样口分离水无结垢倾向。说明上岸水是结过垢的水,从一定程度上验证了海底混输管道已存在结垢的情况。(2)分析了W11-4N油田多种因素如温度、压力、二氧化碳分压、pH等对结垢的影响,结果表明,结垢是一个相当复杂的过程。除了与溶解度有关外,还受热力学、结晶动力学、流体力学等诸多因素影响。23清洁方案的选择在完成对国内外多项清防垢技术的调研和对垢样进行组分分析后,选择使用实施方便、技术成熟的化学清防垢法实施海管清垢作业。3污水处理技术方案为实现在海管内的有效清垢,清垢药剂体系主要由主清垢剂、络合剂、渗透剂、缓蚀剂四型药剂与溶剂配置而成:(1)清垢剂选择有效溶解碳酸盐垢(CaCO3)的类型,对结垢的主体进行溶解、崩离,同时要求对海管钢材无明显腐蚀影响;(2)为进一步增强除垢剂溶垢能力,加入络合剂。有机络合剂是以有机基团为配位体的络合物,主要选择氨羧络合剂。氨羧络合剂以-N-[(CH2)nCOOH]2基团为主体的羧酸衍生物,可与多种金属离子形成稳定的、易溶于水的内络合物(即螯合物),被广泛应用于以Ca2+、Mg2+、Ba2+、Sr2+盐为主要成分的难溶垢的化学处理。从理论上讲,氨羧络合剂同金属离子形成的螯合物稳定常数越大,它对盐垢的溶解能力也越大。(3)垢物中含有的油污、烃类物质使垢表面具有非水湿特性、防碍了清垢剂溶液同垢的直接接触。因此,在清垢剂体系中添加渗透剂,可降低油水界面张力添加剂,以使溶垢剂产生润湿、渗透和分散作用,提高溶垢效率;(4)海管的安全稳定运行,对油田的正常生产,海洋环境保护均具有重大意义,因此,缓蚀剂的加入清垢体系配置必不可少。以此技术思路组织研发出十二种清垢药剂体系,根据行业标准与国内化学防垢剂评选技术,设计室内评价方案最终评价确定出两种适用于W11-4N油田的化学清垢剂HYQG-01(在线清洗)和HYQG-02(停产清洗),同时开发出防止结垢再次生成的防垢剂HYZ-121,用于维护海管正常运行。两型化学清垢剂体系性能对比,见表3。停产清垢体系与在线清垢体系为根据油田生产需要而准备的两套技术方案,分别针对不同的应用环境设计了有专门适用性的药剂与施工措施:a.除渗透剂使用同一型号,清垢剂、络合剂、缓蚀剂根据停产特点选择不同类型;b.停产清垢剂酸性清洗助剂含量较大;c.HYQG-01和HYQG-02自身腐蚀性经评价为轻度腐蚀趋势,对油田生产设备与系统无明显腐蚀影响,在线清垢药剂体系的腐蚀速率更低,在海管腐蚀防护方面有更好效果;d.停产清垢药剂随着清垢时间的增加,清垢率有所提升但不显著;e.停产清垢率较在线清垢有所提升,25.0ml停产清垢剂水溶液中加1.0g未除油垢样,清垢率最高达到93.58%;f.停产清垢作业施工方式有所不同,尽力压缩作业时间;g.停产清垢体系返出液需考虑不进入流程处理方式;h.两种清垢药剂体系与原油及油水混合相可良好分散,有很好的抗乳化性能,而且与油田其他在用化学药剂有很好的配伍性,够满足W11-4N油田现场工况条件。综合各种因素和确保油田稳定持续生产,尽量减少油田停产带来的经济损失和复产风险,经反复技术论证后,涠洲作业区选定“在线化学清垢”方式与在线清垢药剂体系进行施工。4外输海管清垢作业设计在线海管清垢作业具以下特点:不影响W11-4N油田正常生产和海管的安全运行;海管清垢作业返出液进入油田流程处理,且不影响油田油水处理;清垢剂HYQG-01经配方设计与室内评价,确认腐蚀控制在轻度腐蚀范围以内,对油田设备管线无明显腐蚀影响;作业时间较停产清洗要相对延长,预计为30～45天。结合在线清垢作业特点与W11-4N油田外输海管工况,作业需在W11-4N平台与W11-1A平台两处同时驻守工程师开展,设计海管清垢作业主要工作内容有五方面:(1)清垢剂HYQG-01现场加注;(2)海管输送液流离子检测(Ca2+、Fe离子);(3)Microcor在线腐蚀监测;(4)管线拆卸观察清垢情况;(5)海管进出口压力与流量、特殊工况记录;5技术应用的效率5.1防垢剂的应用情况首先及时在涠洲11-4N油田实现防垢剂HYZ-121的加注应用,在2011年9月加注该型防垢剂后,现场海管压差未出现明显波动,没有出现压差继续增大情况,可推断结垢趋势得到有效控制,没有继续发展严重。5.2海管内部的职业环境2012年3月～5月以研究成果的清垢剂体系和在线清垢作业方案进行施工,彻底完成海管内部垢清除,消除了因结垢带来的管线堵塞、垢下腐蚀等问题。海管进口压力和海管进出口压差均大幅下降,降幅均为130kPa左右,且在作业后期稳定维持在此数值范围。对作业前后的海管入口旁通管线拆卸可见,作业前管线内部内部覆盖厚厚的白色垢层,清垢作业完成后垢层已完全清除,管线内部光洁。清垢作业前后管线效果图片如下,并在清管后在海管外输点继续保持加注防垢剂HYZ-121的加注,降低海管再次结垢的风险,确保油管保持良好的输送水平。6清垢作业期间的安全监测W11-4N油田目前产液油量为1270m3/d,假如因清垢作业而需停产,对油田的产量价值以及涠洲作业区的产量目标有深远影响,因此能够实现不停产的在线清垢作业意义重大。本次清垢作业时间前后共进行了45天时间,作业期间W11-4N油田完全处于正常生产及平稳状