油田管道結(jié)垢治理技術(shù)分析

摘要：目前，在我國(guó)的油田生產(chǎn)過(guò)程中均面臨管道結(jié)垢的重要問(wèn)題，其在影響原油產(chǎn)量及運(yùn)輸時(shí)間的同時(shí)，也影響了油田自身的穩(wěn)定生產(chǎn)。文章針對(duì)影響油田管道結(jié)垢的因素作簡(jiǎn)單介紹，并提出相應(yīng)的治理技術(shù)。

關(guān)鍵詞：油田管道；結(jié)垢；影響因素；治理技術(shù)

1 影響油田管道結(jié)垢的因素

1.1 pH值的因素影響

據(jù)相關(guān)研究證明，提升酸堿溶液的pH值，能使碳酸鹽快速結(jié)晶，從而增大管道內(nèi)污垢的熱阻，縮短污垢的生長(zhǎng)期，減緩污垢形成。但需注意調(diào)節(jié)溶液的pH值，如果pH值過(guò)低，反而會(huì)促進(jìn)溶液腐蝕管道，造成管道形成腐蝕垢。因此，溶液的pH值制定，以6.5≤8最佳。

1.2 流速因素影響

不論是哪種污垢，其的增長(zhǎng)率均會(huì)隨著流速的增加而減小。原因在于：盡管流體速度增加能減少污垢的沉淀，但流體速度增大反而造成的剝蝕率上升更加明顯，從而促使污垢的總增長(zhǎng)率相對(duì)減少。當(dāng)流體速度減慢時(shí)，介質(zhì)中帶有的微生物排放物與固體顆粒將快速沉淀，致使管道結(jié)垢的可能性顯著增加，尤其是管道結(jié)垢的突變部位最為明顯。

1.3 壓力因素影響

通常壓力對(duì)硫酸鈣（CaSO4）、碳酸鈉（CaCO3）以及硫酸鋇（BaSO4）等溶液結(jié)垢均有所影響，特別是在CaCO3結(jié)垢的過(guò)程中有氣體參與反應(yīng)，因而壓力對(duì)其的影響更為顯著。污垢的形成機(jī)理為：壓力減少，物體沉淀過(guò)快，易于出現(xiàn)結(jié)垢。因此，在油田管道的輸送中，結(jié)垢形成的幾率將隨著壓力的降低而增加。

1.4 溫度因素影響

溫度影響的過(guò)程通常為改變?nèi)菀捉Y(jié)垢的鹽類的溶解度[2]。水中污垢的溶解度變化與溫度改變密切相關(guān)，變化曲線見圖1。

圖1 水中污垢的溶解度變化與溫度變化的關(guān)系

由圖所知，在所有的鹽類污垢中，除CaSO4·2H2O的溶解度有最大值之外，其他污垢均隨著溫度的上升而降低，其中以碳酸鹽最為明顯。結(jié)垢機(jī)制為：溫度上升，碳酸氫鈣溶液[Ca(HC03)2]中的碳酸鈉（CaCO3）成分逐漸分解成晶體，最終引起管道結(jié)垢。如下列公式：Ca(HCO3)→CaCO3+CO2↑+HO2而至于以BaSO4、SrSO4或者CaSO4為主要成分的鹽類污垢，則是由介質(zhì)中Ca2十、Sr2十或者SO42-有機(jī)結(jié)合而成的不易溶解物沉積。在這些物質(zhì)的反應(yīng)過(guò)程中大多是吸熱反應(yīng)，其隨著溫度的不斷上升，沉積的析出物越少。此外，細(xì)菌的增殖率也會(huì)隨著溫度的變化而改變，每種細(xì)菌的生長(zhǎng)環(huán)境均具有不同的溫度要求。通常多數(shù)細(xì)菌的繁殖最佳溫度為21℃∽40℃，因而當(dāng)管道輸送介質(zhì)的溫度發(fā)生改變時(shí)，細(xì)菌的生長(zhǎng)速度也會(huì)發(fā)生相應(yīng)改變，管道的腐蝕率也會(huì)隨著改變，這進(jìn)一步影響了管道腐蝕垢的形成。

2 油田管道結(jié)垢的治理方法

2.1 優(yōu)化治理技術(shù)

以優(yōu)化集中輸油系統(tǒng)為根本，結(jié)合油氣混合輸送的配伍性，合理控制油氣管道的流速、壓力以及溫度等，并且適當(dāng)轉(zhuǎn)變流體輸送的環(huán)境。在生產(chǎn)油田的過(guò)程中，可將多種不配伍的流體混合輸送，同時(shí)采用油田污水與采出水混合，制作成不配體的流體除垢劑。確保注入水和采出水流入混輸管道前，按相應(yīng)比例充分混合，促使污垢中的所有陰陽(yáng)離子盡早沉積，從而在源頭上全部清除結(jié)垢的物質(zhì)。

2.2 機(jī)械治理

機(jī)械除垢技術(shù)是在所有除垢方法中使用最早的一種，該除垢工藝比較復(fù)雜，工作效率低，成本高，對(duì)此當(dāng)前較為少用。但不論是哪種機(jī)械除垢方法，其工作機(jī)理均為向系統(tǒng)壁施壓一層刮垢或者磨垢的力。①在系統(tǒng)結(jié)垢部位安裝電刷來(lái)自動(dòng)清除污垢；②將砂粒放置熱交換器的儲(chǔ)水中，使兩者自由接觸，以起到?jīng)_刷污垢的作用；③使溶液順著系統(tǒng)壁面的污垢進(jìn)行液態(tài)化處理；④利用軟泡沫的塑料球經(jīng)過(guò)系統(tǒng)設(shè)備給予自由清除污垢。總之，從設(shè)計(jì)方面分析，要防止結(jié)垢形成，輸油管的內(nèi)壁應(yīng)施以涂層，保持光滑，減少?gòu)澢⒓涌焖鞯乃俣取?/p>

2.3 減少不相容水混合

油田生產(chǎn)期間，應(yīng)盡可能的減少或防止不相容水的混合。例如層位不同的水互相竄動(dòng)或者輸油管的破壞等，這些因素均能導(dǎo)致污垢形成，此時(shí)應(yīng)采取隔水采油的方法進(jìn)行。倘若油田的地層水和注入水難以相容，應(yīng)全面優(yōu)化注入水的水質(zhì)，確保水質(zhì)優(yōu)良。反之，需采取相應(yīng)的治理方法。此外，若發(fā)現(xiàn)污水回流，應(yīng)及時(shí)將污水與清水分別注入，減少及避免污垢形成。

2.4 超聲治理

相比于傳統(tǒng)的除垢技術(shù)，超聲波的除垢工藝具有顯著優(yōu)勢(shì)，不僅能連續(xù)在線工作，而且該除垢機(jī)的操作性能安全、自動(dòng)化水平高、投資成本少及環(huán)境污染率低，成為目前應(yīng)用最為廣泛的管道除垢技術(shù)。對(duì)于超聲波機(jī)器的除垢原理，主要是通過(guò)超聲波的強(qiáng)聲場(chǎng)進(jìn)行流體處理，促使流體中形成的污垢在強(qiáng)大超聲場(chǎng)的作用下發(fā)生化學(xué)、物理等一系列的改變，從而演變成細(xì)小、分散、脫落且難以依附在管道壁上的積垢。大體的防垢機(jī)理通常表現(xiàn)在活化效應(yīng)、抑制效應(yīng)、剪切效應(yīng)以及空化效應(yīng)等幾個(gè)方面。總之，超聲波的除垢器不僅能有效阻止污垢的沉積與形成，而且還能充分破壞已沉淀的污垢，防垢效果顯著，對(duì)成本降低、節(jié)能環(huán)保及提高工作效率等方面意義重大。

2.5 化學(xué)治理技術(shù)

結(jié)垢的化學(xué)治理技術(shù)，是針對(duì)結(jié)垢層中含有的化學(xué)成分來(lái)選取適當(dāng)?shù)乃犷惢瘜W(xué)劑溶解污垢過(guò)程。近些年來(lái)，對(duì)于較為典型的不溶解污垢，如硫酸鋇污垢，通常采用硫酸鋇銘的阻垢劑或除垢劑進(jìn)行治理，并取得較好效果。但由于污垢所含的成分不同，普通的除垢劑根本無(wú)法根治。加上化學(xué)除垢技術(shù)復(fù)雜多樣，在具體操作的過(guò)程中容易引發(fā)管線受損及環(huán)境污染，并且治理的成本較高，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，要想尋找更為環(huán)保、適用及有效的除垢劑，還有待進(jìn)一步研究。

3 結(jié)束語(yǔ)

總之，影響油田管道結(jié)垢的因素很多，管道結(jié)垢不僅能腐蝕管道，也能降低原油的輸送量與時(shí)間。需采用上述治理措施，給予針對(duì)性的處理，確保我國(guó)油田生產(chǎn)穩(wěn)定安全。

參考文獻(xiàn)

[1]王猛.油田管道結(jié)垢治理技術(shù)研究綜述[J].黑龍江科技信息，2011(33):45.

[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(02):7-14.