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油田給油管道的結(jié)垢機(jī)理及治理措施

汪益寧肖偉吳晗王暉振華石油控股有限公司

大慶油田某采油廠給油管道中的介質(zhì)含有大量的氣體或離子，介質(zhì)中鈣、鋇等成垢離子數(shù)量的增加是導(dǎo)致給油管道結(jié)垢的主要原因。給油管道結(jié)垢機(jī)理：地層水中富含易結(jié)垢的鹽離子（如碳酸鹽、硫酸鹽等），在采油過程中因環(huán)境因素的改變而破壞原化學(xué)平衡，使垢物增加；多種不相容的介質(zhì)混合在一起，使多種結(jié)垢離子相互結(jié)合而生成垢物（常見垢物包括硫酸鋇和硫酸鍶等難溶性鹽類）。給油管道除垢治理方法主要有機(jī)械除垢、化學(xué)除垢、超聲波除垢和采用除垢器具除垢。在進(jìn)行給油管道除垢時，應(yīng)根據(jù)實際情況，合理選取除垢方法，以達(dá)到效率高、無污染的除垢效果。使用鉻、鉬元素含量較高的管材，合理添加化學(xué)試劑以及建立管道監(jiān)測系統(tǒng)，可有效減緩給油管道的腐蝕速率。

給油管道；結(jié)垢機(jī)理；影響因素；除垢

油田給油管道結(jié)垢是國內(nèi)外所面臨的重要問題。大慶油田某采油廠給油管道中的介質(zhì)含有大量的氣體或離子，介質(zhì)中的鈣、鋇等成垢離子數(shù)量的增加是導(dǎo)致給油管道結(jié)垢的主要原因。

本文從給油管道結(jié)垢機(jī)理及主要影響因素出發(fā)，進(jìn)行管道結(jié)垢預(yù)防以及結(jié)垢治理措施研究。

1　結(jié)垢機(jī)理及主要影響因素

1.1結(jié)垢機(jī)理

（1）地層水中富含易結(jié)垢的鹽離子（如碳酸鹽、硫酸鹽等），在采油過程中因環(huán)境因素的改變而破壞原化學(xué)平衡，使垢物增加。垢物的主要成分以碳酸鈣為主，同時還混有少量的碳酸鋇、硫酸鈣等。

（2）多種不相容的介質(zhì)混合在一起，使多種結(jié)垢離子相互結(jié)合而生成垢物，常見垢物包括硫酸鋇和硫酸鍶等難溶性鹽類。

大慶油田某采油廠給油管道因具備上述兩個條件極易形成以碳酸鈣為主，硫酸鈣、硫酸鋇等難溶性鹽類為輔的垢物。

1.2主要影響因素

1.2.1固體顆粒的影響

在管道輸送過程中，由于介質(zhì)中所含固體顆粒形狀不規(guī)則，在流速一定的條件下，介質(zhì)中的固體顆粒越大，越容易附著在管道內(nèi)壁，形成垢物。

1.2.2pH值的影響

對油田管道中的結(jié)垢物與原油進(jìn)行分析得出，當(dāng)溶液中的pH值過高，會使碳酸鹽溶解后又重新結(jié)晶，進(jìn)而促進(jìn)垢物的產(chǎn)生；若pH值過低則會促進(jìn)溶液對管道的腐蝕，并在管道中產(chǎn)生腐蝕性的垢物。因此需要控制pH值才能盡量減緩垢物的產(chǎn)生，一般pH值宜控制在6～8之間[1]。

1.2.3壓力的影響

壓力對給油管道中的碳酸鈣、硫酸鋇、硫酸鍶以及硫酸鈣等結(jié)垢物均有影響，結(jié)垢反應(yīng)中有氣體生成，壓力小促使結(jié)垢反應(yīng)正向進(jìn)行，使垢物增加。在管道輸送過程中，管道內(nèi)壓力逐漸下降，導(dǎo)致結(jié)垢速度增加。

1.2.4介質(zhì)流速的影響

通常情況下，增加給油管道輸送介質(zhì)的流速，能夠減少沉積物的含量，進(jìn)而降低結(jié)垢速度。此外，流速的增加還能夠提高剝蝕率，減少垢物的增長；反之，則使介質(zhì)中的微生物、固體顆粒等沉積物增多，導(dǎo)致結(jié)垢速度明顯增加。

2　結(jié)垢預(yù)防措施

（1）選用鉻或鉬含量較高且硫和磷含量較低的耐蝕管材，可增加管道的抗蝕性能。鉻元素可增加管道鈍化膜的穩(wěn)定性，鉬元素可減少氯離子的腐蝕，進(jìn)而減少腐蝕結(jié)垢。

（2）通過添加適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)試劑（如緩蝕劑、殺菌劑、表面活性劑等）除去腐蝕介質(zhì)或改變結(jié)垢環(huán)境，可有效減緩給油管道的腐蝕速率，降低垢物的形成速度[2]。

（3）建立管道檢測系統(tǒng)，加強(qiáng)對管道的檢測，及時發(fā)現(xiàn)管道腐蝕嚴(yán)重的部位并采取相應(yīng)的除垢措施進(jìn)行維護(hù)[3]。

3　治理技術(shù)

3.1機(jī)械除垢

機(jī)械除垢是指利用強(qiáng)力清管器進(jìn)行除垢。清管器除垢的優(yōu)點(diǎn)是治理速度快、操作簡便、價格低、無污染、強(qiáng)度低、自動化程度高；缺點(diǎn)是難以徹底清除垢物，在除垢過程中一般需要反復(fù)清理6～8次，設(shè)備容易損壞，清管效率低，除垢成本高。

3.2化學(xué)除垢

化學(xué)除垢主要是通過化學(xué)方法將垢物溶解清除，包括鰲合劑溶劑清洗、酸洗等，針對不同的垢物選擇不同的化學(xué)試劑?；瘜W(xué)除垢的優(yōu)點(diǎn)是工藝流程簡單、費(fèi)用低、停工時間短；缺點(diǎn)是容易造成管道的損壞，并且對環(huán)境有一定的污染。國外常用的除垢劑包括快速活性水轉(zhuǎn)化劑溶液、EDTA除垢劑、次氮基三甲基磷酸、二烷基二硫等。國內(nèi)常用的除垢劑包括WS系列、CTI系列化學(xué)清洗劑等。每種化學(xué)除垢劑的除垢效率不盡相同。

3.3超聲波除垢

超聲波除垢主要通過超聲波場使結(jié)垢物質(zhì)經(jīng)過超聲波一系列效應(yīng)（如機(jī)械效應(yīng)、空化效應(yīng)、分散效應(yīng)等）產(chǎn)生物理、化學(xué)形態(tài)的變化，進(jìn)而使得結(jié)垢物出現(xiàn)分散、疏松、破碎、脫落等現(xiàn)象，使其不能在管道內(nèi)壁結(jié)垢。此種方法通常用于垢物未形成時的預(yù)防，其優(yōu)點(diǎn)是成本低、無損壞、無污染。

3.4給油管道內(nèi)除垢器具除垢

給油管道內(nèi)除垢器具按照驅(qū)動方式可分為氣體壓縮驅(qū)動除垢器具、液力驅(qū)動除垢器具和電驅(qū)動除垢器具。給油管道內(nèi)除垢器具除垢質(zhì)量好，效率較高，適合大慶油田某采油廠給油管道除垢。該方法對今后管道除垢技術(shù)具有一定的借鑒意義。

4　結(jié)語

（1）對大慶油田某采油廠給油管道結(jié)垢原因進(jìn)行分析得出，介質(zhì)中因含大量氣體或離子易發(fā)生化學(xué)腐蝕，鈣、鋇等成垢離子數(shù)量的增加是管道結(jié)垢的根本原因。

（2）使用鉻、鉬元素含量較高的管材，合理添加化學(xué)試劑以及建立管道監(jiān)測系統(tǒng)，可有效減緩給油管道的腐蝕速率。

（3）給油管道結(jié)垢是介質(zhì)中固體顆粒大小、pH值、管道內(nèi)壓力、介質(zhì)流速等因素綜合作用的結(jié)果。因此，需要綜合考慮各種因素的影響，才能將結(jié)垢速度降到最低。給油管道除垢時，應(yīng)根據(jù)實際情況，合理地選取除垢方法，以達(dá)到效率高、無污染的除垢效果。

[1]王兵，李長俊，朱偉，等．結(jié)垢及除垢技術(shù)在管道中的應(yīng)用研究[J]．石油化工腐蝕與防護(hù)，2008，25（1）：28-30.

[2]左景欒，任韶然，于洪敏．油田防垢技術(shù)研究與應(yīng)用進(jìn)展[J]．石油工程建設(shè)，2008，34（2）：7-14.

[3]孫莉，江元汝，許啟明．坪橋油田采油管道結(jié)垢機(jī)理與防治措施[J]．腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù)，2008，5（3）：233-255.

（欄目主持樊韶華）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.12.035

2015-04-19