金属防垢交流资料2014

恩曼技术（北京）有限公司金属防垢防蜡工具交流会2013年8月9日汇报人：张自友渤海油田结垢现状目前中海石油天津分公司某些油田结垢问题已严重影响正常生产，造成一定的经济损失,而且随着油田开采时间的延续,产生结垢的问题将愈来愈明显:•绥中36-1油田D平台注水井结垢•绥中36-1油田C平台水源井结垢•QK18-1油田注水井结垢•QK18-2油田油井井下结垢•BZ34油田油井井下结垢•BZ25-1油田水源井水排海结垢油水井结垢SZ36-1D平台注水井结垢SZ36-1D平台注水井结垢管柱SZ36-1J4井结垢QK18-2P8井结垢电泵油田结垢的危害序号结垢部位危害1生产井结垢降低单井的产油量增加修井的成本容易造成油管的垢下腐蚀影响清污混注2地面流程结垢影响正常油气水处理容易造成垢下腐蚀穿孔影响污水或其他水正常排量增加作业成本3降低注水量增大注水压力增加洗井增注频率堵塞小的储层孔隙喉道，降低驱油量增加作业成本为了解决油田结垢问题，采取“统一规划、多点同步实施，以防为主、防除结合”的原则，针对重点油田，不同结垢类型、结垢部位展开研究，在化学防垢的同时，积极开展了物理防垢方法。金属防垢防蜡工具（以下简称ENMAX工具，缩写为CPRS）作为生产井、注水井以及地面流程的防垢措施，经过长期的实验性应用和效果跟踪评价，证明了ENMAX工具具有良好防垢效果，是一种积极有效的物理防垢措施。1.2工具原理1.1工具概述1.3工具的应用方法1.4工具的应用案例1.5经济分析与小结金属防垢防蜡工具金属防蜡防垢防腐蚀工具1.1工具概述1.1工具概述恩曼技术有限公司生产的防蜡防垢防腐蚀工具（简称：CPRS)是目前世界上技术最先进的防蜡、防垢和防腐蚀的工具。已经在世界上30多个国家使用，被很多大的石油公司所接受并认可，其中包括壳牌（SHELL）石油公司，艾克森-美孚公司（EXXONMOBIL）公司。壳牌公司的技术专家称“这种工具是目前防蜡、防垢和防腐蚀方面的一个突破和革命”。专利产品专利号：4,789,031USD446,797SUS473,925SCu57.64Zn17.63Ni13.45Pb7.65Sn2.69Fe0.69Al0.12S0.67Mn0.65综合电位-0.244V1.1工具概述◆防止和减缓结垢、结蜡！◆无磁、无电、无放射性、不污染环境和流体！◆不受压力、温度、磁场或其它因素影响！◆缩短停产时间、节省化学处理和热洗成本！◆提高设备时效、延长使用寿命！◆易于安装、维护量小！特点：1.1工具概述类型：单工具多功能防/除垢、防蜡一定防腐作用杀菌、除苔、改善水质☆井下工具1.1工具概述用途：☆地面工具1.2工具原理1.1工具概述1.3工具的应用方法1.4工具的应用案例1.4经济分析与小结金属防垢防蜡工具2.2工作原理ENMAX防垢防蜡工具的核心材料是特殊合金材料，由9种元素组成，其电负性低于液相中离子，接触流体时，形成一种特殊的电化学催化体，材料中的电子云偏向于流体，材料与流体之间形成电场，产生极化效应，改变流体的电化学性质，促进水分子形成小分子水团，正负电荷重心偏离增大，产生水偶极子，与水中钙镁离子形成牢固的水合离子；+水偶极子-M的外层自由电子-+-+-+-+-+-+-特殊合金材料表面---------水偶极子和钙镁离子的反应+A2+-B2-+-水偶极子+-+-+-++--+-防垢机理2.2工作原理EKsp温度T一定Fe电极标准电位:-0.500VCPRS综合电位：-0.244VFe-CPRS系统-水电位升高降低钙、镁、钡锶离子在钢铁表面吸附力增加矿物质溶解度exp()spzEFKRT对于MN↔M++N-矿物，溶解度SPKMN][常见垢溶度积垢名称垢分子式溶度积硫酸锶SrSO43.2×10-7硫酸钡BaSO41.1×10-10碳酸锶SrCO31.1×10-10碳酸钙CaCO32.8×10-9硫酸钙CaSO43.16×10-7碳酸镁MgCO33.5×10-8流体的电化学性质的改变，增加矿化物的溶解度。溶度积常数：2.2工作原理胶体物质，例如硅石、氧化铝以及锈颗粒，通过获得或重新获得负电荷而保持悬浮在溶液中，不吸附到钙离子、镁离子和铁离子上；获得负电荷也引起这些胶体物质受到存在于流动水中的或者早已吸附到胶体物质上的这些离子的排斥。防垢机理2.2工作原理石灰类垢粘结剂：[硅石（SiO2）、氧化铝（Al2O3）或硫酸钙（CaSO4）]主要成分：MgCO3和CaCO3胶体发生凝聚、沉淀，并与CaCO3、MgCO3以及CaSO4相结合，形成典型的石灰质垢胶体物质微溶于水，悬浮于水中时，通常带负电荷负电荷得到中和防蜡机理一般情况，原油中油、胶质、沥青质和前沥青质，与以金属、粘土和水为胶束的中心形成油包水乳化液，极性基团都朝着中心聚集。当温度和压力降低时，蜡和水都从油包水乳化液中释放出来，凝固沉积的蜡就会影响原油的流动——结蜡。当使用防蜡防垢器后，利用本身产生的电化学反应，使油包水的乳化结构稳定，防止蜡从胶束结构中释放出来而形成固态沉积。从而保证原油流动无阻碍和管壁清洁无蜡沉积。2.2工作原理防腐机理O2+水偶极子-M的外层电子-+-铁金属表面锈的形成1.金属表面的阳极区域(阳极)发生金属的溶失。2.反应如下：阳极反应：M0→Mn++ne-阴极反应：½O2+H2O+2e-→2(OH)-2.2工作原理------+-+-+-+-+-2.2工作原理防腐机理金属活性与电位元素电极反应标准电势，V金属活性顺序LiLi++e--3.405减弱KK++e--2.924CsCs++e--2.923RaRa2++2e--2.916BaBa2++2e--2.906ZnZn2++2e--0.763FeFe2++2e--0.4SnSn2++2e--0.136FeFe3++3e--0.037CuCu++e-0.521AgAg++e-0.799PtPt3++3e-1.19结构工具核心部件设计成多孔芯片并多层芯片串联使用,从而不限制流体流动,形成高度的紊流,增加了水中的离子和分子与防垢器芯片的接触，使得催化效率与极化效应达到最大程度。2.2工作原理1.2工具原理1.1工具概述1.3工具的应用方法1.4工具的应用案例1.4经济分析与小结金属防垢防蜡工具ENMAX工具的适用条件适用介质：水、油、气及其混合物适用温度：0~200℃适用压力：井下工具（0~20MPa）；地面工具（0~2.5；2.5~25MPa）作用距离：作用距离5km；井下工具可以对整个管柱有防垢的效果；地面工具当工艺管线大于5km采用每间隔5km安装1个ENMAX工具的方式。垢的类型：适用于钙镁垢、钡锶垢适用环境：油井、水源井（井下工具）；注水井（井下工具或地面工具）；地面工艺管线（地面工具）使用条件：必须使所有流体通过ENMAX工具流出。使用寿命：一般为6~10年中海油采购单位工具类型使用数量中海油天津分公司生产部井下防垢工具71套秦皇岛32-6作业区地面防垢工具8套渤西作业区地面防垢工具1套绥中36-1作业区地面防垢工具1套辽东作业区地面防垢工具4套采技服机采公司井下防垢电泵3套中海油上海分公司生产部井下防垢工具2套能源发展监督监理技术公司井下防垢工具1套渤海油田应用防垢器类型152914生产油井注水井地面防垢工具使用单位工具类型使用数量大庆油田应用地面防垢器60套胜利油田应用地面防垢器20套青海油田应用防垢器10套克拉玛依油田防垢器8套印尼市场井下防垢工具4套1.3工具的应用方法——业绩油田井号井类别下入日期结论备注SZ36-1J10生产井2006-5-6延长检泵周期；效果显著转注停产，连续生产1296天，此前因钡锶垢平均检泵周期为80天）BZ34-2P1生产井2007-5-22修井未发现垢，效果明显该井垢较少，安装防垢器后原油产量稳定。P4生产井2007-5-7叶导轮对比；效果显著2007年8月30日拆检泵组，泵内叶导轮无垢；P8生产井2007-4-7叶导轮对比；效果显著;延长检泵周期2008年1月25日拆检泵组，泵内叶导轮无垢；QK18-2P1生产井2007-10-22延长检泵周期；效果明显连续运行440天并仍在运行；而此前两次检泵周期为44天和54天P6生产井2007-8-5效果明显生产稳定，连续运行370天P8生产井2007-8-13延长检泵周期效果明显延长了检泵周期，但该井产液量较少。QK18-1P1注水井2007-4-22效果明显2008年1月通井无遇阻现象P5注水井2007-4-12效果明显2008年1月15日通井无遇阻现象SZ36-1A30注水井2008-2-17效果明显注水量和注水压力稳定；2008年11月检测管柱无结垢现象D17注水井2008-9-14效果明显注水量和注水压力稳定D19注水井2008-9-18效果明显注水量和注水压力稳定1.3工具的应用方法—业绩评价方法•直接对比法对比使用前后的变化，BZ34-2P4,BZ34-2P8;QK18-1平台•数据分析法修井作业周期SZ36-1J10,QK18-2P1,QK18-2P8；水质化验•措施验证法注水井通井，加装防垢挂片1.3工具的应用方法综合应用示意图1.3工具的应用方法油田井下应用自喷井泵抽井气举井注水井水源井油田地面应用油田生产设施原油和天然气集输管线注水作业地面管线产出水处理系统石油化工厂其他工业冷却塔工业锅炉热水循环回路热交换器和冷凝器中央空调应用时机•在已经有明显结垢现象的井或工艺管线中，CPRS是解决结垢问题的有效措施。•存在结垢趋势的井中或工艺管线中，CPRS是防垢的有效措施。1.3工具的应用方法序号安装位置防垢应用方法建议1生产井安装丢手处安装方法封隔器下端安装方法导流罩安装方法下Y管接头安装方法Y管安装法下电潜泵防垢器下滑套防垢器2水源井安装27/8”-4”防垢工具4½”-6”防垢工具下电潜泵防垢器3地面流程系统安装直管等径式地面工具(2”14”管线)直管变径式地面工具(1”–14”管线)桶体等径式地面工具(2”–14”管线)体变径式地面工具(1”—14”管线)4注水井安装油管挂处悬挂安装方法采油树安全阀处安装方法采油树注入水进口处安装方法1.3工具的应用方法1.3工具的应用方法——井下工具滑套防垢自喷管柱底部封隔器悬挂丢手管柱加装电潜泵导流罩加装增加Y接头管柱底部加装防垢电泵注水井油管挂中注水井采油树安全阀1.3工具的应用方法——地面工具1.2工具原理1.1工具概述1.3工具的应用方法1.4工具的应用案例1.4经济分析与小结金属防垢防蜡工具QK18-2-P82007.3.15油田井号井类别下入日期停泵日期生产周期/天备注QK18-2P1生产井2007-10-152009-5-17580此前两次检泵周期为44天和54天p3生产井2007-6-52011-5-131438延长检泵周期P6生产井2007-8-52009-4-212008-8-132010-7-17374453达到防垢效果，生产稳定P8生产井2007-8-132009-4-192008-11-112010-8-16457484达到防垢效果，延长了检泵周期1.4工具的应用案例井下应用㈠:QK18-2油井安装CPRS1.4工具的应用案例井下应用㈠:QK18-2油井2007-10-152009-5-17580安装CPRS1.4工具的应用案例井下应用㈠:QK18-2油井2007-6-52011-5-131438安装CPRS1.4工具的应用案例井下应用㈠:QK18-2油井2007-8-52009-4-212008-8-132010-7-17374453安装CPRS1.4工具的应用案例井下应用㈠:QK18-2油井2007-8-132009-4-192008-11-112010-8-164574841.4工具的应用案例井下应用（二）:SZ36-1-J10井SZ36-1-J10井在2005年3月至2006年5月间，共进行了6次检泵作业，平均检泵周期80天，每次检泵的原因都是结垢导致电泵轴抱死