振華石油控股有限公司

油田給油管道的結(jié)垢機(jī)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(zhì)含有大量的氣體或離子，介質(zhì)中鈣、鋇等成垢離子數(shù)量的增加是導(dǎo)致給油管道結(jié)垢的主要原因。給油管道結(jié)垢機(jī)理：地層水中富含易結(jié)垢的鹽離子（如碳酸鹽、硫酸鹽等），在采油過程中因環(huán)境因素的改變而破壞原化學(xué)平衡，使垢物增加；多種不相容的介質(zhì)混合在一起，使多種結(jié)垢離子相互結(jié)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(jī)械除垢、化學(xué)除垢、超聲波除垢和采用除垢器具除垢。在進(jìn)行給油管道除垢時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，合理選取除垢方法，以達(dá)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(xué)試劑以及建立管道監(jiān)測系統(tǒng)，可有效減緩給油管道的腐蝕速率。

給油管道；結(jié)垢機(jī)理；影響因素；除垢

油田給油管道結(jié)垢是國內(nèi)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(zhì)含有大量的氣體或離子，介質(zhì)中的鈣、鋇等成垢離子數(shù)量的增加是導(dǎo)致給油管道結(jié)垢的主要原因。

本文從給油管道結(jié)垢機(jī)理及主要影響因素出發(fā)，進(jìn)行管道結(jié)垢預(yù)防以及結(jié)垢治理措施研究。

1　結(jié)垢機(jī)理及主要影響因素

1.1結(jié)垢機(jī)理

（1）地層水中富含易結(jié)垢的鹽離子（如碳酸鹽、硫酸鹽等），在采油過程中因環(huán)境因素的改變而破壞原化學(xué)平衡，使垢物增加。垢物的主要成分以碳酸鈣為主，同時(shí)還混有少量的碳酸鋇、硫酸鈣等。

（2）多種不相容的介質(zhì)混合在一起，使多種結(jié)垢離子相互結(jié)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(gè)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(zhì)中所含固體顆粒形狀不規(guī)則，在流速一定的條件下，介質(zhì)中的固體顆粒越大，越容易附著在管道內(nèi)壁，形成垢物。

1.2.2pH值的影響

對油田管道中的結(jié)垢物與原油進(jìn)行分析得出，當(dāng)溶液中的pH值過高，會使碳酸鹽溶解后又重新結(jié)晶，進(jìn)而促進(jìn)垢物的產(chǎn)生；若pH值過低則會促進(jìn)溶液對管道的腐蝕，并在管道中產(chǎn)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(chǎn)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(jié)垢物均有影響，結(jié)垢反應(yīng)中有氣體生成，壓力小促使結(jié)垢反應(yīng)正向進(jìn)行，使垢物增加。在管道輸送過程中，管道內(nèi)壓力逐漸下降，導(dǎo)致結(jié)垢速度增加。

1.2.4介質(zhì)流速的影響

通常情況下，增加給油管道輸送介質(zhì)的流速，能夠減少沉積物的含量，進(jìn)而降低結(jié)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(zhì)中的微生物、固體顆粒等沉積物增多，導(dǎo)致結(jié)垢速度明顯增加。

2　結(jié)垢預(yù)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(wěn)定性，鉬元素可減少氯離子的腐蝕，進(jìn)而減少腐蝕結(jié)垢。

（2）通過添加適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)試劑（如緩蝕劑、殺菌劑、表面活性劑等）除去腐蝕介質(zhì)或改變結(jié)垢環(huán)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(tǒng)，加強(qiáng)對管道的檢測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)管道腐蝕嚴(yán)重的部位并采取相應(yīng)的除垢措施進(jìn)行維護(hù)[3]。

3　治理技術(shù)

3.1機(jī)械除垢

機(jī)械除垢是指利用強(qiáng)力清管器進(jìn)行除垢。清管器除垢的優(yōu)點(diǎn)是治理速度快、操作簡便、價(jià)格低、無污染、強(qiáng)度低、自動化程度高；缺點(diǎn)是難以徹底清除垢物，在除垢過程中一般需要反復(fù)清理6～8次，設(shè)備容易損壞，清管效率低，除垢成本高。

3.2化學(xué)除垢

化學(xué)除垢主要是通過化學(xué)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(xué)試劑?；瘜W(xué)除垢的優(yōu)點(diǎn)是工藝流程簡單、費(fèi)用低、停工時(shí)間短；缺點(diǎn)是容易造成管道的損壞，并且對環(huán)境有一定的污染。國外常用的除垢劑包括快速活性水轉(zhuǎn)化劑溶液、EDTA除垢劑、次氮基三甲基磷酸、二烷基二硫等。國內(nèi)常用的除垢劑包括WS系列、CTI系列化學(xué)清洗劑等。每種化學(xué)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(jié)垢物質(zhì)經(jīng)過超聲波一系列效應(yīng)（如機(jī)械效應(yīng)、空化效應(yīng)、分散效應(yīng)等）產(chǎn)生物理、化學(xué)形態(tài)的變化，進(jìn)而使得結(jié)垢物出現(xiàn)分散、疏松、破碎、脫落等現(xiàn)象，使其不能在管道內(nèi)壁結(jié)垢。此種方法通常用于垢物未形成時(shí)的預(yù)防，其優(yōu)點(diǎn)是成本低、無損壞、無污染。

3.4給油管道內(nèi)除垢器具除垢

給油管道內(nèi)除垢器具按照驅(qū)動方式可分為氣體壓縮驅(qū)動除垢器具、液力驅(qū)動除垢器具和電驅(qū)動除垢器具。給油管道內(nèi)除垢器具除垢質(zhì)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(shù)具有一定的借鑒意義。

4　結(jié)語

（1）對大慶油田某采油廠給油管道結(jié)垢原因進(jìn)行分析得出，介質(zhì)中因含大量氣體或離子易發(fā)生化學(xué)腐蝕，鈣、鋇等成垢離子數(shù)量的增加是管道結(jié)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(xué)試劑以及建立管道監(jiān)測系統(tǒng)，可有效減緩給油管道的腐蝕速率。

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

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

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

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

（欄目主持樊韶華）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.12.035

2015-04-19