油田配注站站內(nèi)匯管的化學(xué)清洗

龍明明

摘要：隨著油田配注站使用時(shí)間的增加，站內(nèi)匯管由于管壁垢樣附著物的存在導(dǎo)致配注水質(zhì)延程變差，對(duì)匯管的清洗程度一直是油田配注站十分關(guān)心的問(wèn)題。本文通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明，采用嚴(yán)格配制的化學(xué)藥劑、配合規(guī)范操作進(jìn)行匯管清洗，能夠有效提高清洗程度。

關(guān)鍵詞：匯管;清洗方法;化學(xué)清洗;清洗劑

油田配注站站內(nèi)匯管系統(tǒng)是配注站站內(nèi)注入系統(tǒng)的主干道，該系統(tǒng)由DN250管線、DN250靜態(tài)混合器、DN250閥門、流量計(jì)等組成。每當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行到一定周期系統(tǒng)的靜態(tài)混合器及管線內(nèi)壁會(huì)堆積厚度達(dá)到50mm的堿結(jié)晶污垢。當(dāng)匯管系統(tǒng)一旦結(jié)了水垢、污垢，不但降低了注入效率，同時(shí)需要注入的堿液與表活劑也不能均勻的混溶。這些造成后端井口注入不能正常運(yùn)行無(wú)法完成預(yù)定注入值降低油田產(chǎn)量。因此及時(shí)地去除站內(nèi)匯管系統(tǒng)中的各類污垢，不僅僅是恢復(fù)日常生產(chǎn)工作量，同時(shí)滿足節(jié)能、安全的需要，也是延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命的需要。

一、常規(guī)清洗方式

油田設(shè)備清洗分為物理清洗和化學(xué)清洗

1、物理清洗是利用力學(xué)、聲學(xué)、光學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)的原理，依靠外來(lái)能量的作用，如機(jī)械摩擦、超聲波、負(fù)壓、高壓、沖擊、紫外線、蒸汽等去除物體表面污垢而不改變污類組分的清洗方法，即不改變?cè)瓉?lái)的化學(xué)分子組分的方法。

2、化學(xué)清洗是依靠化學(xué)反應(yīng)的作用，利用化學(xué)藥品或其它溶劑清除物體表面污垢的方法。它是一種最有效的除垢手段，對(duì)各類污垢都有極強(qiáng)的去除能力。如用各種無(wú)機(jī)或有機(jī)酸去除物體表面的銹跡、水垢，用氧化劑去除物體表面的色斑等。利用化學(xué)藥劑使表面污染或覆蓋層（如垢層）與其發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而被除去，如對(duì)垢層的酸洗、堿洗等。為使基材在化學(xué)清洗中不受腐蝕或使腐蝕率控制在允許范圍內(nèi)，通常在化學(xué)清洗液中要加入適量的緩蝕劑和起活化、滲透、潤(rùn)濕作用的添加劑。方法：浸泡法、循環(huán)法、運(yùn)轉(zhuǎn)中清洗法也叫不停車化學(xué)清洗法。

二、針對(duì)配注站匯管優(yōu)化的化學(xué)清洗方法

結(jié)合配注站常見(jiàn)流體及垢樣物前期試驗(yàn)數(shù)據(jù)，優(yōu)先采用酸性化學(xué)清洗方法。其基本原理是利用清洗劑在水中離解出H+，使堿垢、水垢與H+反應(yīng)而溶解。主要的化學(xué)溶解反應(yīng)如下：

MeO+2H+=Me2++H2O

MeCO3+2H+=Me2++H2O+CO2↑

式中Me2+泛指金屬離子。

在上述垢層的溶解過(guò)程中，H+離子起主要的作用。但除此之外，酸根的存在對(duì)堿垢、水垢的溶解也有一定的影響，有時(shí)還是關(guān)鍵性的。

酸性清洗由于溶垢速度快，溶垢能力強(qiáng)，而得到廣泛應(yīng)用，特別在清洗一些垢層較厚的堿垢、水垢具有其它清洗方法不可取代的優(yōu)越性。同時(shí)，也要注意站內(nèi)匯管管線中堿垢與表活劑相互摻雜，僅僅依靠單一酸種無(wú)法完全滲透，因此在酸洗的過(guò)程中需要添加硬垢轉(zhuǎn)化劑以將原有垢質(zhì)轉(zhuǎn)型，打破高分子鏈能將清洗液與堿垢、水垢發(fā)生反應(yīng)。

常用酸洗劑

1.鹽酸：鹽酸是一種強(qiáng)酸，由于大多數(shù)金屬的鹽酸鹽易溶于水，因此鹽酸的溶垢能力較強(qiáng)，能快速溶解鐵銹、銅銹、鋁銹、碳酸鹽水垢，但鹽酸對(duì)不少金屬材料有極強(qiáng)的腐蝕性，必須添加合適的緩蝕劑。

2.硬垢轉(zhuǎn)化劑：打破表活劑分子鏈，能將清洗劑滲透進(jìn)入垢質(zhì)內(nèi)部與堿垢、水垢發(fā)生反應(yīng)進(jìn)行清洗。

三、清洗實(shí)例

以某油田試驗(yàn)大隊(duì)聚中二配注站站內(nèi)匯管清洗為例，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)情況制定了嚴(yán)格的清洗施工方案。

1、施工工序

施工前準(zhǔn)備工作——鋪設(shè)防滲布——隔離待清洗設(shè)備——連接臨時(shí)管線形成閉合回路或開(kāi)路——化學(xué)清洗作業(yè)——質(zhì)量驗(yàn)收——廢液中和處理——施工場(chǎng)地恢復(fù)——工程驗(yàn)收——回收清洗廢液——設(shè)備及人員撤離。

2、施工流程

2.1 水沖洗

目的：水沖洗及系統(tǒng)試漏的目的是除去系統(tǒng)中泥沙、浮油脫離的金屬氧化物及其他松動(dòng)污垢，并在模擬清洗狀態(tài)下對(duì)臨時(shí)接管處泄漏情況進(jìn)行檢查。

水壓檢漏試驗(yàn)時(shí)，將全系統(tǒng)注滿液態(tài)介質(zhì)，調(diào)節(jié)出口回液閥門，檢查系統(tǒng)中焊縫、法蘭、閥門、管線連接處泄漏情況并及時(shí)處理，以保證清洗過(guò)程中清洗液的正常運(yùn)行。液態(tài)介質(zhì)按低進(jìn)高出方式運(yùn)行，當(dāng)沖洗排水清澈透明，目測(cè)與進(jìn)水水質(zhì)基本一致即可結(jié)束水沖洗。

施工要求：常溫條件下，流量50米3/小時(shí)，沖洗時(shí)長(zhǎng)15-20分鐘;

2.2 酸性清洗

①在清洗槽內(nèi)配制酸性清洗劑和緩蝕劑，質(zhì)量份數(shù)分別為5-10%清洗劑、1‰緩蝕劑、2-4%硬垢轉(zhuǎn)化劑，為監(jiān)測(cè)整個(gè)清洗過(guò)程中清洗液對(duì)設(shè)備材質(zhì)的腐蝕速度在清洗槽懸掛與設(shè)備材質(zhì)等同不銹鋼腐蝕試片。

②酸洗過(guò)程中濃度監(jiān)測(cè)

測(cè)試項(xiàng)目：酸液濃度1次/45-60分鐘;鐵離子濃度1次/45-60分鐘。

③當(dāng)酸液質(zhì)量份數(shù)低于3%時(shí)向清洗槽內(nèi)添加酸性清洗劑補(bǔ)足組分。如清洗過(guò)程中鐵離子濃度高于500mg/L則需替換循環(huán)系統(tǒng)中清洗液重新配液方可繼續(xù)清洗作業(yè)。

④清洗終點(diǎn)判定

當(dāng)兩次監(jiān)測(cè)鐵離子濃度相差低于50mg/L并平衡20分鐘以上，并且回液管無(wú)氣體生成則停止清洗。

工藝條件：常溫條件下清洗時(shí)長(zhǎng)1-1.5小時(shí)。

2.3 水沖洗

用大排量清水沖洗管線內(nèi)化學(xué)清洗殘液和管內(nèi)的固相殘?jiān)?，廢液回收中和處理后連同廢渣送指定地點(diǎn)排放。當(dāng)排出液PH值達(dá)到5以上時(shí)停止水沖洗。

2.4 漂洗

①目的是除去水沖洗時(shí)金屬表面可能產(chǎn)生的二次浮銹，以保證鈍化效果。

②進(jìn)水至適當(dāng)?shù)囊何?，加入漂洗劑，用藥劑調(diào)PH=3.5～4.0，30分鐘后，酸濃度、鐵離子濃度都已穩(wěn)定可結(jié)束漂洗。

③工藝條件。酸濃度1～2%，PH3.5～4。

2.5鈍化

①鈍化的目的是防止酸洗后處于活性狀態(tài)的金屬表面重新氧化而產(chǎn)生二次浮銹。

②漂洗結(jié)束后，若溶液中鐵含量小于500mg/L，直接用藥劑調(diào)PH至9～10加入鈍化藥劑進(jìn)行鈍化。若溶液中鐵含量大于500mg/L，則應(yīng)稀釋漂洗液至溶液中鐵含量小于500mg/L，再加入藥劑。

③、工藝條件。鈍化劑濃度4%，溫度40～60℃，PH9～10，鈍化時(shí)間20-40分鐘。

2.6水沖洗

在清洗槽每2分鐘監(jiān)測(cè)一次PH值，PH值在8-9時(shí)水沖洗工序結(jié)束。水沖洗排量控制在30-40米3/小時(shí)以上。

3、清洗前后情況對(duì)比

清洗前，配注站外輸水匯管接口處結(jié)垢情況嚴(yán)重，管內(nèi)有效通徑嚴(yán)重縮小，極大影響正常配注，清洗后管壁十分清潔，結(jié)垢情況得到徹底處理。

四、結(jié)論

經(jīng)過(guò)配注站站內(nèi)匯管的化學(xué)清洗現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，從對(duì)比結(jié)果看，采用有針對(duì)性的化學(xué)清洗，結(jié)垢情況能夠得到徹底處理。同時(shí)也取得以下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)：

1、針對(duì)匯管結(jié)垢情況適當(dāng)添加硬垢轉(zhuǎn)化劑可以提高清洗效率。

2、藥劑的添加比例根據(jù)垢量的比例需酌量添加。

3、站內(nèi)匯管必須周期性清洗，否則管線及靜混器引起的堵塞頻率會(huì)逐漸增加。

參考文獻(xiàn)：

[1] 石油聯(lián)合站供注水管線的在線化學(xué)清洗技術(shù)[J]. 馬英等. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2013（33）