鄭 凱 大慶油田采油二廠

量子處理器在三元注入系統(tǒng)防垢中的應用

鄭 凱 大慶油田采油二廠

量子處理器是基于量子、共振、腐蝕及生物學等多種理論，結合油田生產(chǎn)實際設計制造的油田專用高效除垢、防垢設備，其防垢、除垢機理是依據(jù)自然界中每一種物質(zhì)都有其固有振動頻率波的特性，利用量子處理器使之產(chǎn)生并發(fā)出與這些物質(zhì)固有振動頻率相同的振動波，從而改變物理特性和晶體微觀結構，提高結垢物質(zhì)溶解度，達到除垢、防垢的目的。量子處理器對于解決油田三元注入系統(tǒng)結垢堵塞具有顯著的防垢作用，對于已成垢的管線設備需要一定周期實現(xiàn)解堵效果。因此，應在設施投運前安裝應用此類防垢技術，從而更明顯地消除堵塞對三元注入產(chǎn)生的影響。

量子技術；三元注入；結垢；堵塞；防垢

2012～2014年間，薩南油田由于三元注入液物化特性，混配器及管道堵塞嚴重影響三元注入效果，生產(chǎn)管理單位對近百口注入井混配設施及管道進行清洗，平均清洗周期在40天左右，不僅投入大量人力和物力進行維護，同時頻繁解堵嚴重影響注入效果評價。為降低各類措施對三元注入液物化特性的影響，嘗試了多種地面防垢、除垢措施，但由于注入液物化特性，適應性難以保證。

南四東復配弱堿三元試驗站位于南四區(qū)東部，利用原南四東三類油層聚驅(qū)試驗區(qū)井網(wǎng)，封堵薩Ⅲ組以下油層，補射薩II7—12油層，開展石油磺酸鹽/脂肽表活劑復配弱堿復合驅(qū)油現(xiàn)場試驗，地面配注工藝采用“低壓三元，高壓二元”，注入時采用“單泵單井”注入工藝。其中注入井9口，單井平均注入量52 m3/d，注母液量15.3 m3/d，注水量27.6 m3/d，注堿量7.72 m3/d，注表活劑量1.59 m3/d。

2013年4月15日注聚合物段塞，7月10日注三元主段塞，10月份注水泵壓力由9 MPa左右上升至13.5 MPa。主要原因是單井閥組靜混器、高壓二元堿靜態(tài)混合器結垢堵塞造成。垢質(zhì)呈砂礫狀，為CaCO3結晶產(chǎn)物，采取酸洗措施進行解堵處理。

2013年7月至2014年9月30日，該試驗站9口注入井共計進行堵塞清洗53井次，單井平均清洗周期為50天，影響注入量650 m3，投入維護清洗費用29.04萬元。

從生產(chǎn)反映的現(xiàn)象看出，由于三元復合驅(qū)堿的添加，NaHCO3型水質(zhì)向Ca2+、Mg2+沉積趨勢偏移，特別是注入站內(nèi)靜態(tài)混合器及單井閥組，在流態(tài)變化較大區(qū)域CaCO3結晶沉積最為嚴重。

1 量子防垢技術原理及特性

1.1 技術原理

量子處理器是基于量子、共振、腐蝕及生物學等多種理論，結合油田生產(chǎn)實際設計制造的油田專用高效除垢、防垢設備，其防垢、除垢機理是依據(jù)自然界中每一種物質(zhì)都有其固有振動頻率波的特性，利用量子處理器使之產(chǎn)生并發(fā)出與這些物質(zhì)固有振動頻率相同的振動波，從而改變物理特性和晶體微觀結構，提高結垢物質(zhì)溶解度，達到除垢、防垢的目的。量子處理器工作原理示意圖如圖1所示。

圖1 量子處理器工作原理示意圖

應用時，首先對被處理介質(zhì)進行全分析，找出不同物質(zhì)含量及單體和綜合結晶體固有振動頻率，根據(jù)垢樣組成和振動頻率設計出防垢、除垢的微波種類、頻率和強度，然后把這些信息存儲于記憶合金材料里，形成專用的量子處理器，安裝在已建工藝流程適當位置上，對管道中液體進行特性處理，實現(xiàn)防垢、除垢的目的。

1.2 技術特點

（1）通過改變介質(zhì)晶體微觀結構和物理特性防垢、除垢。

（2）適應范圍廣，對各種單體垢、復合垢都有明顯的除垢、防垢效果。

（3）不需要外接電源，運行穩(wěn)定，作用時間長，無運行成本。

（4）安全環(huán)保，不產(chǎn)生化學或電磁污染，對環(huán)境及人體安全無任何輻射。

（5）安裝簡便，無需停產(chǎn)，不受工藝條件限制。

1.3 技術參數(shù)

具體技術參數(shù)：有效作用距離約1.0 km（針對油田高黏含油污水）；安裝點溫度＜150℃；環(huán)境溫度-50～50℃；非循環(huán)系統(tǒng)最大處理流量15000m3/h；循環(huán)系統(tǒng)最大處理流量120 000 m3/h；適用系統(tǒng)管道外徑12～2 000 mm；使用壽命10年。

2 試驗方案及應用效果

2.1 總體試驗方案

2013年8月，根據(jù)試驗區(qū)域垢樣成分分析，完成量子環(huán)“一對一”能量加載。2013年9月4日開始在南四東復配弱堿三元試驗站，安裝量子處理器進行除垢、防垢試驗。其中在4口試驗井三元混配裝置開展防堵塞試驗，共安裝量子處理器4臺，具體安裝情況見表1。

2.2 試驗效果

第一階段：單井閥組調(diào)節(jié)器前安裝量子處理器防垢試驗。

南4—丁21-P38、南4—丁30—P138由于靜態(tài)混合器出現(xiàn)嚴重結垢堵塞，酸洗除垢后，在單井混配閥組前安裝了量子處理器，如圖2所示，并開始對安裝后注入泵和閥組單井注入壓力進行記錄，壓差曲線如圖3、4所示。

圖2 量子處理器現(xiàn)場安裝

圖3 南4-丁21-P38壓差變化曲線

圖4 南4-丁30-P138壓差變化曲線

截至2014年9月30日，試驗392天，除試驗井外，全站非試驗注入井平均清洗周期50天。2014年6月12日，全站酸洗，南4—丁21—P38、南4—丁30—P138生產(chǎn)平穩(wěn)，已實現(xiàn)無清洗281天。

第二階段：混配器前安裝量子處理器防垢試驗。

在南4—丁30—P38及南4—21—P38井閥組未清垢的條件下，三元混配管網(wǎng)前各安裝1臺量子處理器，安裝后注入泵和閥組單井壓差曲線如圖5、6所示。

截至2014年9月30日，量子處理器共計運行265天，運行平穩(wěn)。2014年6月12日，全站例行酸洗，南4—丁30—P38及南4—21—P38井試驗井，已實現(xiàn)無清洗152天。

圖5 南4-丁30-P38壓差變化曲線

圖6 南4-21-P38壓差變化曲線

第三階段：設備防垢效果驗證。

2014年5月14日，量子處理器運行252天后，對南4—丁30—P138、南4—丁21—P38南4—丁30—P38和南4—21—P38混配器管線連接部位拆開，對同等條件下注入井靜態(tài)混合器內(nèi)部及后端管線結垢狀態(tài)（期間站內(nèi)其他混配設施解堵酸洗9次）進行對比，如圖7所示。明顯看出，試驗井靜態(tài)混合器基本沒有結垢，翅片表面及后端管線內(nèi)壁較為光滑，在靜混器后端翅片連接部位黏結黏稠狀物質(zhì)，經(jīng)分析這是聚合物母液混合不均勻造成的。

而未安裝量子處理器單井混配器，濾網(wǎng)上聚集大量垢狀顆粒、聚合物和油污，且部分結晶體黏接在塑料翅片本體上。表觀檢查，結晶體顆粒堅硬、不易粉碎，如圖8所示。

圖7 措施井混配器同期防堵塞驗證

圖8 對比井混配器同期堵塞驗證

2.3 技術分析

首先，量子技術起到明顯解堵作用，管網(wǎng)壓差降低在合理的范圍內(nèi)，消除了高頻率堵塞對生產(chǎn)造成的影響。

其次，安裝設備后，通過混配器濾網(wǎng)上直觀檢測，能夠驗證該項防垢技術明顯的防垢、解堵效果。其機理和試驗過程有以下幾方面特點：

（1）由堿的加入造成鈣、鎂溶度積下降，而成垢析出。在量子束的影響下，激發(fā)粒子震蕩活躍性，抑制離子成垢趨勢顯著。

（2）由于量子束對物質(zhì)固有震蕩頻率的影響，包括聚合物、碳氫化合物等有機物質(zhì)同等活躍，克服極性分子間結合力，大大降低相互之間黏接現(xiàn)象，因此在混配器上只有少量聚合物和油污的黏結。

（3）由于部分鹽大分子活躍性增強，產(chǎn)生溶解效應。管道設備上附著的物質(zhì)黏結能力變差，從而產(chǎn)生脫落。在混配器上，松散的大顆粒產(chǎn)生短期堵塞，從而反映出工藝管道個別時間段出現(xiàn)壓差上升波動。從幾口井相同的規(guī)律性壓差變化趨勢來看，這一類波動周期在5個月左右，此后生產(chǎn)運行進入平穩(wěn)期，且受來液物化特性影響較小。

3 經(jīng)濟適應性分析

注入系統(tǒng)安裝量子處理器后，單井解堵基本解決。年平均減少三元注入單井工藝設施酸洗6次，單井節(jié)省酸洗直接費用3.29萬元（平均0.548萬元/次），注入井停產(chǎn)時間平均降低24 h（離線酸洗），減少注入量影響平均為52 m3，同時也減少了酸洗對管線設備的腐蝕，延長了使用壽命。

4 結論

（1）量子處理器對于解決油田三元注入系統(tǒng)結垢堵塞具有顯著的作用，對于已成垢的管線設備需要一定周期實現(xiàn)解堵效果。因此，應在設施投運前安裝應用此類防垢技術，從而更明顯地消除堵塞對三元注入產(chǎn)生的影響。

（2）由于生產(chǎn)維護中電弧對量子處理器產(chǎn)生強烈的干擾，造成設備能量大幅度衰減，因此在推廣試驗中需專門進行設備的管理維護，才能更好地解決油田管道設施堵塞問題。

（0459）5296947、C2zhengk@petrochina.com.cn

（欄目主持焦曉梅）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.5.027

鄭凱：高級工程師，1991年畢業(yè)于大慶石油學院采油工程專業(yè)，現(xiàn)任大慶油田有限責任公司采油二廠規(guī)劃設計研究所設計室主任。