摘 要：油田集輸運(yùn)用中的金屬與非金屬管線，因運(yùn)送物質(zhì)的性質(zhì)構(gòu)成管道結(jié)垢、侵蝕嚴(yán)重，非常影響管線輸送情況，制約油氣田生產(chǎn)，危害巨大。面對(duì)管道結(jié)垢的危害的現(xiàn)如今情況，對(duì)管道結(jié)垢的原理進(jìn)行討論，指出高含水。含菌高、礦物質(zhì)多且溶解定量酸性氣體等現(xiàn)象的出現(xiàn)時(shí)管道結(jié)垢的主要原因。同時(shí)簡(jiǎn)要介紹了壓力、溫度、流量、酸堿值等影響結(jié)垢的因素。據(jù)此提出預(yù)防金屬管道結(jié)垢的方法、非金屬管道的應(yīng)用與物理清垢手段。

關(guān)鍵詞：金屬管道;非金屬管道;結(jié)垢

中圖分類號(hào)：TB 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.19.091

1 管道結(jié)垢原理

油田管道中所采出的污垢蘊(yùn)含不同的無機(jī)物及瀝青質(zhì)、膠質(zhì)的有機(jī)物。無機(jī)垢是最典型的一種結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)稱油田垢。管道中出現(xiàn)的油田垢又可分為腐蝕垢、鹽類垢及泥土沉淀垢，但其組成原因均不同。

離子在水中結(jié)合，產(chǎn)生細(xì)粒、微溶物質(zhì)，容易形成沉淀和鹽垢。由于水質(zhì)的原因，一般來說，這種污垢、粗碳酸鹽和硫酸鹽，通常是碳酸鈣（CaCO3）、磷酸鈣（CaSO4）和硫酸鋇（BaSO4）等。這些鱗片的生產(chǎn)將經(jīng)歷成核變大的過程。首先，少量垢在管道外表產(chǎn)生，附著，緊接著更多的其他類型污垢化合物在中心的四周聚結(jié)，變?yōu)楦蟮墓?。隨著高含水原油和水流的沖刷，部分水垢被沖刷掉，但由于形成規(guī)模較大，管道最終被堵塞。隨著環(huán)境水溫的升高，這些無機(jī)鹽的溶解度降低，其余與水垢有關(guān)的物質(zhì)從水中變成鱗片。因此在部分管道中，并不是隨時(shí)出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象，當(dāng)流體溫度高于一定溫度時(shí)才會(huì)發(fā)生顯著的結(jié)垢現(xiàn)象，溫度越高，結(jié)垢現(xiàn)象越明顯。

同時(shí)，水流對(duì)結(jié)垢的生成也有很大影響。流動(dòng)越和緩，形成垢的環(huán)境穩(wěn)固。隨著流速的降低，其水垢出現(xiàn)的幾率逐步上升，因而，流向和流速的急劇變化也會(huì)使結(jié)垢現(xiàn)象加劇。 腐蝕導(dǎo)致的水垢同樣很重要。其產(chǎn)生原因與前述不同之處在于，其水垢不是管道外介質(zhì)轉(zhuǎn)化為化合物積淀所致，而是由管道自身物質(zhì)轉(zhuǎn)化而成。有時(shí)候管道中的鋼鐵被侵蝕介質(zhì)所氧化，產(chǎn)生各種化合物。水中的氧氣通過電化學(xué)腐蝕作用腐蝕管道主體，但在管道中沒有其他類型的水垢的輔助作用下，很難形成這種水垢。在實(shí)際應(yīng)用生產(chǎn)中要特別防范。若液體內(nèi)溶解氧含量提升，會(huì)發(fā)生重大的侵蝕結(jié)垢。溶解在液體中的酸性氣體和細(xì)菌可以利用外部鱗片的蓋子，使管道的基體在污垢下更加均勻。形成新的深層水垢。

另外，在輸送的介質(zhì)中含有高分子有機(jī)物以及帶有固體顆粒和微生物可形成粘泥，其存在也會(huì)對(duì)輸送效率產(chǎn)生影響。

2 影響污垢的因素

2.1 pH因素的影響

提高酸堿溶液的pH值，能夠讓碳酸鹽迅速生產(chǎn)出結(jié)晶，從而增大管道內(nèi)水垢的熱阻，剪短其污垢成長(zhǎng)周期，縮小污垢的構(gòu)成率。在調(diào)解過程中，需隨時(shí)留意溶液的pH值，若pH過低，會(huì)加快酸堿溶液侵蝕管道，從而形成新的污垢——腐蝕垢。因而，pH值應(yīng)控制在6.5≤8。

2.2 溫度的影響

污垢隨溫度的升高而降低，鹽類垢主要以碳酸鈣為主，便于碳酸鈣的析出。

對(duì)于鹽類垢，其生成污垢的原因主要因?yàn)榱蛩岣x子和鈣離子、鋇離子、鍶離子結(jié)合生成難溶解的沉淀，隨著溫度的升高，降水會(huì)更多。

溫度會(huì)影響細(xì)菌滋生的快慢。每一種細(xì)菌均有適合的成長(zhǎng)溫度，但不同細(xì)菌有著不同的要求。大部分細(xì)菌適合的溫度為20℃～40℃，因而隨著管道的溫度變動(dòng)差異，細(xì)菌滋生速率也會(huì)改變，從而進(jìn)一步改變侵蝕垢的生成速率。

2.3 壓力的影響

結(jié)垢主要為碳酸鈣、硫酸鈣和硫酸鋇，碳酸鈣產(chǎn)生水垢，氣體參與反應(yīng)。壓力對(duì)它有很大的影響。當(dāng)壓力降低時(shí)，促進(jìn)產(chǎn)生結(jié)垢。在運(yùn)輸過程中，壓力普遍是在降低，所以結(jié)垢的幾率是一直在增大。

2.4 流速的影響

隨著流體速度的提高，污垢的增長(zhǎng)率逐步減小。即流速變快能提高結(jié)垢堆積率，但隨著流速增加導(dǎo)致的剝蝕率的增大更多，從而構(gòu)成總管道的增占率變小。當(dāng)流速降低時(shí)，顆粒和微生物在液體中的積累增加，尤其是在結(jié)垢突變的中央。

3 金屬管道除垢

除垢形式分為化學(xué)除垢、高壓水噴除垢、機(jī)械除垢和超聲波除垢，本文只簡(jiǎn)述金屬管道化學(xué)除垢、高壓水噴除垢和機(jī)械除垢。

3.1 化學(xué)除垢

其原理是按照垢層的化學(xué)組成，選用合適的化學(xué)劑溶解污垢。化學(xué)處理劑如順式硫酸鹽阻垢劑和副硫酸鹽垢清洗劑等得到了較好的應(yīng)用。然而，因?yàn)榻Y(jié)垢單位的組分差異，在除垢劑運(yùn)用領(lǐng)域中很有限。同時(shí)，化學(xué)除垢繁復(fù)，容易對(duì)金屬管道造成侵蝕與損壞。

3.2 高壓水噴除垢

高壓水噴霧除垢使用通過不同噴嘴將水噴射到水垢層產(chǎn)生的高壓水。其解決成績(jī)高，效率好，但由于機(jī)器自身特點(diǎn)，同時(shí)無法快速安全排垢。

3.3 機(jī)械除垢

機(jī)械除鱗采用磁力清管器、刷輪清管器、釘輪清管器等。這種方法與其他除垢方式相比操作更簡(jiǎn)單，使用周期短，投資成本低，無污染。但由于清關(guān)器為直線運(yùn)動(dòng)，所以清關(guān)效率低，質(zhì)量差。

4 非金屬管道物理清垢技術(shù)簡(jiǎn)述

4.1 物理清垢工藝

清管器清洗系統(tǒng)由發(fā)射器、清關(guān)裝置、接收裝置及檢測(cè)儀組成。其設(shè)備主要依據(jù)被壓作為動(dòng)力推進(jìn)清管器在管道內(nèi)向前移動(dòng)，去除管道污垢，然后將污垢去除出至管外。

4.2 清垢施工流程

現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)具體施工條件后→進(jìn)行連接工藝管道→從而打開預(yù)清洗管段→放入清垢設(shè)備→連接管線管道接頭→增壓除垢→根據(jù)大小放入符合要求的最大清垢設(shè)備→重復(fù)三遍前述工藝→驗(yàn)收→類推余下管段→驗(yàn)收合格→恢復(fù)流程→繼續(xù)生產(chǎn)→清垢。所有管線清垢結(jié)束后，恢復(fù)流程，當(dāng)管段不滲出不漏液，再進(jìn)行加強(qiáng)防腐。

5 結(jié)語

經(jīng)過對(duì)管道結(jié)垢的剖析，能夠得出結(jié)論：管道內(nèi)物質(zhì)含水率高，硫酸鹽菌類較多，以及氯離子濃度高且溶有一定量的腐蝕性氣體和結(jié)蠟現(xiàn)象，這些均為管道結(jié)垢的起因。

為了更好地結(jié)垢，并且高效的結(jié)垢必須綜合考慮各種除垢方法。

非金屬管道中物理清垢技術(shù)相比于其他技術(shù)能有效清除長(zhǎng)輸分金屬管道管線內(nèi)的各種污垢。

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