金屬管道結垢清垢和非金屬管道物理清垢綜述

摘 要：油田集輸運用中的金屬與非金屬管線，因運送物質的性質構成管道結垢、侵蝕嚴重，非常影響管線輸送情況，制約油氣田生產，危害巨大。面對管道結垢的危害的現如今情況，對管道結垢的原理進行討論，指出高含水。含菌高、礦物質多且溶解定量酸性氣體等現象的出現時管道結垢的主要原因。同時簡要介紹了壓力、溫度、流量、酸堿值等影響結垢的因素。據此提出預防金屬管道結垢的方法、非金屬管道的應用與物理清垢手段。

關鍵詞：金屬管道;非金屬管道;結垢

中圖分類號：TB 文獻標識碼：A doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.19.091

1 管道結垢原理

油田管道中所采出的污垢蘊含不同的無機物及瀝青質、膠質的有機物。無機垢是最典型的一種結構，簡稱油田垢。管道中出現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。

離子在水中結合，產生細粒、微溶物質，容易形成沉淀和鹽垢。由于水質的原因，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。這些鱗片的生產將經歷成核變大的過程。首先，少量垢在管道外表產生，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，變為更大的垢。隨著高含水原油和水流的沖刷，部分水垢被沖刷掉，但由于形成規模較大，管道最終被堵塞。隨著環境水溫的升高，這些無機鹽的溶解度降低，其余與水垢有關的物質從水中變成鱗片。因此在部分管道中，并不是隨時出現結垢現象，當流體溫度高于一定溫度時才會發生顯著的結垢現象，溫度越高，結垢現象越明顯。

同時，水流對結垢的生成也有很大影響。流動越和緩，形成垢的環境穩固。隨著流速的降低，其水垢出現的幾率逐步上升，因而，流向和流速的急劇變化也會使結垢現象加劇。 腐蝕導致的水垢同樣很重要。其產生原因與前述不同之處在于，其水垢不是管道外介質轉化為化合物積淀所致，而是由管道自身物質轉化而成。有時候管道中的鋼鐵被侵蝕介質所氧化，產生各種化合物。水中的氧氣通過電化學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。在實際應用生產中要特別防范。若液體內溶解氧含量提升，會發生重大的侵蝕結垢。溶解在液體中的酸性氣體和細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，在輸送的介質中含有高分子有機物以及帶有固體顆粒和微生物可形成粘泥，其存在也會對輸送效率產生影響。

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出結晶，從而增大管道內水垢的熱阻，剪短其污垢成長周期，縮小污垢的構成率。在調解過程中，需隨時留意溶液的pH值，若pH過低，會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。

對于鹽類垢，其生成污垢的原因主要因為硫酸根離子和鈣離子、鋇離子、鍶離子結合生成難溶解的沉淀，隨著溫度的升高，降水會更多。

溫度會影響細菌滋生的快慢。每一種細菌均有適合的成長溫度，但不同細菌有著不同的要求。大部分細菌適合的溫度為20℃～40℃，因而隨著管道的溫度變動差異，細菌滋生速率也會改變，從而進一步改變侵蝕垢的生成速率。

2.3 壓力的影響

結垢主要為碳酸鈣、硫酸鈣和硫酸鋇，碳酸鈣產生水垢，氣體參與反應。壓力對它有很大的影響。當壓力降低時，促進產生結垢。在運輸過程中，壓力普遍是在降低，所以結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，污垢的增長率逐步減小。即流速變快能提高結垢堆積率，但隨著流速增加導致的剝蝕率的增大更多，從而構成總管道的增占率變小。當流速降低時，顆粒和微生物在液體中的積累增加，尤其是在結垢突變的中央。

3 金屬管道除垢

除垢形式分為化學除垢、高壓水噴除垢、機械除垢和超聲波除垢，本文只簡述金屬管道化學除垢、高壓水噴除垢和機械除垢。

3.1 化學除垢

其原理是按照垢層的化學組成，選用合適的化學劑溶解污垢?；瘜W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用。然而，因為結垢單位的組分差異，在除垢劑運用領域中很有限。同時，化學除垢繁復，容易對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生的高壓水。其解決成績高，效率好，但由于機器自身特點，同時無法快速安全排垢。

3.3 機械除垢

機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單，使用周期短，投資成本低，無污染。但由于清關器為直線運動，所以清關效率低，質量差。

4 非金屬管道物理清垢技術簡述

4.1 物理清垢工藝

清管器清洗系統由發射器、清關裝置、接收裝置及檢測儀組成。其設備主要依據被壓作為動力推進清管器在管道內向前移動，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

現場確認具體施工條件后→進行連接工藝管道→從而打開預清洗管段→放入清垢設備→連接管線管道接頭→增壓除垢→根據大小放入符合要求的最大清垢設備→重復三遍前述工藝→驗收→類推余下管段→驗收合格→恢復流程→繼續生產→清垢。所有管線清垢結束后，恢復流程，當管段不滲出不漏液，再進行加強防腐。

5 結語

經過對管道結垢的剖析，能夠得出結論：管道內物質含水率高，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蠟現象，這些均為管道結垢的起因。

為了更好地結垢，并且高效的結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相比于其他技術能有效清除長輸分金屬管道管線內的各種污垢。

參考文獻

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