張偉 劉俞江 劉曉斌

摘 要：以油田開(kāi)采中應(yīng)用的傳統(tǒng)除垢防垢技術(shù)為基礎(chǔ)，開(kāi)展了電磁場(chǎng)形式的除垢防垢技術(shù)，意在實(shí)現(xiàn)讓油田注水管線(xiàn)少結(jié)垢，延長(zhǎng)注水管線(xiàn)壽命，保證注水壓力正常及管徑正常的目的。線(xiàn)分析了技術(shù)的獨(dú)特和創(chuàng)新之處，探討了研究方法和路線(xiàn)，評(píng)價(jià)了研究結(jié)果。

關(guān)鍵詞：電磁場(chǎng);除垢防垢技術(shù);研究

采油廠(chǎng)井區(qū)（區(qū)塊）注水過(guò)程中，回注污水處理后雖然水質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定，但注水管線(xiàn)中仍然存在結(jié)垢和注水管線(xiàn)較為嚴(yán)重腐蝕現(xiàn)象。因?yàn)檠赝竟芫€(xiàn)腐蝕和結(jié)垢導(dǎo)致管網(wǎng)注水調(diào)配困難，系統(tǒng)能耗增大，并影響配注量和最終注入儲(chǔ)層的水質(zhì)。因此，應(yīng)當(dāng)采取有效的除垢和防垢技術(shù)，避免水管線(xiàn)腐蝕問(wèn)題，提高石油開(kāi)采質(zhì)量。

1 電磁場(chǎng)的除垢和防垢技術(shù)的機(jī)理和優(yōu)勢(shì)

1.1 技術(shù)機(jī)理

優(yōu)化儀產(chǎn)生針對(duì)水中各種分子及離子的一個(gè)優(yōu)化能量場(chǎng)，使水中的鈣離子和硫酸根離子結(jié)合生成雯石晶體而不是方解石。雯石顆粒很小，粘附性極弱，呈松軟絮狀懸浮于水中，極易被水流帶走，從而達(dá)到防止結(jié)垢的目的。該能量場(chǎng)同時(shí)破壞了水分子間的氫鍵，大分子團(tuán)被打碎，形成自由水分子，使水的溶解度和導(dǎo)電性大大增強(qiáng)，水垢中的碳酸鈣等成分逐漸溶解回水中，使硬水垢變松軟，在水流的不斷沖刷下脫落并帶走，從而起到除垢的作用。

1.2 技術(shù)優(yōu)勢(shì)

根據(jù)上述技術(shù)機(jī)理，研制成優(yōu)化儀，有著以下優(yōu)勢(shì)。

功能齊全，針對(duì)性強(qiáng)：多功能水（油）分子動(dòng)態(tài)優(yōu)化儀具有防垢、除垢和防蠟、除蠟的主要功能，同時(shí)還具有降低原油流動(dòng)粘度等功能。

安裝方便，運(yùn)行費(fèi)用低：將儀器直接安裝在工作對(duì)象外表面上，不需要割開(kāi)管線(xiàn)、設(shè)備或機(jī)械打孔，因此不影響正常生產(chǎn);儀器自動(dòng)安全運(yùn)行，不需要人員值守維護(hù)，運(yùn)行費(fèi)用每天僅7-10元電費(fèi)，十分低廉。

動(dòng)態(tài)可調(diào)，自動(dòng)控制：油氣生產(chǎn)及生活中不同條件下油、氣、水的溫度、粘度、硬度、pH值以及組份、流量各不相同，生產(chǎn)動(dòng)態(tài)是在不斷變化的，有時(shí)甚至相差很大，因此流體分子的結(jié)構(gòu)以及能量狀態(tài)參數(shù)也處在不斷改變之中。

有效時(shí)間長(zhǎng)，作用范圍大：由于儀器穩(wěn)定性能高，抗干擾能力強(qiáng)，有效使用時(shí)間長(zhǎng)達(dá)5年;每臺(tái)儀器控制影響范圍大，可對(duì)5-10km長(zhǎng)的管線(xiàn)起到作用，可見(jiàn)其性?xún)r(jià)比高。

工作目標(biāo)多，應(yīng)用領(lǐng)域廣：儀器對(duì)各種不同性質(zhì)的油、氣、水流體都有明顯效果，如稠油、稀油、揮發(fā)油、凝析氣以及各種類(lèi)型的工業(yè)和生活用水等。

在油氣田上可以應(yīng)用在：注水管網(wǎng)及設(shè)備、各種鍋爐、加熱站、摻水管線(xiàn)以及生活用水和取暖系統(tǒng);還可應(yīng)用于輸油、氣管線(xiàn)、油氣集輸站點(diǎn)、聯(lián)合處理站等處。

2 技術(shù)路線(xiàn)和實(shí)驗(yàn)方法

技術(shù)路線(xiàn)：電磁感應(yīng)水處理技術(shù)，采用特定頻率范圍電流，高頻功率電磁場(chǎng)作用于流經(jīng)管道的流體。電磁場(chǎng)作用下氫鍵締合大水分子團(tuán)變成單個(gè)的極性水分子，密度、黏度、滲透能力、表面張力、氣溶性、離子水合作用、膠體電位等發(fā)生變化，成垢離子水化膜加厚、成垢趨勢(shì)減緩;活性水溶解原有垢層，滲入原有垢層后在恢復(fù)締合大水分子團(tuán)結(jié)構(gòu)過(guò)程中的體積膨脹促使垢層松動(dòng)、脫落;成垢離子（如Ca2+、CO32-）在電磁場(chǎng)誘導(dǎo)作用下形成文石、球霰石“水渣型”軟垢。同時(shí)，可輔助或大功率下直接殺滅SRB、IB、TGB等細(xì)菌。

實(shí)驗(yàn)方法：對(duì)于油田運(yùn)行管網(wǎng)，尤其是注水系統(tǒng)管網(wǎng)，造成堵塞的垢類(lèi)包括無(wú)機(jī)垢和生物膜有機(jī)垢。由于管道流體的特殊性，個(gè)別地區(qū)水質(zhì)處理不達(dá)標(biāo)會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的無(wú)機(jī)垢堵塞，而相應(yīng)的有機(jī)垢則很大程度上是由SRB等產(chǎn)生的代謝生物膜所引起的。垢層的存在又為菌落的繁殖提供了條件，并影響到化學(xué)殺菌效果。此外，在金屬電化學(xué)腐蝕作用下，以SRB為代表的菌落的代謝作用還會(huì)產(chǎn)生陰極去極化作用，加劇管道的腐蝕。針對(duì)此，采用電磁感應(yīng)水處理技術(shù)，預(yù)期能明顯減輕注水管線(xiàn)的結(jié)垢情況，降低注水管網(wǎng)系統(tǒng)能耗，改善配注條件，同時(shí)減輕儲(chǔ)層污染。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

以某油田為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果。未使用電磁感應(yīng)水處理設(shè)備前，運(yùn)行40天，摻水進(jìn)口掛片1結(jié)垢速率0.000156g/mm2.d，摻水出口掛片2結(jié)垢速率為0.000153 g/mm2.d，均較高。使用電磁感應(yīng)水處理設(shè)備第一周期40天后，掛片1的結(jié)垢速率下降為0.000019 g/mm2.d，降低了7倍之多，掛片2結(jié)垢速率下降為0。使用電磁感應(yīng)水處理設(shè)備第二周期61天后，掛片1的結(jié)垢速率下降為-0.000078g/mm2.d，掛片2的結(jié)垢速率下降為-0.000021g/mm2.d。運(yùn)行第三周期20天后，掛片1和掛片2的結(jié)垢速率都為0。從結(jié)垢速率和質(zhì)量變化趨勢(shì)上分析，電磁感應(yīng)水處理設(shè)備運(yùn)行3個(gè)周期，防垢和除垢作用都十分明顯。應(yīng)用該技術(shù)后，預(yù)期能明顯減輕注水管線(xiàn)的結(jié)垢情況，降低注水管網(wǎng)系統(tǒng)能耗，改善配注條件，延長(zhǎng)管網(wǎng)運(yùn)行壽命，減少檢修與維護(hù)工作量，同時(shí)減輕儲(chǔ)層污染。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，應(yīng)用電磁除垢防垢技術(shù)后，運(yùn)用電磁原理打亂水的結(jié)垢分子，使油田注水管線(xiàn)少結(jié)垢，延長(zhǎng)注水管線(xiàn)壽命，保證注水壓力及管徑的正常，注水管線(xiàn)安裝新型電磁除垢防垢裝置后管線(xiàn)與沒(méi)安裝新型電磁防垢除垢裝置之前管線(xiàn)相比結(jié)垢速率減緩30%以上。明顯減輕注水管線(xiàn)的結(jié)垢情況，降低注水管網(wǎng)系統(tǒng)能耗，改善配注條件，延長(zhǎng)管網(wǎng)運(yùn)行壽命，減少檢修與維護(hù)工作量，同時(shí)減輕儲(chǔ)層污染。

參考文獻(xiàn)：

[1]肖曾利，蒲春生.磁防垢技術(shù)及應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀[J].斷塊油氣田，2010，17（1）.