1、西安石油大學高等繼續教育畢業設計（論文） 高等繼續教育畢業設計（論文）題 目 磁防垢技術分析及應用 學 生 李 駿 聯系電話指導教師 張 明 評 閱 人 教學站點 長 慶 站 專 業 石油工程（本） 完成日期 2014年5月 成人高等教育畢業設計（論文）任務書論文題目磁防垢技術分析及應用學生姓名李駿教學站長慶站專業班級2012石油工程（本）內容與要求一、 研究內容1. 結垢的機理分析2. 結垢的類型及造成的危害3. 磁防垢技術的研究與應用4. 結論及建議二、按學校要求格式編寫論文。設計（論文）起止時間2014年4月 1日至2014年5月 30 日指導教師簽名學生簽名成

2、人高等教育畢業設計（論文）審查意見表學生姓名李駿教學站長慶站專業班級2012石油工程（本）論文題目磁防垢技術分析及應用序號評審項目指 標滿分評分1工作態度嚴肅認真，刻苦勤奮，善于與他人合作。102工作能力基礎扎實，具備獨立從事本專業工作的能力。103業務能力與水平有收集、綜合和正確利用各種信息并獲取新知識的能力。能應用所學的基礎理論與專業知識，獨立分析和解決實際問題，達到畢業設計（論文）的教學基本要求。所得結論具有應用或參考價值。304質 量條理清晰，結構嚴謹；文筆流暢，語言通順；方法正確，分析、論證充分；設計、計算正確，工藝可行，設計圖紙質量高，標準使用規范；專業名詞術語準確。305規 范

3、化技術材料齊全，論文撰寫符合西安石油大學繼續教育學院畢業設計（論文）撰寫規范的要求。106創 新工作中有創新意識；對前人工作有改進、突破，或有獨特見解。翻譯準確，語句通順，譯文工作量符合任務要求。10 是否同意參加答辯:總分成人高等教育畢業設計（論文）評閱意見書學生姓名李駿教學站 長慶站專業班級2012石油工程（本）論文題目磁防垢技術分析及應用序號評審項目指 標滿分評分1選 題 體現專業內容；具有實際或理論意義；難易程度合適。102工作量完成任務書規定的內容，工作量飽滿。 103業務能力與水平有收集、綜合和正確利用各種信息并獲取新知識的能力。能應用所學的基礎理論與專業知識，分析和解決實際問題，

4、達到畢業設計（論文）的教學基本要求。所得結論具有應用或參考價值。304質 量條理清晰，結構嚴謹；文筆流暢，語言通順；方法正確，分析、論證充分；設計、計算正確，工藝可行，設計圖紙質量高，標準使用規范；專業名詞術語準確。305規范化技術材料齊全，論文撰寫符合西安石油大學繼續教育學院畢業設計（論文）撰寫規范的要求。106創 新對前人工作有改進、突破，或有獨特見解。翻譯準確，語句通順，譯文工作量符合任務要求。10 總 分評語：評閱人 ： 年 月 日 成人高等教育畢業設計（論文）答辯結果表學生姓名李駿教學站長慶站論文題目磁防垢技術分析及應用專業班級2012石油工程（本）序號評審項目指 標滿分評分1報告內

5、容思路清新；語言表達準確,重點突出；概念清楚，方法正確，論據充分，分析歸納合理；結論有應用或參考價值。402報告過程準備工作充分,時間符合要求。153創 新對前人工作有改進、突破，或有獨特見解。54答 辯回答問題有理論依據，基本概念清楚。主要問題回答準確、深入。40總 分評語：答辯委員會（小組）負責人： 成 員：年 月 日磁防垢技術分析及應用摘要：由于存在于長2、長3、長45、延9等多層混采，使井下、集輸管網及集輸設備的結垢現象日漸普遍且逐年突出。結垢不僅使生產效率降低，維護時也會造成資金的浪費，同時也是油田安全生產的重大隱患。為了預防結垢、保證原油生產集輸及地面的維護措施工作量，本文通過對結

6、垢機理、現場清防垢措施及效果評價等方面的研究分析，研究這種物理特性的變化對水溶液的結垢及除垢產生的有利及不利影響，提出運用電磁防垢技術從而改善生產效果以及減小設備的結垢程度。文中通過實驗對電磁防垢技術的作用機理加以闡述并對實際應用效果進行分析證明，論證了電磁防垢技術的應用可靠性，為其在今后的油田清防垢治理作以研究和推廣。關鍵詞: 電磁場；結垢機理；磁防垢Analysis and application of the technology of magnetic scale controlAbstract: Due to the presence in the long 2, long 3, 4

7、 + 5, extension 9 multilayer mixed mining, the underground, pipeline and set scaling phenomenon is prevalent and transmission equipment has prominent. Scaling will not only decrease the production efficiency, maintenance will cause a waste of money, the major risks and oilfield production safety. In

8、 order to prevent fouling, ensure the production of crude oil gathering and ground maintenance workload, through the study of the scaling mechanism, the anti scaling measures and effect evaluation and so on, beneficial and adverse effects of changes in the physical characteristics of water solution

9、of fouling and cleaning produces, proposed the use of electromagnetic so as to improve the the production effect of anti scaling technology and reduce equipment fouling degree. The mechanism of anti scaling technology experiment of electromagnetic expounded and analyzed the practical application pro

10、ve, demonstrates the application of reliability of antiscaling technology of electromagnetic, the anti scaling governance to research and extension in the future oilfield.Keywords: electromagnetic field, scaling mechanism, descaling目錄1、結垢機理分析12、結垢類型以及造成的危害32.1、注水采油中結垢的類型32.2、油田實際應用中主要結垢點42.3、油水

11、井結垢造成的危害53、防垢技術種類和效果分析63.1、結垢情況介紹83.2、防垢措施及效果分析103.3、防垢措施中存在的問題104、磁防垢104.1、應用磁防垢措施優勢104.2、磁防垢原理分析114.2.1、磁場效應的磁率凈化114.2.2、磁場效應對水體的絮凝、吸附等物理化學過程的強化作用124.3、電磁場防垢實驗124.3.1、電磁場對溶液表面張力的影響124.3.2、電磁場處理對溶液電導率的影響124.3.3、電磁場處理對結垢量變化的實驗研究134.4、電磁場防垢實驗的優缺點145、磁防垢技術的實際應用情況介紹146、磁防垢措施的效益分析166.1直接效益166.2間接效益167、磁

12、防垢裝置的推廣16結論18參考文獻19致謝2031、結垢機理分析采油時，處于各種環境和條件下的油田水（油田的各種水可稱為油田水）可能存在著某些化學反應和物理變化，能導致生成沉淀物，這些沉淀物沉積或聚集在地層中、油套管壁上以及各種設備的表面上形成結垢。在油田，結垢經常是含有雜質的幾種垢鹽的混合物，但其中總有一種垢鹽在組分中占據優勢，含量會超過80%，常用這種垢鹽來表征整體結垢物在油田上，結垢可發生在地層到井筒乃至集輸系統的任何部位，而垢的形成是內在因素與外在因素共同作用的結果，內在因素是指水質本身具備結垢的條件；外在因素是指能促使結垢的一切外界條件，在原始地層條件下，地層流體與儲集層巖體同處在一

13、個動態平衡體系中，隨著儲集層被射開，在近井地帶產生低壓，由于壓差的作用流體由高壓區向低壓區滲流，在滲流過程中溫度、壓力等條件發生變化，流體的各項離子的含量發生變化，這種變化意味著不同成分的結晶的析出或溶解，即垢的析出或溶解。在原油采油、集輸過程中外界條件經常不斷發生變化，流體的各項離子也隨之不斷發生變化，垢的析出、沉積就更加復雜。就油田而言，結垢主要是由于產出水中含有大量的成垢離子，但從井口或站內取樣進行室內試驗（主要是改變溫度測定失鈣率）的結果看處于飽和狀態和非飽和狀態的產出水幾乎各占50%，而失鈣率大于10%的幾乎全是NaHCO3水型的產出水，失鈣率210%的幾乎全是Na2SO4水型的產出

14、水，這與CaCO3的溶解性隨溫度升高而降低是相吻合的。在油田作業過程中，油、氣、水和泥漿都是需要經過地層或管道傳輸的流體，當諸如溫度 、壓力 、酸堿度等條件發生變化時，在地層通道或傳輸設備 中都有可能生成油垢、水垢或泥垢。從油氣田勘探開發的整個過程和地層結構來看，這些地方包括：油、氣 、水儲集層的孔隙問、裂縫間及巖縫間；井下泵體內，井下鉆具內，井簡 、套管、抽油管等，井下鉆采設備的流體傳輸通道周圍的地層喉道處；油井、注水井井口集輸管匯，油氣水分離設備、地面油氣傳輸管線，油氣集輸管線 ，儲運設備注水系統管線；水套爐，加熱爐盤管和熱水伴隨管線及摻熱液的管線，多井計量裝置等。當結垢條件( 物理、 化

15、學、 熱力學和流體力學) 成熟時，這種可能就成為現實。最易結垢的地方也是最易發生垢堵、卡死和 最易腐蝕、損壞設備的地方。 長期的實踐表明，結垢的形成過程是一個復雜的過程，一般可以分成以下 4步： 第 1 步：水離子結合形成溶解度很小的鹽類分子；第 2 步：結晶作用，分子結合和排列形成微晶體，然后產生晶?；^程； 第 3 步：大量晶體堆積長大，沉積成垢 ； 第4 步：由于不同的條件，形成不同產狀的結垢。如在加熱爐中，由于溫度高或局部過熱，使垢脫水，石膏變成硬石膏，使垢堅硬致密。在 “ 二合 一”的加熱沉降罐中，流速較為緩慢，沉淀作用起決定因素，所以結垢比較疏松。 在垢形成過程中,溶液過飽和狀態、

16、結晶的沉淀與溶解、與表面的接觸時間等是關鍵因素。其中,過飽和度是結垢的首要條件。過飽和度除與溶解度相關外,還受熱力學、(結晶)動力學、流體動力學等多種因素影響?？傊?，不同的條件對形成結垢的各個階段產生不同程度的影響。 （1）溫度對結垢的影響首先，溫度升高碳酸氫酸鈣分解，釋放 C O ， 促進碳酸鈣垢生成。反應式如下 ： 其次， 溫度升高碳酸鈣溶解度降低，(碳酸鈣2 5時的溶解度為 0.053 gL) ，導致垢的析出。（2） 流速和液流形態對結垢的影響 在不考慮其它因素的情況下，水的流速越小，結垢趨勢越大。 滲流較層流、 層流較湍流更易結垢，亦即雷諾數越小越亦結垢。另外，流速、流向的突 然改變也

17、會導致結垢加劇。由于受油井產液量的不穩定性、含氣量、管線 走向、變徑、彎頭等因素的影響，導致管線輸液流態 的變化，破壞了成垢離子的平衡狀態，其使結晶析出，同結在鋼管內壁，這是造成集油管線結垢點主要集中在彎頭、變徑處的主要原因。 （3）集輸管線磨阻大小對結垢的影響 集輸管線內表面磨阻越大，成垢晶體越易固結而一旦管線內壁結垢， 磨阻將進一步增大，導致干線壓力升高，不穩定流態加劇，結垢速度將大幅度提高。 （4）p H值對結垢的影響 體系的 p H值對垢的形成也有很大影響，一般 p H值升高結垢趨勢增強， p H值降低結垢趨勢減弱。 p H<4時，主要是以碳酸形式存在。 p H = 41 0 ，

18、主要以碳酸氫根離子形式存在。 p H> 1 0時，主要以碳酸氫根離子形式存在。 （5）壓力對結垢的影響 壓力的影響主要表現在二氧化碳分壓對結垢的影響，改變二氧化碳分壓會影響垢的形成。由于介質壓力突然降低 ，溶解于水中的二氧化碳逸出，水的P H值升高，水中的離子之間的平衡被打破此時重碳酸鹽在堿性條件下會發生如下反應，結果生成難溶的碳酸鈣沉淀。 2、結垢類型以及造成的危害2.1、注水采油中結垢的類型注水采油中的結垢問題是普遍存在的，而聚合物驅油、注蒸汽采油、堿水驅油中的結垢問題則是各具特性。下面介紹的是注水采油中的結垢問題。注水采油時最常碰到的垢鹽是碳酸鈣垢、硫酸鈣垢，另外，還有硫酸鋇垢和硫

19、酸鍶垢。根據結垢部位不同，結垢可分為地層垢、近井垢、井筒垢和設備垢四種。地層垢注入到油層中的水與地層水相遇，由于水的不相容性可能產生的結垢是地層垢。中低滲透率的油藏，地層中結垢造成的滲透率下降，致使注水時泵壓升高，注入能力不斷下降，甚至向地層中無法注水，吸水剖面的吸水厚度降低，鉆結垢檢查井也能找到并證實有地層垢存在。近井垢有的生產井見水后產液量有時會急劇下降，直至無產液量，實施壓裂或酸化處理后，產液量雖然大增，但很快又是產液量下降，其原因是近井地層又很快結垢，因此效果不大。向生產井運移的含水的地層流體在經過近井地層時，壓力下降很快。水中如果含有CO2，那么CO2會因壓力降低而逸出，這一過程破壞

20、了水的原始平衡狀態，可能有碳酸鹽垢“就地”產生，近井地層遭受鹽垢堵塞，這類垢是近井垢。近井垢造成滲透率下降，產液量也就相應減少。近井垢直接影響油井產液量。井筒垢采油時，當流體從相對高溫高壓地層流入井筒時，由于壓力和溫度的急速降低，能產生以碳酸鹽為主的結垢；若不同儲集層合采，由于不同層的產液中水的不相容性，可能有硫酸鹽垢產生；使用抽油泵，由于水力因素作用，也有可能在泵體上結垢，這些存在于井筒中的結垢可稱為井筒垢。結垢聚集在油管內壁、篩管、尾管、套管內壁處，可使管徑縮小，對液流產生阻力。套管和井下設備中的結垢能使有桿泵的抽油桿斷脫增加。油管、套管上的積垢能引起嚴重的垢蝕現象，使管材變形和破裂。這些

21、井筒垢能使油井停產。因此是防垢和除垢的重點部位。設備垢油井產出液離開井口以后，在經過不同的管線和設備時，要經歷不同的壓力、溫度、流速、停留時間、分離以及幾種水又可能重新混合，因此可能會有各種垢鹽生成。地面各種設備中的這類結垢統稱為設備垢，它會給采油生產帶來許多問題：輸液管線積垢，管道內徑縮小造成阻流；金屬設備中的積垢常是“點狀”的，這能引起嚴重的點腐蝕，造成設備穿孔；在加熱裝置中，爐內的輸液管因垢堵使加熱效率降低等。設備垢不僅威脅著正常的采油生產，而且設備垢引起的腐蝕、壞損、除垢、維修等造成的經濟損失將增大采油成本。2.2、油田實際應用中主要結垢點結垢是流體中所含的成垢離子在外界條件的影響下，

22、離子間建立新的平衡關系過程的必然結果，所以結垢也有其自身的規律性，大量的試驗研究和統計資料表明，油田結垢多發生在：1、原油采輸過程中熱力學條件（溫度、壓力）明顯發生變化的地方。如射孔段炮眼附近，最下部的100米管柱（特別是眼管和泵體）、加熱爐或換熱器盤管及出口500米管線等。2、兩種或兩種以上不配伍的流體相混合的地方。如CaCl2水型的產層與NaHCO3或Na2SO4水型的產層合采的單井井下管柱、既有CaCl2水型的產層又有NaHCO3或Na2SO4水型的產層流體相混合的叢式井組管線及站內管網和設備等。3、原油采輸過程中流體的流速和流向突然發生改變的地方。如閘門、彎頭、收球器、緩沖罐等。2.3

23、、油水井結垢造成的危害由于油田的原油開采已進入了高含水期，隨著油田采出液含水的上升，地面系統結垢現象日趨嚴重，而結垢造成了油井被堵，產液量下降，浪費了能源，嚴重時造成抽油桿拉斷，油井關井，甚至報廢。阻礙了原油生產，造成了很大的經濟損失。管道結垢后使管道縮徑，流通截面積變小，造成壓力損失、排量減小及管道堵塞，還會誘發管道局部腐蝕，導致管道漏失頻繁，甚至穿孔，造成破壞性事故。為了保證油田的穩產、增產，合理有效地預防、清除結垢，成為油田開發中不容忽視的一項需要解決的現實問題。 在長期的生產作業實踐中我們發現，油氣田結垢的危害主要反映在兩個方面，一是對通道暢通的影響；二是對通道物質的腐蝕。具體表現在如

24、下幾個方面：（1）一般地，與水接觸的設備管道內表面結垢后，往往還有粘泥附者，可能造成不同程度的堵塞和管道腐蝕。（2）結垢往往使管線的截面積變小，設備的處理能力降低，必然增加輸液能力或處理費用，這樣既出現減產，又增加成本。（3）地下巖層和油氣通道也存在水垢和污物堵塞的麻煩，造成油氣產量下降，設施壽命縮短，能耗增加，運轉成本上升，甚至使油氣井停產，造成較大經濟損失。（4）注水系統發生水垢堵塞問題時，垢物和污物、鹽類、氧化鐵等粘結在一起，造成注水壓力上升，流量下降，增加能耗并降低生產能力。（5）化學結垢經常造成生產損失或報廢，沉積物會堵塞井眼、油管、閥們、套管射孔，井下泵會發生阻塞，地面管線及設備的

25、運轉受到限制。（6）最為嚴重的是垢物堵塞和腐蝕管道時，壓力增加可能出現管道爆炸現象，造成不良后果。下圖為華6轉站管線結垢照片 由上圖可以看出華6轉站管線結垢而影響原油正常輸運及正常生產。3、防垢技術種類和效果分析從研究中發現油田防垢技術有很多種，大致上可分為化學法防垢技術、物理法防垢技術和工藝法防垢技術?；瘜W法防垢技術的防垢機理是應用化學防垢劑的某些特性生阻止垢的生成，主要有加酸或注二氧化碳及加防垢劑兩種方法。物理法防垢技術的防垢機理是應用某些物理儀器設備的功能抑制垢的形成，主要有超聲波處理和磁處理兩種方法。工藝法防垢技術的防垢機理是改變或控制某些作業工藝條件來破壞或減少垢的生成機會。 防垢化

26、學方法和物理方法主要的區別，前者是加入防垢劑或化學藥品，后者則是造成某種條件或改變外界條件來破壞成垢。一、化學法防垢機理化學法防垢是阻止無機鹽在溶液和流體通道壁上結晶沉淀，主要手段是采用化學防垢劑。其機理如下：1增溶作用使用水溶性防垢劑（如HEDP，甲叉膦酸），使它能與Ca、Sr、Ba等成垢的陽離子形成可溶性的絡合物或鰲合物，增加難溶無機鹽在水中的溶解性，從而降低難溶無機鹽在管道熱金屬表面的成垢機會。2分散作用當水溶液中的無機鹽生成晶核（亞微晶）而未成為大晶體時，采用聚羧酸陰離子型防垢劑（如聚丙烯酸），由于溶劑化作用，可使其離解的帶負電性的聚離子與成垢微晶碰撞，發生物理和化學吸附，呈現分散狀態

27、，懸浮在水溶液中不沉淀，進而可隨流體一起外排，不會粘附在金屬傳熱表面上生成垢。3靜電斥力作用將聚羧酸防垢劑（如聚丙烯酸）溶于水中，因離子化產生的遷移性反離子（HNa+）脫離高分子鏈區向水中擴散，使分子鏈成為帶電荷的聚離子（-COO-），分子鏈上帶電功能基因相斥而使分子擴張，改變了分子表面平均電荷密度，從而使表面帶正電荷的無機鹽微晶吸附在聚離子上。當這種吸附不斷增加時，可使微晶帶上相同電荷，致使微粒間靜電斥力增加，阻礙微晶相互碰撞而形成大晶體沉淀下來生成垢。4晶體畸變作用將膦酸或聚羧酸防垢劑加入到水溶液中，因它們對成垢的金屬陽離子具有整合作用，在晶格中占有一定位置，可阻礙或干擾無機鹽微晶的正常生

28、長，致使無機鹽晶格畸變，不能生成大的晶體沉淀。5去活化作用利用膦酸防垢劑本身具有表面活性，對堿土金屬產生去活化作用，使水溶液中形成鈣垢的晶核數目減少，從而減少生成鹽垢的機會。二、物理法防垢機理物理法防垢是阻止無機鹽沉積于系統壁上，允許無機鹽在溶液中形成晶核甚至結晶，但要求這種結晶懸浮于溶液中不粘附于系統的器壁上。各種物理法的防垢機理可歸納如下：1振散作用當無機鹽在水溶液中形成晶核時，采用超聲波頻率振蕩，促使微晶分散而難于或不能生成晶體沉淀，有利于液體流動而不生成鹽垢。2震壁作用對于即將形成的無機鹽微晶、晶體或沉淀，利用高強聲波的強大震動，震掉或擊碎松散垢物，易于被流體攜帶出地面。3電解作用當可

29、能結垢的液流經過設置的高壓靜電場時，液流發生微電解并生成氣體，此時金展電極上的腐蝕產物與垢物生成膠體，從而阻止垢物形成。4磁場效應在可能成垢的水體外加強磁場，可影響水溶液中離子間的吸引力，改變無機鹽的結晶條件，阻止晶體析出沉淀。5輻射作用利用水中的無機鹽吸收光量子而改變其結構的性質，在流體經過的地方設置輻射處理裝置，由脈沖電流產生光量子，促使無機鹽形成易于除去的產物。6催化作用利用溶液中存在膠體晶體可阻止垢物形成的原理，在流體經過的地方設置專門設備對流體進行催化，產生膠體晶種防止垢物生成。7轉嫁處理在溶液中用晶種來創立大表面以利于無機鹽在其上首先結晶，從而將可能形成于金屬表面的垢物轉嫁到晶種上

30、。3.1、結垢情況介紹華池作業區目前井筒結垢主要分布在華152區塊。這三個區塊含水高，開采時間長，結垢現象較為嚴重。其中結垢嚴重井主要有13口。表3.1 結垢嚴重井統計序號井號區塊作業內容結垢情況1剖10-5華152檢串結蠟：井口-400m為2mm結垢：900m以下嚴重腐蝕：油桿8根以下有腐蝕偏磨：110-131根油管偏磨臟物：輕微2剖10-5華152檢串結蠟：輕微結垢：泵上30根結垢嚴重腐蝕：輕微偏磨：輕微臟物：輕微3剖14-10華152檢泵結蠟：井口-400m結蠟3-2mm，400-800m為2-1mm結垢：泵上400m結垢2-1mm腐蝕：輕微偏磨：泵上100m臟物：輕微4剖15-03華1

31、52檢泵結蠟：井口-400m為2mm結垢：900m以下嚴重腐蝕：油桿8根以下有腐蝕偏磨：110-131根油管偏磨臟物：輕微5剖15-03華152檢泵結蠟：0-500m結蠟3-2mm，500-800為2-4mm結垢：800m以下，尾管結垢2mm腐蝕：輕微偏磨：泵上100m偏磨臟物：輕微6剖27-04華152檢泵結蠟：600-900m為2-3mm結垢：嚴重腐蝕：泵上15根油管桿腐蝕嚴重偏磨：輕微臟物：輕微7剖31-3華152檢泵結蠟：嚴重結垢：嚴重腐蝕：油桿腐蝕偏磨：輕微臟物：輕微8剖33-3華152檢泵結蠟：0-500m為3-2mm，500-800m為2-1mm結垢：800m以下為0-1mm腐蝕

32、：輕微偏磨：輕微臟物：輕微9剖34-1華152下壓力計結蠟：井口-400m結蠟2-3mm，400-800m結蠟3-1mm結垢：1000m以下結垢1-2mm腐蝕：輕微偏磨：輕微臟物：輕微10剖35-03華152解斷脫結蠟：0-500m為3-2mm，500-800m為2-1mm結垢：800m以下0-1mm腐蝕：輕微偏磨：輕微臟物：輕微11剖35-04華15222固定凡爾蠟垢堵12剖35-8華152檢泵結蠟：0-500m為3-2mm，500-800m為2-1mm結垢：800m以下0-1mm腐蝕：輕微偏磨：輕微臟物：輕微13剖39-1華152泵卡結蠟：輕微結垢：泵上20根油管結垢為2-3mm腐蝕：輕微

33、偏磨：輕微臟物：輕微3.2、防垢措施及效果分析作業區為盡量控制結垢減少損失，集輸系統、注水系統、摻水系統均采取了以化學方法為主的防垢措施：即在井站投加防垢劑，以運行情況看效果不好，分析原因主要有下列幾點：a 藥劑投加無法完全適應水體性質和水量的變化。目前藥劑投加采取定點定量方式，無法完全適應水體性質和水量的變化，因此加藥效果得不到保證。b 藥劑防垢不能適應油氣混合液井站所加的防垢劑其防垢機理主要是增溶作用，但由于外輸管線較長，在僅有一個加藥點的情況下，經過諸多流程后，尤其是不同層位采出液混輸后，因水不配伍及溫度壓力的變化導致離子失衡，成垢離子在粗糙的管壁上極易沉積生成垢，而投加的阻垢劑針對這種

34、復雜多變的結垢情況缺乏強的適應能力，藥劑防垢不適應溫度、壓力性質頻繁變化的油水混合液系統。3.3、防垢措施中存在的問題1、各站在建站時未安裝結垢觀察短節，對結垢速度和防垢效果缺乏直觀的判斷方法。2、結垢的預防和治理工作目前在我廠總體上處于被動地位，只是當油井因結垢減產或被迫停產后才采取措施，工作滯后，無預見性。3、對油管桿及深井泵結垢的清除以及修復再利用工作因缺乏必要的設備和手段而未開展，目前每年因結垢而報廢的油管桿及深井泵造成很大的資源浪費。4、磁防垢4.1、應用磁防垢措施優勢通過對現今油田污水性質及結垢原理進行研究,發現油田水結垢是個復雜的過程,受許多因素的影響。對于井口加阻垢劑防垢措施分

35、析：人為因素影響大，難以保證定時定量的連續加藥；藥劑易粘附在油套管壁上，藥效不能得到很好地發揮；井下有封隔器的井，不能從油套環空投加阻垢劑。對于井下下固體防垢器防垢措施分析：防垢器起下不方便，換藥比較困難；藥劑的篩選比較困難；成本比較高，不利于油田的高效開發。對比上述防垢措施,電磁防垢除垢以其投資少、見效快等優點，電磁防垢除垢將直流脈沖技術和變頻原理相結合起來，通過不同頻率范圍電磁場的掃描，使水及水中的各種粒子都能受到電磁場作用，脈沖磁場對比上述防垢措施，產生的效應更為明顯，大大提高了電磁場能量的傳遞效率和水處理效率，從而具有良好的防垢除垢功能。對電磁防垢除垢應用情況、實驗機理及其作用的影響因

36、素進行了深入研究,為下一步開展防垢除垢試驗研究奠定了基礎。 設計并組裝了一套可靠實用的實驗系統。通過模擬油田采出水混合結垢,采用電磁變頻技術,改變不同的影響參數,研究磁場強度、溶液溫度、溶液表面張力、溶液電導率。溶液結垢量變化及溶液中存在的離子分別對電磁變頻阻垢的影響。 在實驗的動態熱阻法中,結垢誘導期是一個影響結垢的重要因素。通過分析不同參數條件及電磁防垢作用下的結垢熱阻曲線,發現各參數對電磁防垢效果影響各不相同。通過實驗驗證了變頻阻垢的效果得出了各參數對其的影響效果。對結果進行了評價分析,對今后的實踐應用具有指導作用。4.2、磁防垢原理分析磁場效應：在可能成垢的水體外加強磁場可影響水溶液中

37、離子間的吸引力，改變無機鹽的結晶條件，阻止晶體析出沉淀。4.2.1、磁場效應的磁率凈化磁場效應用于水溶液的過濾分離是利用高梯度的磁場來實現的,其中既有電磁場也有永磁場。電磁場中的電磁過濾技術主要依靠高梯度的電磁過濾器,以導磁的不銹剛毛作過濾基質時,由于液體中的懸浮雜質對剛毛的磁力作用大于水流阻力和重力作用,懸浮雜質被截留在剛毛基質上,便于水溶液分離達到澄清水的目的;在切斷磁路后、磁力消失被剛毛基質捕集到的雜質很容易地被水反洗下來。4.2.2、磁場效應對水體的絮凝、吸附等物理化學過程的強化作用在施加磁場作用后,廢水體系的電勢下降、反應速度加快從而提高了絮凝和除砷的速度,同時提高了砷的去除率和硫化

38、劑的利用率。分析其機理認為磁場具有使復雜的大分子體系變為簡單的分子效應,提高了分子反應活度,即促進了二價硫負離子直接與三價砷正離子的作用幾率,使除砷效果得到了改善 。4.3、電磁場防垢實驗4.3.1、電磁場對溶液表面張力的影響由于構成物質的具有電性質結構的分子、原子等粒子在做不停的振動。當其內部加一個與其自然頻率相同的電磁場時，分子因固有的振動而受到脈沖電磁場的作用后發生自感應共振，當采用的頻率不同時，表面張力的變化程度也不同。另外在采用電磁場處理水的過程中，由于增大了水分子的電偶極矩，增強了水分子的定向極化程度，改善了水的極性狀態，增加了水中的儲能，液體表面自由能也隨之增大，所以表面張力也是

39、增大的。由于電磁場處理時，對水以及水溶液的內能等的影響具有多極值特征，表面張力的變化幅度除了與水樣的類型、性能有關外，還受到電磁場強度、方向、梯度、水樣的流速、以及溫度等條件的影響，因此也會出現表面張力的改變與強度呈現多極值關系。4.3.2、電磁場處理對溶液電導率的影響電導率產生了較明顯差異，磁化后的溶液體系較未磁化的電導率低，說明磁化后的溶液產生的沉淀多，磁化20min的溶液電導率基本達到最低值；磁化后的混合溶液體系較未磁化的電導率高，說明磁化后的溶液產生的沉淀少，磁化30min的溶液電導率達到最高值；從中我們可以看出磁化后的溶液在放置24h后仍有效果，證明磁處理具有一定的“記憶效應”，同時

40、磁處理的“防垢、抑垢”效果與溶液的種類和性質有關，在混合溶液體系中能達到“抑垢”效果，而在同種溶液體系中反而促進了垢的生成。水之所以有電導率是由于水中所含雜質所致。水分子將雜質分子水解成正負離子，這些正負離子再與水分子結合成一個大的帶電粒子，從而形成了載流子。處理后水的電導率升高，說明電磁場處理促進了水對雜質的溶解作用，使水中離子數目增加。變化的原因在于電磁場處理會破壞水中原有的結構，使較大的締合水分子集團變成較小的締合水分子集團，甚至是單個的水分子，水分子的活性得到提高，溶解性能進一步提高，因而更容易使雜質分子水解，從而形成更多的離子，這樣就增大了水的導電性。4.3.3、電磁場處理對結垢量變

41、化的實驗研究頻率與結垢率的關系曲線如圖4-2所示，在實驗中為便于比較不同頻率的脈沖電磁場處理后溶液的變化程度，定義結垢率的評價指標。式中：無電磁場作用時燒杯的結垢量；有電磁場作用時燒杯上的結垢量。>0，說明處理使該參數變大；<0，說明處理使該參數變小，并由此可以看出電磁場處理對該評價參數影響效果的百分比。表4.2 電磁場處理水樣前后的燒杯結垢量變化數據表水樣選用頻率/kHz結垢前燒杯重量/g結垢后燒杯重量/g結垢量/g結垢率/%油田水0100.31100.390.081094.0394.060.03-0.6252092.5995.640.05-0.3753090.0690.090.

42、03-0.6254098.8798.890.02-0.7505083.6683.730.07-0.125圖4.1 電磁場處理油田水結垢率與頻率的關系曲線以上的實驗數據表明，脈沖電磁場具有防垢、除垢效應。水溶液經外加電磁場作用后，化學成分基本不變，但是電磁場的物理作用影響了水垢的結晶過程，阻礙了水垢的生長和沉積。4.4、電磁場防垢實驗的優缺點磁防垢試驗表明，該項技術可降低結垢速度，延長清垢周期。脈沖電磁場水處理將直流脈沖技術和變頻原理相結合起來，通過不同頻率范圍電磁場的掃描，使水及水中的各種粒子都能受到電磁場作用，脈沖磁場與恒定磁場或連續磁場相比，產生的效應更為明顯，大大提高了電磁場能量的傳遞效

43、率和水處理效率，從而具有良好的防垢除垢功能。雖然變頻電磁場比固定磁場有很大的優勢，但本實驗裝置也有它的不足之處。我們的掃頻場處理水的類型較多，但是在一定的頻率范圍內，一種水質只適合某一個固定頻率。而我們這種處理器產生的電磁場是一個在一定范圍內變化的磁場，對處理水時效率就不一定是最佳的，要產生最佳效果，我們還可以更進一步使處理器能夠自動選頻。5、磁防垢技術的實際應用情況介紹1可減緩輸油泵的結垢現象 嶺一增3號輸油泵于2010年5月21日起運轉2000h后，拆開檢查，平衡盤前端第一節結垢厚度已達2mm，量后一段平均結垢厚度達3.5mm。每次清垢都要將泵解體，放在稀鹽酸溶液里浸泡，將垢溶解掉。201

44、2年7月10日將內徑200mm的內磁直接接觸式防垢器一套，安裝在4號輸油泵進口管線上，到2012年9月18日，該泵已運轉2000h。將泵拆開檢查：從平衡盤里面取出塊垢樣品測量，其平均厚度為1.2mm，從平衡盤外面取下10塊垢樣品測量，其平均厚度為1.22mm，并且垢質松軟，輕輕一刮就掉，結垢速度比原來慢一倍。2可延長緩沖罐旋轉閥結垢周期嶺3轉油站1、2號臥式緩沖罐，日輸液量1200t以上，綜合含水率70，罐出口旋轉閥結垢嚴重，每使用56個月，閥板轉不動，就要除垢一次。2011年11月28日，把一組8塊的WC-1防垢器裝在旋轉閥處。到2012年9月23日，1號旋轉閥轉不動，2號旋轉閥還繼續使用，

45、檢查一號旋轉閥結垢情況：測量l1塊垢樣品，平均結垢厚度1.72mm，并且垢質松軟，延長清垢期一倍。3可降低加熱爐結垢速度脫水場加熱爐，日加熱液量2000t，2009年安裝使用，因結垢嚴重，進口壓力0.4MPa，出口壓力0.3MPa，耗能大。不得不將結垢最嚴重的2號加熱爐更換了新爐子。檢查舊爐子結垢情況： 內徑150mm的管子，結垢厚度達4050mm。2012年3月18日，將2、3號加熱爐，裝上WC-2防垢器，到2013年6月，當2號加熱爐改換高效節能爐時，檢查換下爐子的結垢情況：測量加熱爐管20塊垢樣品，平均厚度0.65mm，加熱爐出口沉降管測量29塊垢樣，最厚11.4mm，最薄4.9mm，平

46、均6.87mm。4可抑制水套爐中垢的聚積華5轉日產液量40t，綜合含承率50%，2001年投產，因水套爐結垢嚴重，無法正常運行。到2010年10月，新裝水套爐管線堵塞，集油管線回壓由正常的04MPa，上升到12MPa不能正常生產，不得不又換了1臺水套爐和300m集油管線。檢查結垢情況是：內徑l00mm管線平均結垢28mm，彎頭處堵塞得僅剩25mm的孔且垢質堅硬。經室內分析垢主要成份為CaCO3、Ca(HCO3)2、MgCO3、MgSO4等。當年11月5日，將100mm內磁直接接觸式防垢器，安裝在水套爐進口管線上。2011年5月19日，在該集油管線上取樣化驗，進口水樣Ca2+的含量為511.02

47、mg/L ，Mg2+的含量為42535mg/L，出口空白樣加熱后Ca2+的含量為43388mg/L，Mg2+的含量為365.99mg/L，失鈣鎂率分別為13.1%和14%。出口樣經磁化加熱后，Ca2+的含量為496.99mg/L，Mg2+的含量為369.99mg/L，失鈣鎂率分別為2.7%和13%。2011年l1月,將使用一年的水套爐解剖檢查：發現內徑100mm 管子，結了二層垢，外層平均厚度5mm，垢質松軟,內層平均厚度2.5mm，垢質較硬，累計厚度7.5mm，比原來減少了3倍多。目前在華池作業區共增加4套磁防垢裝置,針對已經結垢的較嚴重四口井（胡34-29、胡170-175、胡157-49、元170）增加磁防垢裝置。胡34-29井結垢較為嚴重，泵上300m垢厚2-3mm。該井于2012年9月9日安裝磁防垢裝置，2013年2月14日檢泵，起出井下管桿發現，垢厚1.5-2.0mm，磁防垢器的效果明顯。經過幾年實踐，采油二廠在磁防垢方面取得了一定效果，共減少清垢28次，少更換加熱設備6臺，減少了頻繁除垢、更換設備等大量工作，同時也減少了人員的勞動工作量，并創下了一定的經濟效益。6、磁防垢措