油田給油管道的結垢機理及治理措施

　振華石油控股有限公司

油田給油管道的結垢機理及治理措施

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含有大量的氣體或離子，介質中鈣、鋇等成垢離子數量的增加是導致給油管道結垢的主要原因。給油管道結垢機理：地層水中富含易結垢的鹽離子（如碳酸鹽、硫酸鹽等），在采油過程中因環境因素的改變而破壞原化學平衡，使垢物增加；多種不相容的介質混合在一起，使多種結垢離子相互結合而生成垢物（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械除垢、化學除垢、超聲波除垢和采用除垢器具除垢。在進行給油管道除垢時，應根據實際情況，合理選取除垢方法，以達到效率高、無污染的除垢效果。使用鉻、鉬元素含量較高的管材，合理添加化學試劑以及建立管道監測系統，可有效減緩給油管道的腐蝕速率。

給油管道；結垢機理；影響因素；除垢

油田給油管道結垢是國內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含有大量的氣體或離子，介質中的鈣、鋇等成垢離子數量的增加是導致給油管道結垢的主要原因。

本文從給油管道結垢機理及主要影響因素出發，進行管道結垢預防以及結垢治理措施研究。

1　結垢機理及主要影響因素

1.1結垢機理

（1）地層水中富含易結垢的鹽離子（如碳酸鹽、硫酸鹽等），在采油過程中因環境因素的改變而破壞原化學平衡，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）多種不相容的介質混合在一起，使多種結垢離子相互結合而生成垢物，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，由于介質中所含固體顆粒形狀不規則，在流速一定的條件下，介質中的固體顆粒越大，越容易附著在管道內壁，形成垢物。

1.2.2pH值的影響

對油田管道中的結垢物與原油進行分析得出，當溶液中的pH值過高，會使碳酸鹽溶解后又重新結晶，進而促進垢物的產生；若pH值過低則會促進溶液對管道的腐蝕，并在管道中產生腐蝕性的垢物。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垢物均有影響，結垢反應中有氣體生成，壓力小促使結垢反應正向進行，使垢物增加。在管道輸送過程中，管道內壓力逐漸下降，導致結垢速度增加。

1.2.4介質流速的影響

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

2　結垢預防措施

（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定性，鉬元素可減少氯離子的腐蝕，進而減少腐蝕結垢。

（2）通過添加適當的化學試劑（如緩蝕劑、殺菌劑、表面活性劑等）除去腐蝕介質或改變結垢環境，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，加強對管道的檢測，及時發現管道腐蝕嚴重的部位并采取相應的除垢措施進行維護[3]。

3　治理技術

3.1機械除垢

機械除垢是指利用強力清管器進行除垢。清管器除垢的優點是治理速度快、操作簡便、價格低、無污染、強度低、自動化程度高；缺點是難以徹底清除垢物，在除垢過程中一般需要反復清理6～8次，設備容易損壞，清管效率低，除垢成本高。

3.2化學除垢

化學除垢主要是通過化學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試劑。化學除垢的優點是工藝流程簡單、費用低、停工時間短；缺點是容易造成管道的損壞，并且對環境有一定的污染。國外常用的除垢劑包括快速活性水轉化劑溶液、EDTA除垢劑、次氮基三甲基磷酸、二烷基二硫等。國內常用的除垢劑包括WS系列、CTI系列化學清洗劑等。每種化學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垢物質經過超聲波一系列效應（如機械效應、空化效應、分散效應等）產生物理、化學形態的變化，進而使得結垢物出現分散、疏松、破碎、脫落等現象，使其不能在管道內壁結垢。此種方法通常用于垢物未形成時的預防，其優點是成本低、無損壞、無污染。

3.4給油管道內除垢器具除垢

給油管道內除垢器具按照驅動方式可分為氣體壓縮驅動除垢器具、液力驅動除垢器具和電驅動除垢器具。給油管道內除垢器具除垢質量好，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具有一定的借鑒意義。

4　結語

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

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

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

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

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

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

（欄目主持樊韶華）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.12.035

2015-04-19