复合抑盐剂除盐解堵技术在输气管线中的应用
The Application of the Technology of Desalting and Plugging in Gas Transmission Pipeline with Compound Salt Inhibitor

作者: 蒋 志 * , 沈武冬 , 马 蠡 , 唐 诗 , 徐 梅 , 周 清 :中国石油西南油气田分公司,川中油气矿工艺研究所,四川 遂宁; 马 超 :长江大学石油工程学院,湖北 武汉; 蔡忠明 , 何承宏 :中国石油西南油气田分公司,川中油气矿管道与销售部,四川 遂宁;

关键词: 复合抑盐剂盐堵输气管线Compound Salt Suppressant Salt Plugging Gas Transmission Pipeline

摘要: 由于气井地层水矿化度高,天然气携带高矿化度的地层水进入输气管线而导致管线堵塞。再加上集输管线温度降低、压力下降等外界条件变化或干气浓蒸等效应的影响,集输管线中形成大量盐垢,造成管线堵塞而集输效率大大降低甚至被迫关井。研究通过分析了须家河气藏地层水的理化性能,研究出复合防盐剂配方:0.4%增溶剂CJ-ZRJA + 0.08%盐晶畸变剂 + CJ-JBJB + 0.01%分散剂 + CJ-FSJC + 0.01%表活剂CJ-BHJD。结合集输管线距离长、高低起伏、停气作业要求时间短等特点,采用水力冲刷、抑盐剂浸泡、清管排液的工艺技术,成功解除了蓬莱4井至蓬莱116井管线和女深002-6-X1至女112井管线2条输气管线的堵塞,恢复了管线的正常集输。

Abstract: Due to the high formation water salinity in gas well, the gas carries the formation water with high salinity into the gas transmission pipeline, which leads to the pipeline blockage. Moreover, the influence of external factors including temperature reduction, pressure reduction or evaporation of concentrated dry gas, a large amount of salt scale is formed in the gathering and transportation pipelines, which results not only in the pipeline blockage, but also the gathering and transportation efficiency is greatly reduced or even leads to well shut-down. Based on the analysis of the physical and chemical properties of formation water in Xujiahe gas reservoir, a salt suppressant was formulated as follows: 0.4% solubilizer CJ-ZRJA + 0.08% salt crystal distortion agent, CJ-JBJB + 0.01% dispersant, and CJ-FSJC + 0.01% surface active agent CJ-BHJD. In combination with the characteristics of long distance, high and low undulations, and short time required for gas shut-down operation, the technology of hydraulic scouring, salt suppression agent soaking and pigging drainage was adopted to successfully mitigate the blockage of pipeline from Penglai 4 to Penglai 116 and the pipeline from Nvshen 002-6-x1 to Nvshen 112, which favors the restoration of the function of gas pipeline.

1. 引言

须家河气藏由于储气层为含盐沉积储层,在长期地层作用及生产过程导致地层水矿化度高,气藏生产过程中大量的气体携带水蒸气或者液体进入井筒及地面集输管道,导致地面集输管线在输气过程中发生盐垢结晶,导致管线缩颈,输气量下降,输气断压力增加,用户压力下降,用气不稳定,严重影响正常生产和集输 [1] [2] [3] [4]。再加上温度降低、压力下降等外界条件变化以及干气浓蒸等效应影响,会在管道中形成大量盐垢,造成管线堵塞,使管输效率大大降低甚至被迫关井,此外堵塞后堵点寻找困难、停输时间长,严重影响外供民用气的保供;常规换管解堵方式导致大量天然气放空,造成能源浪费和环境污染,需要彻底解决管道堵塞问题 [5] [6]。研究中通过分析地层水的理化性能和集输管线中盐垢的成分,在此基础上提出了复合抑盐剂的配方体系,并在完善配方的基础上,对须家河气藏蓬莱4井至蓬莱116井管线和女深002-6-X1至女112井管线等2条堵塞管线上进行解堵。

2. 实验部分

2.1. 材料与仪器

离子色谱仪:ICS-1600,美国戴安;高温高压滤失仪:GGS71-B,青岛海通达有限公司;分光光度计:UV1200,上海美析仪器有限公司;高速搅拌器,GJS-B12K,青岛海通达有限公司;水浴锅DHG-9140A,常州普天仪器制造有限公司;X射线多晶衍射仪D8 Advance,德国Bruker AXS D8-Focus;X射线荧光仪S4 Pioneer,布鲁克有限公司。女深002-6-X1井、蓬莱9井、西充2井、蓬莱107井等结盐井的水样,须家河气藏盐垢样,须家河气藏集输管线;增溶剂CJ-ZRJA,盐晶畸变剂CJ-JBJB,工业品,荆州江汉精细化工有限公司;分散剂CJ-FSJC,渗透剂CJ-BHJD,成都市科隆化学品有限公司。

2.2. 实验方法

2.2.1. 集输管线水样分析

选取具有代表性的女深002-6-X1井、蓬莱9井水样、西充2井水样、蓬莱107井水样等结盐井的水样,密封运回后,静止沉淀2天,取下层水样。参照《油田水分析方法》《油气田水分析方法SY/T5532-2016》标准,离子色谱仪ICS-ICS-1600进行分析。

2.2.2. 盐垢的组分分析

用有机溶剂甲苯将一定数量的泥垢样品反复洗涤4~5次,直到泥垢中所附带的油和有机物被提取干净,采用垢样X射线多晶衍射仪的定性分析、X射线荧光仪分析其中的矿物组成方法。

2.2.3. 复合抑盐解堵剂的优选

称取100 mL地层水加入250 mL锥形瓶中,密封加热到100℃,加入一定量的氯化钠直到地层水达到饱和。加入定量防盐试剂,溶解并控温100℃下加热沸腾加热5 min。静置自然冷却到室温(25℃),观察析出结晶形态,过滤后,在100℃下烘干晶体后称重,并分析测定溶液中氯离子浓度。

3. 分析与讨论

3.1. 集输管线水样分析

表1可看出,蓬莱9井水样总矿化度232599 mg/L,女深002-6-X1矿化度243748 mg/L,四口井的总矿化度平均为202002 mg/L,四口井的总矿化度达到20万,属于高矿化度地层水,水样中Na+ + K+离子含量达到64971 mg/L左右,Cl离子含量达112956 mg/L,从地层水判断属于高矿化度盐水。结合前

Table 1. Analysis of ion content in water samples

表1. 水样离子含量分析

期收集的地层水分析资料及三条管线的盐垢样分析含有大量的氯化钠,可判断地层结盐主要为氯化钠。Ca2+、Mg2+也有一定的含量,同时含有一定量SO2− 4,HCO− 3相对较小,也有可能形成少量的硫酸钙和硫酸镁盐。地层水的分析结果和前期地质所分析结果基本一致。由此可判断地层的结盐主要为氯化钠,同时结盐的盐晶中含有少量的硫酸钙和硫酸镁盐。

3.2. 盐垢的组分分析

根据盐垢X射线多晶衍射分析,垢样中结晶主体存在NaCl,判断盐垢样主要为氯化钠盐。从表2的X射线荧光仪分析,氯化钠含量为81.1%,为主要成分,因此无论从X射线多晶衍射仪的定性分析还是从X射线荧光仪分析的定量分析,能确定盐垢样的主要成分为81.1%的氯化钠,2%的有机物,0.72%的Fe2O3腐蚀产物,0.28%的CaCl2

Table 2. X-ray fluorescence analysis of salt scale components

表2. 盐样组分X射线荧光仪分析

3.3. 复合抑盐剂体系优选

通过大量的筛选和优选复合,形成了优化后的配方:0.4%增溶剂CJ-ZRJA+0.08%盐晶畸变剂CJ-JBJB + 0.01%分散剂CJ-FSJC + 0.01%渗透剂CJ-BHJD。

增溶剂CJ-ZRJA在溶液中离解出对Na+、Cl有选择性的正负电荷基团,抑盐剂带正电基团吸附在C1上,负电荷基团吸附在Na+上,并按一定次序排列时,改变NaCl晶体表面的电荷分布,从而抑制NaCl从溶液中结晶析出,能大大增加增大盐的溶解度 [7]。盐晶畸变剂CJ-JBJB含有大量的负电基团,具有很好的吸附作用,结晶颗粒由规则、致密、坚硬的立方体结构变为有缺陷、疏松、细碎的松散枝状结构 [8] [9]。分散剂CJ-FSJC为抗温抗盐的高分子,高分子链段能穿插在盐结晶的晶胞中,使盐结晶不能形成规则结晶,从而起到良好的分散性。表活剂CJ-BHJD具有两性基团,具有良好的分散性 [10]。

3.4. 复合抑盐剂体系现场应用

3.4.1. 现场工艺

① 采用淡水配置成含有一定浓度的0.5%的复合抑盐剂的一定体积的(可根据要清洗的集输管线的长度和管径计算水的体积)存于个罐车中备用。

② 然后将罐车中的抑盐剂液体通过泵注入集输管线中,使管线充满,然后焖管48~72小时。

③ 采用倒气推液的方式进行排液清洗,将清洗液排入污水罐。或者用泵将储备淡水罐车中的清水2方左右作为隔离液段塞和防盐剂段塞,将清洗的污物驱替排入污水罐车,当污物按照计算量被排除后。关闭阀门闷管,然后再进行下一个循环,采用滤网进行过滤,直至管线中无盐垢排出,即可认为清洗干净。或者采用通过性能较好的清管球或泡沫清管器进行清管。

④ 或者根据工程要求,测试溶液的Cl离子含量,当清洗液中Cl离子含量和地层水中Cl离子含量基本一致时,停止清洗,或者输气压力和输气量达到要求即可停止清洗。

3.4.2. 现场应用实例

(1) 蓬莱4井至蓬莱116井管线解堵

蓬莱4井位于遂宁市蓬溪县三凤镇月台村2社,于2011年12月投产,2019年5月停产,停产前日产气1.5万方,日产水36方。生产期间蓬莱4井湿气一部分输遂9井,另一部分经脱水脱烃处理后输供本井用户及输蓬莱116井,蓬莱4井停产后由遂22井干湿混输气进入本井后一部分输供本井用户,一部分输蓬莱116井。蓬莱116井位于遂宁市蓬溪县蓬南场镇孔屏嘴村6社,于2013年6月投产,2016年4月停产,停产前日产气1.5万方,日产水10方,外输新华用户。

蓬莱4井至蓬莱116井管线于2013年6月投运,目前气源为遂22井干湿混输气进入蓬莱4后输供用户。

该管道外径88.9 mm,长度5.3 Km,日输气0.2万方,外输新华镇用户1500余户,由于气田水矿化度高、干气浓蒸等原因,从2013年6月投运以来,管道盐堵工况反复出现,2019年4月管道完全堵死,开挖开孔16处,排查出堵塞点,并完成换管。

2019年12月10日实施解堵作业,共加注抑盐剂溶液27方,压力:0~2 MPa。12月12日15:39开始对蓬莱116至蓬莱4管线实施清管排液,从蓬莱4倒遂9井来气清管,于12日23点01收到清管球,估计排出液体约26方,顺利完成解堵作业,恢复新华民用气供气,解堵前蓬莱4出站压力1.1~1.2 MPa,蓬莱116进站压力0.7~0.8 MPa。解堵后,蓬莱4压力1.1~1.2 MPa。蓬莱116进站压力1.0~1.1 MPa。截止2020年3月,压差保持在0.1 MPa左右,日输气量0.35万方左右。

(2) 女深002-6-X1至女112井管线解堵

女深002-6-X1井位于四川省广安市武胜县华封镇建设村9组,于2013年10月投产,2019年4月停产,停产前日产气0.3万方;女112井位于重庆市合川区二郞乡四村七组,于2004年7月完钻,未投产,为报废井。女深002-6-X1集气站经分离计量后一部分输往合川001-19集气站及华封、中心等用户,一部分输送至女深2井和女112井再外输用户。

女深002-6-X1井至女112井管线分2段建设,其中女深002-6-X1井至女深2井管线2017年1月投运,女深2至女112管线于2014年12月投运。目前气源为女深002-6-X1集气站(含女002-H10、女002-H18等龙女片气井)的进站气源。该管道外径88.9 mm,长度20.9 Km,沿途外输用户达2万户左右,由于气田水矿化度高等原因,从2014年12月投产以来,管道盐堵工况反复出现,2018年8月管道完全堵死,对堵塞管段进行了换管,换管长度16米。

2020年1月2日下午16:5分从女深002-6-X1井开始注液,注入排量12~18方/小时,压力0.5~2.5 MPa,晚上22:46分女112见水,注入97.98方,22:59分完成注液,共注入100.8方。2020年1月5日12:52从女深002-6-X1井发球,开始清管排液。推球压力2.9~3.1 MPa,末端压力0.8~1.5 MPa,并于20:35收球,排液约103方。解堵前女深002-6-X1出站压力2.5 MPa,女深2进站压力0.9 MPa。女112进站压力0.3 MPa。解堵后,女深002-6-X1出站压力2.25MPa,女深2进站压力2.15 MPa,女112进站压力2.15 MPa。截止2020年3月,压差保持在0.1 MPa左右,日输气量3万方左右。

4. 结论

通过分析须家河气藏地层水的理化性能和盐垢样的组成,确定了集输管线中的盐垢样组成主要为氯化钠,进而研究出复合防盐剂配方,根据须家河集输管线距离长、高低起伏、停气作业时间要求短等特点,采用水力冲刷、抑盐剂浸泡、清管排液的工艺技术,成功解除了蓬莱4井至蓬莱116井管线和女深002-6-X1至女112井管线2条管线的堵塞,恢复了管线的正常集输。说明研制的复合抑盐解堵剂具有优良的解堵性能,采用水力冲刷、抑盐剂浸泡、清管排液的解堵工艺能解决集输管线堵塞的难题。

NOTES

*第一作者。

#通讯作者。

文章引用: 蒋 志 , 沈武冬 , 马 超 , 蔡忠明 , 马 蠡 , 唐 诗 , 何承宏 , 徐 梅 , 周 清 (2020) 复合抑盐剂除盐解堵技术在输气管线中的应用。 自然科学, 8, 233-238. doi: 10.12677/OJNS.2020.84030

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