新的防蠟防垢防腐蝕工具技術(shù)手冊(cè)

1、目 錄工具概述專利產(chǎn)品使用特點(diǎn)使用特點(diǎn)工作原理工具類型系列產(chǎn)品技術(shù)規(guī)格應(yīng)用范圍使用前后效果對(duì)比工作原理緒言水的性質(zhì)除垢和除銹階段性能和優(yōu)點(diǎn)防蠟和除蠟小結(jié)防垢和防腐蝕機(jī)理常見垢的種類碳酸鈣和碳酸鎂垢(帶黏結(jié)劑)的性質(zhì)工具如何起作用以防止石灰質(zhì)垢的形成以及溶解現(xiàn)有的垢工具為何能起催化作用工具和水溶液的相對(duì)電負(fù)性工具合金和水溶液的相對(duì)電負(fù)性的證明電動(dòng)勢(shì)序電子轉(zhuǎn)移到水溶液中及其對(duì)垢的作用工具抑制以及溶解銹蝕產(chǎn)物的途徑小結(jié)防蠟和除蠟機(jī)理原油的性質(zhì)工具的防蠟作用地面工具工具結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)格工具安裝工具安裝安裝方法安裝尺寸典型應(yīng)用和安裝位置冷卻塔蒸汽鍋爐注水井地面集輸管線油氣水分離系統(tǒng)原油轉(zhuǎn)運(yùn)站井下工具簡(jiǎn)介工具

2、結(jié)構(gòu)和尺寸技術(shù)規(guī)格使用優(yōu)點(diǎn)工作原理油田應(yīng)用防蠟作用防垢作用重油開發(fā)在油井中的應(yīng)用及安裝方法抽油井自噴井氣舉井使用維護(hù)地面工具井下工具注意事項(xiàng)使用壽命應(yīng)用實(shí)例防蠟實(shí)例王南作業(yè)區(qū)H167井/中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司HOOK-STATE 1 號(hào)井 / 美國(guó)TOUCHSTONE 資源公司EAST TEXAS 油田/EXXONMOBILE 石油公司Imo River-59T井防蠟實(shí)驗(yàn) / SHELL石油公司GOOCH 2號(hào)和3號(hào)高壓氣井/AUSTRAL石油公司KILGORE 油田/ ARMSTRONG & ASSOCIATES 公司得克薩斯州JEFFERSON縣/AUSTRAL 石油公司防垢和除垢

3、實(shí)例反滲透膜防垢實(shí)驗(yàn)EAST TEXAS 鹽水注水井/ABNEY 3號(hào)井美國(guó)得克薩斯洲休斯頓 REDDY 制冰廠CAGLE/KEYSTONE 家禽飼養(yǎng)場(chǎng)防腐實(shí)例HUGOTON 氣田硫化鐵問題新墨西哥州LEA縣/注水井美國(guó)得克薩斯州 Tyler Aramark Linen其他應(yīng)用美國(guó)得克薩斯州 LaMesa 花生農(nóng)場(chǎng)部分用戶清單國(guó)外用戶國(guó)內(nèi)用戶井下工具地面防蠟工具注水井防垢地面工具安裝工具前：每六天更換過濾器一次，并且每天進(jìn)行化學(xué)劑處理安裝工具后：三十天后第一次更換過濾器，不再需要化學(xué)劑處理CIS防蠟防垢防腐蝕工具簡(jiǎn)單，可直接安裝在現(xiàn)有的管線上就可以了。根據(jù)不同管線尺寸及流量要求，有各種型號(hào)可供

4、選擇。由于獨(dú)特的在線安裝設(shè)計(jì)，在管線的任何地方都能安裝。原油主要包括四種組分，即油、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)和前瀝青質(zhì) （如碳青質(zhì)和油焦質(zhì)）。原油的化學(xué)性能和物理性能很大程度上取決于每一種組分在原油中的相對(duì)含量和每一組分的性能。瀝青質(zhì)組分一般比膠質(zhì)和油組分含有更多的芳香化合物。 膠質(zhì)含有芳香烴和環(huán)烷烴，而油組分含有環(huán)烷結(jié)構(gòu)和瀝青結(jié)構(gòu)。瀝青質(zhì)在自然狀態(tài)下以膠束形式存在，被膠質(zhì)分子膠溶在一起的。而膠束的中心物質(zhì)有可能是金屬、粘土或水， 但基本的特點(diǎn)就是極性基團(tuán) （如含有S-“負(fù)” 和/或 N- “負(fù)” 和/或 O-“負(fù)”的基團(tuán)）都朝著中心聚集。 這通常也稱之為“外油內(nèi)水”或油包水乳化。當(dāng)原油從地層流到井筒中時(shí)

5、，壓力和溫度都會(huì)降低。 隨著油和水溶液的冷卻流向井筒的時(shí)候，其溫度和壓力都會(huì)降低。 蠟和水都將從油包水乳化液中釋放出來(lái)， 在低溫條件下， 釋放出來(lái)的蠟蠟將逐漸固化。凝固沉積的蠟就會(huì)影響原油的流動(dòng)工具的作用就是利用本身產(chǎn)生的電化學(xué)反應(yīng)，使油包水的乳化結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，防止蠟從膠束結(jié)構(gòu)中釋放出來(lái)而形成固態(tài)沉積。從而保證原油流動(dòng)無(wú)阻礙和管壁清潔無(wú)蠟沉積。如左圖所示，CIS防垢防腐蝕工具由進(jìn)口、出口、外筒、內(nèi)筒、斜板、芯子以及排放口幾個(gè)部分組成。芯子包括4-6片（標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)為5片）經(jīng)過設(shè)計(jì)的孔板，孔板呈軸向排列，放置于工具內(nèi)筒中（見右邊芯子及孔板結(jié)構(gòu)圖）。流體通過進(jìn)口和斜板進(jìn)入工具內(nèi)筒中，工具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠確保

6、通過的流體充分與芯子孔板表面接觸。當(dāng)流體和芯子接觸時(shí)，芯子的金屬材料會(huì)通過電化學(xué)的方式使流體產(chǎn)生極化效應(yīng)，從而防止溶液中的礦物質(zhì)呈固體狀態(tài)沉淀在工具下游的管壁或其他表面上。地面工具的安裝非常簡(jiǎn)單，如下圖所示, 可以在線將地面工具串聯(lián)安裝在流體管線上，只需保證按照工具上方向標(biāo)志安裝進(jìn)出口連接即可。圖中紅色箭頭為工具方向標(biāo)志，綠色箭頭為流體方向。地面工具系列的安裝尺寸如下圖和表所示。規(guī)格AHDD1dd1n24202801101405018435003501501858018445503701702101001846650493225257150188井下工具是針對(duì)石油油井防蠟、防垢和防腐蝕而開發(fā)的

7、一種專用工具，可以用在石油和天然氣生產(chǎn)過程中防止并清除垢、蠟和其他瀝青質(zhì)沉積。如果將這種系統(tǒng)安裝在油氣生產(chǎn)井中，目前所使用的一些常規(guī)的處理方法，如鋼絲作業(yè)清刮、化學(xué)防蠟、防垢和熱油循環(huán)清洗作業(yè)， 將被淘汰， 從而降低作業(yè)成本、穩(wěn)定油井產(chǎn)量。井下工具的連接絲扣根據(jù)用戶所用抽油泵的技術(shù)規(guī)格加工。n 尺寸：1.66 英寸 n 流量：20方/小時(shí)n 應(yīng)用范圍：2-3/8”，2-7/8”和3” 油管 工具能夠產(chǎn)生一種電化學(xué)變化， 使油包水的乳化結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，防止蠟從膠束結(jié)構(gòu)中釋放出來(lái)而形成固態(tài)沉積。垢的形成會(huì)增加所使用的設(shè)備的工作負(fù)荷， 造成設(shè)備的早期失效。 工具可以消除結(jié)垢問題，提高設(shè)備的使用壽命和工作效

8、率。大部分重油油井的生產(chǎn)都存在結(jié)蠟問題，因?yàn)橹赜驮谏a(chǎn)油管中的黏度比較低。 使用井下工具置，可以提高原油的流動(dòng)速度，減少由于粘度度變化造成的扭矩壓力和泵所承受的應(yīng)力。同樣， 井筒更為清潔，油流更為暢通，從而提高了泵的工作效率，減輕了泵的工作負(fù)荷。如果井下有氣錨, 將氣錨取下, 安裝一根兩頭帶絲扣的加長(zhǎng)管, 將工具接在加長(zhǎng)管的下面(測(cè)量所需要的氣錨長(zhǎng)度，安裝合適長(zhǎng)度的加長(zhǎng)管,使得整個(gè)氣以下是墨西哥油公司制定的自噴井中工具的安裝程序：（1）系統(tǒng)安裝示意圖（見右圖）（2）安裝操作規(guī)程工具安放在氣舉心軸下面n 關(guān)井n 在井口安裝好鋼纜設(shè)備n 通井到座放深度n 將工具接在座放工具的固定心軸上n 將井下工

9、具總成接在鋼纜上n 將井下總成下放到十字短節(jié)處, 使固定心軸定位n 將電纜和固定心軸脫開,起出電纜n 恢復(fù)生產(chǎn)工具安放在氣舉心軸下面n 關(guān)井n 在井口安裝好鋼纜設(shè)備n 通井到座放深度n 將工具接在座放工具的固定心軸上n 將井下工具總成接在鋼纜上n 將井下總成下放到十字短節(jié)處, 使固定心軸定位n 將電纜和固定心軸脫開,起出電纜n 恢復(fù)生產(chǎn)打開頂蓋，從內(nèi)筒中取出孔板芯子，用清潔的水沖洗干凈孔板表面的污垢。打開底部排污絲堵，沖洗外筒內(nèi)部，清潔后安裝芯子和絲堵，至此全部維護(hù)完成。根據(jù)需要確定清洗的間隔時(shí)間，一般每月清洗一次，確保工具正常工作。免保養(yǎng)維護(hù)，需要檢修抽油泵時(shí)取出井下工具，清洗工具內(nèi)外部表面

10、即可。在使用時(shí)間較長(zhǎng)的管線中，無(wú)論是地面工具還是井下工具，安裝好后，工具在工作過程中會(huì)使原來(lái)的蠟、垢和腐蝕顆粒從管線內(nèi)壁脫落，從而可能發(fā)生管線泄漏或由于脫蠟、垢和銹引起的管線堵塞現(xiàn)象。用戶對(duì)此事先應(yīng)該做好防范準(zhǔn)備工作。CIS防蠟防垢防腐蝕工具使用壽命非常長(zhǎng)。它是作為催化體通過電化學(xué)作用使流體和流體中的礦物質(zhì)的產(chǎn)生極化效應(yīng)而改變流體和其中礦物質(zhì)的性能。工具本身是一種非犧牲體，在使用過程中始終不會(huì)改變其本身的特性和工作性能。工具（包括地面工具和井下工具）無(wú)任何運(yùn)動(dòng)部件，因此，不存在任何磨損和破壞問題。在使用過程中，其工作壽命取決于使用工況和工作條件的好壞。根據(jù)目前的使用情況，最長(zhǎng)的已經(jīng)使用了六年多

11、還未出現(xiàn)任何問題。1988 年美國(guó)新墨西哥州ROSEWELL 測(cè)試中心對(duì)地面工具的芯子孔板做過一次淋濾實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：n 實(shí)驗(yàn)時(shí)間：1988年月20日至1989年1月13日n 實(shí)驗(yàn)用流體是井水，總的溶解固相溶解量約為 111,000 ppm. 在孔板的后面安置了一個(gè)流量劑，測(cè)量水的流量。n 實(shí)驗(yàn)方法是測(cè)試一段時(shí)間后，將孔板取出，用2%濃度的檸檬酸清洗，晾干，然后稱重。 然后再裝回到測(cè)試系統(tǒng)，重新開始測(cè)試。n 第1個(gè)月，每星期按照實(shí)驗(yàn)方法做一次。然后兩個(gè)月后做一次。最后一次是在3個(gè)月以后。n 孔板最初的原始重量（當(dāng)75,143加侖的流體通過孔板后）為76.3834克, 最后的重量為71.56

12、65 克。整個(gè)過程孔板損失了4.8169克. 也就是說, 平均有0.0009ppm的孔板材料進(jìn)到溶液里.如果所處理的流體含有大量的研磨砂和石, 由于高速流體通過工具, 這些砂石有可能造成對(duì)工具的磨損和破壞，但不會(huì)明顯影響工具的使用效果。n 2003年7月下入一套井下工具n 下入前結(jié)蠟嚴(yán)重，平均每月要進(jìn)行一次清蠟熱洗作業(yè)，才能維持油井正常生產(chǎn)；n 長(zhǎng)慶采油一廠9月16日的書面報(bào)告：下入后，截止9月15日，累計(jì)生產(chǎn)時(shí)間42天，該井未進(jìn)行檢泵作業(yè)和清蠟熱洗作業(yè)，同時(shí)，最大載荷和最大電流相比下入前有所降低，綜合分析認(rèn)為，目前該井結(jié)蠟情況相比下入前減緩，長(zhǎng)期效果有待進(jìn)一步觀察。n 截止到2004年2月1

13、9日的防蠟工藝統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如下表。H16-7 井防蠟工藝統(tǒng)計(jì)效果臺(tái)帳投產(chǎn)日期防蠟工藝名稱下入日期下入位置防蠟工藝簡(jiǎn)介防蠟防垢防腐蝕井下工具993.73m本井與2003年7月5日在進(jìn)行熱洗作業(yè)后，修井下入防蠟防垢防腐蝕系統(tǒng)井下工具下 入 前 生 產(chǎn) 情 況日 期開井天數(shù)日產(chǎn)液（m3）日產(chǎn)油（t）含水(%)動(dòng)液面（m）功圖解釋最大載荷（KN）最小載荷（KN）上沖程最大電流（A）下沖程最大電流（A）備注2002.83112.162.1980.1547/441正常8.6修井2002.929.911.602.0778.7420/568正常.9.8熱洗2002.1030.711.992.1279.1402/5

14、86正常10.14修井2002.1129.811.742.3276.6518/470正常11.16熱洗2002.123110.772.3574.3532/456正常12.10熱洗2003.13110.751.979523/465正常1.17熱洗2003.22810.931.8679.7498/490正常2003.33111.121.8480.3440/524正常3.5熱洗2003.429.711.432.0279.0389/575正常4.17熱洗2003.53111.341.9479.7470/494正常5.22熱洗2003.63011.331.5783.5488/476正常2003.730.

15、710.542.5771.0505/458正常26.297.9117147.18修井下入結(jié)蠟情況檢泵周期：237天；結(jié)蠟周期30天；下 入 后 生 產(chǎn) 情 況日 期開井天數(shù)日產(chǎn)液（m3）日產(chǎn)油（t）含水(%)動(dòng)液面（m）功圖解釋最大載荷（KN）最小載荷（KN）上沖程最大電流（A）下沖程最大電流（A）備注10.382.0876.2480/483正常28.3010.49141310.252.1475.1451/512正常28.1610.12131213.943.1073.52003.9.312.541.9981.110.542.2374.8455/508正常27.4510.21131110.542

16、.5771.011.662.7871.614.332.7777.0424/539正常27.079.51141214.793.2773.712.862.8473.712.802.6175.712.261.4386.12003.10.312.541.7183.8416/547正常26.529.2214132003.10.912.541.5885.02003.10.1212.061.5285.02003.10.1312.061.3087.22003.10.1812.061.2188.1447/516正常29.1212.861392003.10.2511.661.9580.12003.10.39.45

17、1.2184.82003.11.39.451.1186.0464/499正常28.4610.0413102003.11.89.451.2084.92003.11.1211.371.4484.92003.11.1513.131.3188.12003.11.1813.131.6285.328.4611.04131110.671.6781.4462/501正常28.969.5710.671.8579.411.351.8181.011.351.4484.9466/497正常27.0010.79181511.421.4684.8419/553正常171511.181.4384.828.6011.0411

18、.261.4484.811.612.2477.011.611.5983.728.8111.1211.611.4185.5438/534正常11.551.4185.511.551.4385.3394/578正常11.41.2287.327.1110.76378/59426.958.87注：非常感謝長(zhǎng)慶油田公司提供的以上數(shù)據(jù)。n 油田位于美國(guó)得克薩斯州KILGORE。n 在油田結(jié)垢和結(jié)蠟最嚴(yán)重的兩個(gè)區(qū)塊安裝了兩套地面設(shè)備進(jìn)行測(cè)試。n 安裝工具之前，每30天需要熱洗一次地面管線和井下生產(chǎn)管柱。熱洗溫度135度。在運(yùn)走賣油之前需要滾動(dòng)油罐，原油銷售時(shí)，油腳和水的刻度讀數(shù)為2。這也是原油收購(gòu)方能夠接受的

19、最大數(shù)值。整個(gè)系統(tǒng)存在結(jié)蠟和結(jié)垢問題。n 2000年5月1日，在KILGORE南部油田兩個(gè)不同區(qū)塊的井上安裝了地面工具。這兩口井的產(chǎn)層分別為 TRAVIS PEAK 和 PETTIT 地層，層位深度為7,300英尺到7,500 英尺。n 2000年6月1日，進(jìn)行了一次地面設(shè)備清洗。把地面分離器重新使用起來(lái)，在這之前，因?yàn)榻Y(jié)蠟問題原油無(wú)法用分離器處理，只好通過旁通管線流走。這時(shí)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，地面管線已經(jīng)干凈，油腳和水的刻度讀數(shù)已經(jīng)降到0.50, 有時(shí)降為0.10. 不需要進(jìn)行熱洗作業(yè)，也不需要在銷售原油之前滾動(dòng)油灌。n 2000年6月15日之前，罐內(nèi)倒出來(lái)的東西已經(jīng)沒有蠟了，只有脫下來(lái)的腐蝕物質(zhì)，這

20、些腐蝕物質(zhì)是從油灌壁上掉下來(lái)的。說明地面工具正在清除原來(lái)的垢。n 2000年7月7日，油公司來(lái)人專門到現(xiàn)場(chǎng)察看。我們把地面管線沖洗干凈，發(fā)現(xiàn)所有的地面設(shè)備都非常干凈，并注意到分離器上的透明液位管也很干凈，而原來(lái)是從來(lái)無(wú)法看的見。n 2000年7月28日，因?yàn)橐粋€(gè)區(qū)塊的井需要檢泵，所以對(duì)井下進(jìn)行了熱洗作業(yè)。檢泵后在兩口井里安裝了井下工具。n 整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程未添加任何化學(xué)劑。資料提供：ARMSTRONG & ASSOCIATES公司n 安裝地點(diǎn)：美國(guó)得克薩斯州JEFFERSON 縣DANIELL-QUINN。油井屬于AUSTRAL 石油公司。這個(gè)地區(qū)的油井普遍存在結(jié)蠟和腐蝕問題。n 安裝日期

21、：2001 年12月。n 安裝工具之前，由于存在腐蝕和結(jié)蠟問題，每三個(gè)月必須起井一次。并且每次都需要進(jìn)行熱洗和檢泵。n 2001年12月下入井下工具，從來(lái)沒有需要起井清蠟和檢泵，一直到2003年一月需要更換泵的球閥和閥座才起出泵。這次不需要熱洗，沒有發(fā)現(xiàn)結(jié)蠟。也不需要更換井下泵，因?yàn)楸皿w沒有出現(xiàn)腐蝕。n 根據(jù)原來(lái)的數(shù)據(jù)可以估計(jì)出，由于使用了井下工具，兩年期間共節(jié)約檢泵、熱油清洗、和停工費(fèi)用29,540.20 美圓。資料提供：AUSTRAL 石油公司開采經(jīng)理n 1987年8月10 日開始，美國(guó)新墨西哥州ROSEWELL 測(cè)試中心對(duì)地面設(shè)備的防垢性能在反滲透膜上進(jìn)行了測(cè)試。測(cè)試用水總?cè)芙夤滔嗪繛?/p>

22、10,400 毫克/升，反沖洗的回收率為50% 。一般城市用水的總?cè)芙夤滔嗪繛?40 毫克/升， 也就是說，實(shí)驗(yàn)用水的溶解固相含量比城市用水多10 倍多。這次實(shí)驗(yàn)用水的總的硬度為166 格令/加侖 （注： 1 格令 = 0.0648 克）。n 地面工具安裝在反滲透膜的進(jìn)口管線上，實(shí)驗(yàn)了2193 個(gè)小時(shí)。在這段期間內(nèi)，反沖洗的百分比和回收率只有少量的減少。而同一臺(tái)反滲透膜在沒有安裝地面工具的時(shí)候，很常見的是不到100 個(gè)小時(shí)左右，就被垢堵塞了。而安裝工具后沒有顯示任何結(jié)垢現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)用水唯一經(jīng)常過的預(yù)處理是將實(shí)驗(yàn)用水通過 A.G. 和鎂綠砂過濾器脫鐵。n 當(dāng)實(shí)驗(yàn)裝置出現(xiàn)流量下降的時(shí)候，可以用城市用水沖洗30分鐘，共做三次，是流量恢復(fù)。測(cè)試數(shù)據(jù)表明， 工具確實(shí)能夠防止反滲透膜結(jié)垢。安裝工具之前n 清垢化學(xué)劑費(fèi)用為每年20,000 至 25,000 美圓n 由于冷卻塔化學(xué)劑滲漏每年必須重新油漆設(shè)備兩次n 處理含有化學(xué)劑的廢水進(jìn)入城市排水系統(tǒng)費(fèi)用區(qū)大n 即使使用化學(xué)劑，冷卻塔仍然結(jié)