南海北部地區(qū)11-4n油田sdv閥與多路閥結(jié)垢分析

南海北部地區(qū)11-4n油田sdv閥與多路閥結(jié)垢分析

2008年1月1日，從廣西11-4n油田到廣西11-1油田的6英寸海上管道開始設(shè)計最大流量為6003mm。目前，實際輸送量為10001200mm。2011年5月潿洲11-4N油田現(xiàn)場人員拆開下海管的SDV閥、多路閥出口隔離閥、各井油嘴等設(shè)備部件時,發(fā)現(xiàn)W11-4N平臺的SDV閥和多路閥出口管線及閥門內(nèi)部存在較嚴(yán)重結(jié)垢。該油田的結(jié)垢引起了外輸壓差的增大,將對原油外輸造成直接影響,在外輸海管內(nèi)的結(jié)垢很可能帶來垢下腐蝕的嚴(yán)重問題。潿洲作業(yè)區(qū)迅速組織了對結(jié)垢類型分析、清垢方案選擇、清垢藥劑體系篩選評價、施工設(shè)計等一系列清垢技術(shù)研究。1結(jié)垢類型分析1.1清垢防垢要達(dá)到快速高效的海管清垢疏通作業(yè),最重要的是要判斷結(jié)垢的類型,針對性的使用清垢防垢措施。W11-4N油田嚴(yán)重結(jié)垢部位集中在SDV閥和多路閥管線,取得結(jié)垢部位的垢樣進(jìn)行通過使用石油醚、鹽酸等溶劑溶解作定性分析后,再使用X射線衍射分析(XRD)定量分析,垢樣成分見表1。1.2海底混輸管道結(jié)垢原因分析(1)使用Davis和Stiff飽和指數(shù)法對W11-4N油田產(chǎn)出液水樣進(jìn)行結(jié)垢趨勢理論預(yù)測,結(jié)果表明:W11-4N-A1水+W11-4N-A2水等體積混合有結(jié)垢傾向,W11-4N-A1水+W11-4N-A2水+W11-4N-A6水等體積混合也存在結(jié)垢傾向;而W11-4N上岸取樣口分離水無結(jié)垢傾向。說明上岸水是結(jié)過垢的水,從一定程度上驗證了海底混輸管道已存在結(jié)垢的情況。(2)分析了W11-4N油田多種因素如溫度、壓力、二氧化碳分壓、pH等對結(jié)垢的影響,結(jié)果表明,結(jié)垢是一個相當(dāng)復(fù)雜的過程。除了與溶解度有關(guān)外,還受熱力學(xué)、結(jié)晶動力學(xué)、流體力學(xué)等諸多因素影響。23清潔方案的選擇在完成對國內(nèi)外多項清防垢技術(shù)的調(diào)研和對垢樣進(jìn)行組分分析后,選擇使用實施方便、技術(shù)成熟的化學(xué)清防垢法實施海管清垢作業(yè)。3污水處理技術(shù)方案為實現(xiàn)在海管內(nèi)的有效清垢,清垢藥劑體系主要由主清垢劑、絡(luò)合劑、滲透劑、緩蝕劑四型藥劑與溶劑配置而成:(1)清垢劑選擇有效溶解碳酸鹽垢(CaCO3)的類型,對結(jié)垢的主體進(jìn)行溶解、崩離,同時要求對海管鋼材無明顯腐蝕影響;(2)為進(jìn)一步增強除垢劑溶垢能力,加入絡(luò)合劑。有機(jī)絡(luò)合劑是以有機(jī)基團(tuán)為配位體的絡(luò)合物,主要選擇氨羧絡(luò)合劑。氨羧絡(luò)合劑以-N-[(CH2)nCOOH]2基團(tuán)為主體的羧酸衍生物,可與多種金屬離子形成穩(wěn)定的、易溶于水的內(nèi)絡(luò)合物(即螯合物),被廣泛應(yīng)用于以Ca2+、Mg2+、Ba2+、Sr2+鹽為主要成分的難溶垢的化學(xué)處理。從理論上講,氨羧絡(luò)合劑同金屬離子形成的螯合物穩(wěn)定常數(shù)越大,它對鹽垢的溶解能力也越大。(3)垢物中含有的油污、烴類物質(zhì)使垢表面具有非水濕特性、防礙了清垢劑溶液同垢的直接接觸。因此,在清垢劑體系中添加滲透劑,可降低油水界面張力添加劑,以使溶垢劑產(chǎn)生潤濕、滲透和分散作用,提高溶垢效率;(4)海管的安全穩(wěn)定運行,對油田的正常生產(chǎn),海洋環(huán)境保護(hù)均具有重大意義,因此,緩蝕劑的加入清垢體系配置必不可少。以此技術(shù)思路組織研發(fā)出十二種清垢藥劑體系,根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與國內(nèi)化學(xué)防垢劑評選技術(shù),設(shè)計室內(nèi)評價方案最終評價確定出兩種適用于W11-4N油田的化學(xué)清垢劑HYQG-01(在線清洗)和HYQG-02(停產(chǎn)清洗),同時開發(fā)出防止結(jié)垢再次生成的防垢劑HYZ-121,用于維護(hù)海管正常運行。兩型化學(xué)清垢劑體系性能對比,見表3。停產(chǎn)清垢體系與在線清垢體系為根據(jù)油田生產(chǎn)需要而準(zhǔn)備的兩套技術(shù)方案,分別針對不同的應(yīng)用環(huán)境設(shè)計了有專門適用性的藥劑與施工措施:a.除滲透劑使用同一型號,清垢劑、絡(luò)合劑、緩蝕劑根據(jù)停產(chǎn)特點選擇不同類型;b.停產(chǎn)清垢劑酸性清洗助劑含量較大;c.HYQG-01和HYQG-02自身腐蝕性經(jīng)評價為輕度腐蝕趨勢,對油田生產(chǎn)設(shè)備與系統(tǒng)無明顯腐蝕影響,在線清垢藥劑體系的腐蝕速率更低,在海管腐蝕防護(hù)方面有更好效果;d.停產(chǎn)清垢藥劑隨著清垢時間的增加,清垢率有所提升但不顯著;e.停產(chǎn)清垢率較在線清垢有所提升,25.0ml停產(chǎn)清垢劑水溶液中加1.0g未除油垢樣,清垢率最高達(dá)到93.58%;f.停產(chǎn)清垢作業(yè)施工方式有所不同,盡力壓縮作業(yè)時間;g.停產(chǎn)清垢體系返出液需考慮不進(jìn)入流程處理方式;h.兩種清垢藥劑體系與原油及油水混合相可良好分散,有很好的抗乳化性能,而且與油田其他在用化學(xué)藥劑有很好的配伍性,夠滿足W11-4N油田現(xiàn)場工況條件。綜合各種因素和確保油田穩(wěn)定持續(xù)生產(chǎn),盡量減少油田停產(chǎn)帶來的經(jīng)濟(jì)損失和復(fù)產(chǎn)風(fēng)險,經(jīng)反復(fù)技術(shù)論證后,潿洲作業(yè)區(qū)選定“在線化學(xué)清垢”方式與在線清垢藥劑體系進(jìn)行施工。4外輸海管清垢作業(yè)設(shè)計在線海管清垢作業(yè)具以下特點:不影響W11-4N油田正常生產(chǎn)和海管的安全運行;海管清垢作業(yè)返出液進(jìn)入油田流程處理,且不影響油田油水處理;清垢劑HYQG-01經(jīng)配方設(shè)計與室內(nèi)評價,確認(rèn)腐蝕控制在輕度腐蝕范圍以內(nèi),對油田設(shè)備管線無明顯腐蝕影響;作業(yè)時間較停產(chǎn)清洗要相對延長,預(yù)計為30～45天。結(jié)合在線清垢作業(yè)特點與W11-4N油田外輸海管工況,作業(yè)需在W11-4N平臺與W11-1A平臺兩處同時駐守工程師開展,設(shè)計海管清垢作業(yè)主要工作內(nèi)容有五方面:(1)清垢劑HYQG-01現(xiàn)場加注;(2)海管輸送液流離子檢測(Ca2+、Fe離子);(3)Microcor在線腐蝕監(jiān)測;(4)管線拆卸觀察清垢情況;(5)海管進(jìn)出口壓力與流量、特殊工況記錄;5技術(shù)應(yīng)用的效率5.1防垢劑的應(yīng)用情況首先及時在潿洲11-4N油田實現(xiàn)防垢劑HYZ-121的加注應(yīng)用,在2011年9月加注該型防垢劑后,現(xiàn)場海管壓差未出現(xiàn)明顯波動,沒有出現(xiàn)壓差繼續(xù)增大情況,可推斷結(jié)垢趨勢得到有效控制,沒有繼續(xù)發(fā)展嚴(yán)重。5.2海管內(nèi)部的職業(yè)環(huán)境2012年3月～5月以研究成果的清垢劑體系和在線清垢作業(yè)方案進(jìn)行施工,徹底完成海管內(nèi)部垢清除,消除了因結(jié)垢帶來的管線堵塞、垢下腐蝕等問題。海管進(jìn)口壓力和海管進(jìn)出口壓差均大幅下降,降幅均為130kPa左右,且在作業(yè)后期穩(wěn)定維持在此數(shù)值范圍。對作業(yè)前后的海管入口旁通管線拆卸可見,作業(yè)前管線內(nèi)部內(nèi)部覆蓋厚厚的白色垢層,清垢作業(yè)完成后垢層已完全清除,管線內(nèi)部光潔。清垢作業(yè)前后管線效果圖片如下,并在清管后在海管外輸點繼續(xù)保持加注防垢劑HYZ-121的加注,降低海管再次結(jié)垢的風(fēng)險,確保油管保持良好的輸送水平。6清垢作業(yè)期間的安全監(jiān)測W11-4N油田目前產(chǎn)液油量為1270m3/d,假如因清垢作業(yè)而需停產(chǎn),對油田的產(chǎn)量價值以及潿洲作業(yè)區(qū)的產(chǎn)量目標(biāo)有深遠(yuǎn)影響,因此能夠?qū)崿F(xiàn)不停產(chǎn)的在線清垢作業(yè)意義重大。本次清垢作業(yè)時間前后共進(jìn)行了45天時間,作業(yè)期間W11-4N油田完全處于正常生產(chǎn)及平穩(wěn)狀