試論對油田集輸管線結垢的認識及對策

摘 要：進入新世紀以來，全球經(jīng)濟一體化的加劇趨勢日益明顯，各行各業(yè)的競爭也是日益激烈，石油行業(yè)同樣的也受到了其他行業(yè)的沖擊與挑戰(zhàn)。作為油田油氣輸送過程中的最重要環(huán)節(jié)，油田集輸站的管線管網(wǎng)經(jīng)常會出現(xiàn)結垢和腐蝕等問題，如果對結構和腐蝕等問題未處理得當，那么就很容易導致油田安全事故的發(fā)生，同時也會影響油田企業(yè)的正常生產(chǎn)，加快了集輸管線與設備維修和更換的頻率，大大的降低了油田企業(yè)的整體效益。因此，我們應對油田集輸管線的結垢有科學、正確的認識，并且制定出科學合理的改善對策，從而真正的做好油田集輸管線的防垢工作。文章便對油田集輸管線結垢以及油田集輸管線的防治對策兩個方面的內(nèi)容進行了詳細的分析和探討，從而詳細的論述了我國油田集輸管線結垢的原因及防治對策。

關鍵詞：油田集輸管線；結垢認識；防治對策

1 對油田集輸管線結垢的認識

1.1 油田集輸管線結垢的原因分析

對于導致油田集輸管線結垢的原因，我們主要將其歸納為以下三個方面：首先，在油田水中是有著較高濃度的容易結垢的鹽離子的，在我們開采原油的過程中，溫度和壓力是在不斷下降的，原來的物質(zhì)平衡的狀態(tài)就會被打破，因此就會導致結垢現(xiàn)象的出現(xiàn)；其次，當我們把兩種或是多種不相容的水混合到一起時，不相容水中的不相容的離子就很可能會發(fā)生化學反應，從而生成垢；最后，我們開采原油時，無論開采出了何種物質(zhì)，原油中原來的平衡狀態(tài)都可能會被打破，結垢的現(xiàn)象也就很容易出現(xiàn)。對于不同種類的油田，上述三種原因哪種起主要作用也是有所區(qū)別的，通常情況下，當出現(xiàn)結垢的現(xiàn)象后，沉積的物質(zhì)都是些具有反常溶解度的微溶鹽類或是難溶的鹽類，它們都有固定的晶格，同時單體的水垢密度較高并且十分堅硬，鹽類的飽和程度以及鹽類結晶的各個過程都是會受到所生成的水垢的影響。

1.2 結垢對油田集輸管線的影響

當油田集輸管線出現(xiàn)結垢的問題時，通常都會帶來很多的問題，而且對集輸管線也會帶來一定的危害，首先，當油田集輸管線結垢時，集輸管線的截面積就一定是不斷減小的；其次，如果管道以及設備的表面都出現(xiàn)了結垢的現(xiàn)象，那么所結垢物質(zhì)的下面還會發(fā)生腐蝕的問題，甚至會發(fā)生集輸管線穿孔的問題；然后，如果是換熱機械設備的內(nèi)部出現(xiàn)了結垢的問題，那么輻射管的傳熱效果就會受到影響，提高了設備的能耗，也增加了生產(chǎn)的成本；最后，在壓力不斷提高的過程中，結垢后所產(chǎn)生的物質(zhì)就會腐蝕并堵塞管道，甚至還可能發(fā)生爆裂的現(xiàn)象，造成嚴重的后果。

1.3 油田集輸管線常見垢的分類

通常情況下，水垢有很多的種類，而在油田的水中卻是只有少數(shù)的集中水垢，其中，碳酸鹽垢是我們在油田水中最常見的水垢，這種水垢的危害性并不大，因此采用酸類液體就可以將其消除。而危害性較大的一類水垢就是硫酸鹽垢，這類水垢是不容易被其它物質(zhì)消除的。并且在實際的油田水中所產(chǎn)生的水垢都不是由一種單一的物質(zhì)所組成的，通常都是我們所說的由多種物質(zhì)所組成的混合水垢，其中是以一類水垢為主的。硫酸鍶垢、硫酸鋇垢、碳酸鈣垢以及硫酸鈣垢是危害最大的幾類水垢，兩種或是多種不相容的水混合到一起時就容易產(chǎn)生硫酸鋇垢和硫酸鈣垢，而碳酸鈣垢的溶解度與碳酸鎂垢的溶解度相比要更小，因此，當溫度較低時就不會形成此類水垢，通常都會水解為氯氧化鎂。

2 油田集輸管線的防治結垢的對策

對于油田的集輸管線來說，其有多種防治結垢的技術，一般我們將其歸納為物理方法、化學方法、機械方法以及工藝方法四種，其中，物理方法的防垢機理為借助于一些物理設備儀器的功能來有效防止垢的生成；而化學方法的防垢機理則為應用某些化學防垢劑的某些化學特性來抑制垢的生成；工藝方法的防垢機理則為通過有效的控制或是改變作業(yè)現(xiàn)場的工藝條件來降低水垢的生成概率，從而破壞水垢的生成機會。當確定已經(jīng)生成了水垢時，就應采用機械的方法或是化學的方法進行除垢和清垢的工作，在這里筆者主要介紹以下幾種作業(yè)現(xiàn)場應用效果較好的綜合性的除垢、防垢技術：

2.1 接轉站分水技術

要想真正有效的預防油田集輸管線出現(xiàn)結垢的現(xiàn)象，接轉站分水是一個非常行之有效的辦法，這種技術能夠準確的消除結的根源，在油田集輸管線以低含水狀態(tài)甚至是無水狀態(tài)輸送石油時，會大幅度的降低鎂、鈣等離子的含量，破壞了水垢的生成機會，即使生成了水垢也都是少量的，對輸送石油的安全性是不會產(chǎn)生太大的影響的。比如說，在處理某個油田的管線結垢問題時，我們可以修建一個小型的污水處理系統(tǒng)，將已經(jīng)采出的污水進行就地回注的處理操作，這樣就能大大的降低外輸?shù)暮疇顟B(tài)，從而破壞了結垢的生成機會。

2.2 加藥防垢技術

現(xiàn)階段，市場上存在的阻垢劑的種類有很多，并且在各類油田中應用阻垢劑的效果也還是不錯的，不過其也是有著一定的局限性的：首先，對于礦化度較高的油田水來說，采用化學阻垢劑的效果就不會那么明顯，在我國的眾多油田中使用頻率最高也是聚合物型的阻垢劑，如果不能夠很好的控制這類阻垢劑的投放量，那么就很可能對油田水造成二次污染，從而提高了采出水的處理難度；其次，阻垢劑法對于即將析出的垢顆粒或是已經(jīng)結晶的垢顆粒來說，也是無法發(fā)揮作用的。所以，我們應特別注意對于懸浮在污水或是產(chǎn)液中的小顆粒的聚集、結垢和長大，阻垢劑是沒有效果的。

2.3 磁防垢技術

對于磁防垢技術的有效應用是有一個限制的，由于油田水的含鹽量對于應用磁防垢技術的效果是有著重要影響的，當期含鹽量越高時，這種技術的防垢效果就越差。在我們對國內(nèi)外的數(shù)據(jù)資料進行統(tǒng)計和分析時，我們發(fā)現(xiàn)在含鹽量不超過3000mg/l的水溶液中是適宜應用此類技術的。

2.4 超聲波防垢技術

應用超聲波防垢技術時，我們發(fā)現(xiàn)超聲波在管線內(nèi)存在著明顯的衰減現(xiàn)象，并且對遠距離介質(zhì)的收效很小，所以在超聲波無法波及的趨勢，還是不可避免的會出現(xiàn)結垢的問題。

2.5 除垢器防垢技術

不管上面我們所說的超聲波防垢技術，還是化學方法的防垢技術，都是通過某種作用減少或是阻止無機鹽沉積在管線系統(tǒng)的系統(tǒng)壁上，這些方法都不能從根本上將抽井所帶出的成垢離子在其進入到油田的集輸系統(tǒng)之前就將其消除，而我國的長輸管線的輸送距離很長，并且原油的物理特性也不佳，所以所取得的防垢效果也并不理想。這時我們就可以依據(jù)管線結垢的機理，研發(fā)出一種除垢器，在成垢的離子事先沉積在設計好的容器內(nèi)，從而取得更好的防垢目的。由于除垢器的容積是固定的，所以當除垢器的前后壓力差達到一定的程度時，就應更換填料或是進行內(nèi)部酸洗，保證其防垢的效果。

通過以上的論述，我們對油田集輸管線結垢的認識以及油田集輸管線防治結垢的對策兩個方面的內(nèi)容進行了詳細的分析和探討。對于我國的各種類型的油田來說，油田集輸管線的防垢技術是十分重要的，其對于油田集輸管線的使用壽命以及油氣運輸?shù)馁|(zhì)量都是有著重要的影響的，所以，我們必須對油田集輸管線的結構有著充分的認識和了解，掌握其成因、分類以及其對集輸管線的危害，認真分析油田集輸管線的結垢機理，制定出科學合理并且具有針對性的集輸管線結垢的防治對策，從而真正的做好油田集輸管線的防垢工作，促進我國石油行業(yè)的良性發(fā)展。

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