磁防垢技术分析及应用

1、西安石油大学高等继续教育毕业设计（论文） 高等继续教育毕业设计（论文）题 目 磁防垢技术分析及应用 学 生 李 骏 联系电话指导教师 张 明 评 阅 人 教学站点 长 庆 站 专 业 石油工程（本） 完成日期 2014年5月 成人高等教育毕业设计（论文）任务书论文题目磁防垢技术分析及应用学生姓名李骏教学站长庆站专业班级2012石油工程（本）内容与要求一、 研究内容1. 结垢的机理分析2. 结垢的类型及造成的危害3. 磁防垢技术的研究与应用4. 结论及建议二、按学校要求格式编写论文。设计（论文）起止时间2014年4月 1日至2014年5月 30 日指导教师签名学生签名成

2、人高等教育毕业设计（论文）审查意见表学生姓名李骏教学站长庆站专业班级2012石油工程（本）论文题目磁防垢技术分析及应用序号评审项目指 标满分评分1工作态度严肃认真，刻苦勤奋，善于与他人合作。102工作能力基础扎实，具备独立从事本专业工作的能力。103业务能力与水平有收集、综合和正确利用各种信息并获取新知识的能力。能应用所学的基础理论与专业知识，独立分析和解决实际问题，达到毕业设计（论文）的教学基本要求。所得结论具有应用或参考价值。304质 量条理清晰，结构严谨；文笔流畅，语言通顺；方法正确，分析、论证充分；设计、计算正确，工艺可行，设计图纸质量高，标准使用规范；专业名词术语准确。305规 范

3、化技术材料齐全，论文撰写符合西安石油大学继续教育学院毕业设计（论文）撰写规范的要求。106创 新工作中有创新意识；对前人工作有改进、突破，或有独特见解。翻译准确，语句通顺，译文工作量符合任务要求。10 是否同意参加答辩:总分成人高等教育毕业设计（论文）评阅意见书学生姓名李骏教学站 长庆站专业班级2012石油工程（本）论文题目磁防垢技术分析及应用序号评审项目指 标满分评分1选 题 体现专业内容；具有实际或理论意义；难易程度合适。102工作量完成任务书规定的内容，工作量饱满。 103业务能力与水平有收集、综合和正确利用各种信息并获取新知识的能力。能应用所学的基础理论与专业知识，分析和解决实际问题，

4、达到毕业设计（论文）的教学基本要求。所得结论具有应用或参考价值。304质 量条理清晰，结构严谨；文笔流畅，语言通顺；方法正确，分析、论证充分；设计、计算正确，工艺可行，设计图纸质量高，标准使用规范；专业名词术语准确。305规范化技术材料齐全，论文撰写符合西安石油大学继续教育学院毕业设计（论文）撰写规范的要求。106创 新对前人工作有改进、突破，或有独特见解。翻译准确，语句通顺，译文工作量符合任务要求。10 总 分评语：评阅人 ： 年 月 日 成人高等教育毕业设计（论文）答辩结果表学生姓名李骏教学站长庆站论文题目磁防垢技术分析及应用专业班级2012石油工程（本）序号评审项目指 标满分评分1报告内

5、容思路清新；语言表达准确,重点突出；概念清楚，方法正确，论据充分，分析归纳合理；结论有应用或参考价值。402报告过程准备工作充分,时间符合要求。153创 新对前人工作有改进、突破，或有独特见解。54答 辩回答问题有理论依据，基本概念清楚。主要问题回答准确、深入。40总 分评语：答辩委员会（小组）负责人： 成 员：年 月 日磁防垢技术分析及应用摘要：由于存在于长2、长3、长45、延9等多层混采，使井下、集输管网及集输设备的结垢现象日渐普遍且逐年突出。结垢不仅使生产效率降低，维护时也会造成资金的浪费，同时也是油田安全生产的重大隐患。为了预防结垢、保证原油生产集输及地面的维护措施工作量，本文通过对结

6、垢机理、现场清防垢措施及效果评价等方面的研究分析，研究这种物理特性的变化对水溶液的结垢及除垢产生的有利及不利影响，提出运用电磁防垢技术从而改善生产效果以及减小设备的结垢程度。文中通过实验对电磁防垢技术的作用机理加以阐述并对实际应用效果进行分析证明，论证了电磁防垢技术的应用可靠性，为其在今后的油田清防垢治理作以研究和推广。关键词: 电磁场；结垢机理；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目录1、结垢机理分析12、结垢类型以及造成的危害32.1、注水采油中结垢的类型32.2、油田实际应用中主要结垢点42.3、油水

11、井结垢造成的危害53、防垢技术种类和效果分析63.1、结垢情况介绍83.2、防垢措施及效果分析103.3、防垢措施中存在的问题104、磁防垢104.1、应用磁防垢措施优势104.2、磁防垢原理分析114.2.1、磁场效应的磁率净化114.2.2、磁场效应对水体的絮凝、吸附等物理化学过程的强化作用124.3、电磁场防垢实验124.3.1、电磁场对溶液表面张力的影响124.3.2、电磁场处理对溶液电导率的影响124.3.3、电磁场处理对结垢量变化的实验研究134.4、电磁场防垢实验的优缺点145、磁防垢技术的实际应用情况介绍146、磁防垢措施的效益分析166.1直接效益166.2间接效益167、磁

12、防垢装置的推广16结论18参考文献19致谢2031、结垢机理分析采油时，处于各种环境和条件下的油田水（油田的各种水可称为油田水）可能存在着某些化学反应和物理变化，能导致生成沉淀物，这些沉淀物沉积或聚集在地层中、油套管壁上以及各种设备的表面上形成结垢。在油田，结垢经常是含有杂质的几种垢盐的混合物，但其中总有一种垢盐在组分中占据优势，含量会超过80%，常用这种垢盐来表征整体结垢物在油田上，结垢可发生在地层到井筒乃至集输系统的任何部位，而垢的形成是内在因素与外在因素共同作用的结果，内在因素是指水质本身具备结垢的条件；外在因素是指能促使结垢的一切外界条件，在原始地层条件下，地层流体与储集层岩体同处在一

13、个动态平衡体系中，随着储集层被射开，在近井地带产生低压，由于压差的作用流体由高压区向低压区渗流，在渗流过程中温度、压力等条件发生变化，流体的各项离子的含量发生变化，这种变化意味着不同成分的结晶的析出或溶解，即垢的析出或溶解。在原油采油、集输过程中外界条件经常不断发生变化，流体的各项离子也随之不断发生变化，垢的析出、沉积就更加复杂。就油田而言，结垢主要是由于产出水中含有大量的成垢离子，但从井口或站内取样进行室内试验（主要是改变温度测定失钙率）的结果看处于饱和状态和非饱和状态的产出水几乎各占50%，而失钙率大于10%的几乎全是NaHCO3水型的产出水，失钙率210%的几乎全是Na2SO4水型的产出

14、水，这与CaCO3的溶解性随温度升高而降低是相吻合的。在油田作业过程中，油、气、水和泥浆都是需要经过地层或管道传输的流体，当诸如温度 、压力 、酸碱度等条件发生变化时，在地层通道或传输设备 中都有可能生成油垢、水垢或泥垢。从油气田勘探开发的整个过程和地层结构来看，这些地方包括：油、气 、水储集层的孔隙问、裂缝间及岩缝间；井下泵体内，井下钻具内，井简 、套管、抽油管等，井下钻采设备的流体传输通道周围的地层喉道处；油井、注水井井口集输管汇，油气水分离设备、地面油气传输管线，油气集输管线 ，储运设备注水系统管线；水套炉，加热炉盘管和热水伴随管线及掺热液的管线，多井计量装置等。当结垢条件( 物理、 化

15、学、 热力学和流体力学) 成熟时，这种可能就成为现实。最易结垢的地方也是最易发生垢堵、卡死和 最易腐蚀、损坏设备的地方。 长期的实践表明，结垢的形成过程是一个复杂的过程，一般可以分成以下 4步： 第 1 步：水离子结合形成溶解度很小的盐类分子；第 2 步：结晶作用，分子结合和排列形成微晶体，然后产生晶粒化过程； 第 3 步：大量晶体堆积长大，沉积成垢 ； 第4 步：由于不同的条件，形成不同产状的结垢。如在加热炉中，由于温度高或局部过热，使垢脱水，石膏变成硬石膏，使垢坚硬致密。在 “ 二合 一”的加热沉降罐中，流速较为缓慢，沉淀作用起决定因素，所以结垢比较疏松。 在垢形成过程中,溶液过饱和状态、

16、结晶的沉淀与溶解、与表面的接触时间等是关键因素。其中,过饱和度是结垢的首要条件。过饱和度除与溶解度相关外,还受热力学、(结晶)动力学、流体动力学等多种因素影响。总之，不同的条件对形成结垢的各个阶段产生不同程度的影响。 （1）温度对结垢的影响首先，温度升高碳酸氢酸钙分解，释放 C O ， 促进碳酸钙垢生成。反应式如下 ： 其次， 温度升高碳酸钙溶解度降低，(碳酸钙2 5时的溶解度为 0.053 gL) ，导致垢的析出。（2） 流速和液流形态对结垢的影响 在不考虑其它因素的情况下，水的流速越小，结垢趋势越大。 渗流较层流、 层流较湍流更易结垢，亦即雷诺数越小越亦结垢。另外，流速、流向的突 然改变也

17、会导致结垢加剧。由于受油井产液量的不稳定性、含气量、管线 走向、变径、弯头等因素的影响，导致管线输液流态 的变化，破坏了成垢离子的平衡状态，其使结晶析出，同结在钢管内壁，这是造成集油管线结垢点主要集中在弯头、变径处的主要原因。 （3）集输管线磨阻大小对结垢的影响 集输管线内表面磨阻越大，成垢晶体越易固结而一旦管线内壁结垢， 磨阻将进一步增大，导致干线压力升高，不稳定流态加剧，结垢速度将大幅度提高。 （4）p H值对结垢的影响 体系的 p H值对垢的形成也有很大影响，一般 p H值升高结垢趋势增强， p H值降低结垢趋势减弱。 p H<4时，主要是以碳酸形式存在。 p H = 41 0 ，

18、主要以碳酸氢根离子形式存在。 p H> 1 0时，主要以碳酸氢根离子形式存在。 （5）压力对结垢的影响 压力的影响主要表现在二氧化碳分压对结垢的影响，改变二氧化碳分压会影响垢的形成。由于介质压力突然降低 ，溶解于水中的二氧化碳逸出，水的P H值升高，水中的离子之间的平衡被打破此时重碳酸盐在碱性条件下会发生如下反应，结果生成难溶的碳酸钙沉淀。 2、结垢类型以及造成的危害2.1、注水采油中结垢的类型注水采油中的结垢问题是普遍存在的，而聚合物驱油、注蒸汽采油、碱水驱油中的结垢问题则是各具特性。下面介绍的是注水采油中的结垢问题。注水采油时最常碰到的垢盐是碳酸钙垢、硫酸钙垢，另外，还有硫酸钡垢和硫

19、酸锶垢。根据结垢部位不同，结垢可分为地层垢、近井垢、井筒垢和设备垢四种。地层垢注入到油层中的水与地层水相遇，由于水的不相容性可能产生的结垢是地层垢。中低渗透率的油藏，地层中结垢造成的渗透率下降，致使注水时泵压升高，注入能力不断下降，甚至向地层中无法注水，吸水剖面的吸水厚度降低，钻结垢检查井也能找到并证实有地层垢存在。近井垢有的生产井见水后产液量有时会急剧下降，直至无产液量，实施压裂或酸化处理后，产液量虽然大增，但很快又是产液量下降，其原因是近井地层又很快结垢，因此效果不大。向生产井运移的含水的地层流体在经过近井地层时，压力下降很快。水中如果含有CO2，那么CO2会因压力降低而逸出，这一过程破坏

20、了水的原始平衡状态，可能有碳酸盐垢“就地”产生，近井地层遭受盐垢堵塞，这类垢是近井垢。近井垢造成渗透率下降，产液量也就相应减少。近井垢直接影响油井产液量。井筒垢采油时，当流体从相对高温高压地层流入井筒时，由于压力和温度的急速降低，能产生以碳酸盐为主的结垢；若不同储集层合采，由于不同层的产液中水的不相容性，可能有硫酸盐垢产生；使用抽油泵，由于水力因素作用，也有可能在泵体上结垢，这些存在于井筒中的结垢可称为井筒垢。结垢聚集在油管内壁、筛管、尾管、套管内壁处，可使管径缩小，对液流产生阻力。套管和井下设备中的结垢能使有杆泵的抽油杆断脱增加。油管、套管上的积垢能引起严重的垢蚀现象，使管材变形和破裂。这些

21、井筒垢能使油井停产。因此是防垢和除垢的重点部位。设备垢油井产出液离开井口以后，在经过不同的管线和设备时，要经历不同的压力、温度、流速、停留时间、分离以及几种水又可能重新混合，因此可能会有各种垢盐生成。地面各种设备中的这类结垢统称为设备垢，它会给采油生产带来许多问题：输液管线积垢，管道内径缩小造成阻流；金属设备中的积垢常是“点状”的，这能引起严重的点腐蚀，造成设备穿孔；在加热装置中，炉内的输液管因垢堵使加热效率降低等。设备垢不仅威胁着正常的采油生产，而且设备垢引起的腐蚀、坏损、除垢、维修等造成的经济损失将增大采油成本。2.2、油田实际应用中主要结垢点结垢是流体中所含的成垢离子在外界条件的影响下，

22、离子间建立新的平衡关系过程的必然结果，所以结垢也有其自身的规律性，大量的试验研究和统计资料表明，油田结垢多发生在：1、原油采输过程中热力学条件（温度、压力）明显发生变化的地方。如射孔段炮眼附近，最下部的100米管柱（特别是眼管和泵体）、加热炉或换热器盘管及出口500米管线等。2、两种或两种以上不配伍的流体相混合的地方。如CaCl2水型的产层与NaHCO3或Na2SO4水型的产层合采的单井井下管柱、既有CaCl2水型的产层又有NaHCO3或Na2SO4水型的产层流体相混合的丛式井组管线及站内管网和设备等。3、原油采输过程中流体的流速和流向突然发生改变的地方。如闸门、弯头、收球器、缓冲罐等。2.3

23、、油水井结垢造成的危害由于油田的原油开采已进入了高含水期，随着油田采出液含水的上升，地面系统结垢现象日趋严重，而结垢造成了油井被堵，产液量下降，浪费了能源，严重时造成抽油杆拉断，油井关井，甚至报废。阻碍了原油生产，造成了很大的经济损失。管道结垢后使管道缩径，流通截面积变小，造成压力损失、排量减小及管道堵塞，还会诱发管道局部腐蚀，导致管道漏失频繁，甚至穿孔，造成破坏性事故。为了保证油田的稳产、增产，合理有效地预防、清除结垢，成为油田开发中不容忽视的一项需要解决的现实问题。 在长期的生产作业实践中我们发现，油气田结垢的危害主要反映在两个方面，一是对通道畅通的影响；二是对通道物质的腐蚀。具体表现在如

24、下几个方面：（1）一般地，与水接触的设备管道内表面结垢后，往往还有粘泥附者，可能造成不同程度的堵塞和管道腐蚀。（2）结垢往往使管线的截面积变小，设备的处理能力降低，必然增加输液能力或处理费用，这样既出现减产，又增加成本。（3）地下岩层和油气通道也存在水垢和污物堵塞的麻烦，造成油气产量下降，设施寿命缩短，能耗增加，运转成本上升，甚至使油气井停产，造成较大经济损失。（4）注水系统发生水垢堵塞问题时，垢物和污物、盐类、氧化铁等粘结在一起，造成注水压力上升，流量下降，增加能耗并降低生产能力。（5）化学结垢经常造成生产损失或报废，沉积物会堵塞井眼、油管、阀们、套管射孔，井下泵会发生阻塞，地面管线及设备的

25、运转受到限制。（6）最为严重的是垢物堵塞和腐蚀管道时，压力增加可能出现管道爆炸现象，造成不良后果。下图为华6转站管线结垢照片 由上图可以看出华6转站管线结垢而影响原油正常输运及正常生产。3、防垢技术种类和效果分析从研究中发现油田防垢技术有很多种，大致上可分为化学法防垢技术、物理法防垢技术和工艺法防垢技术。化学法防垢技术的防垢机理是应用化学防垢剂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剂两种方法。物理法防垢技术的防垢机理是应用某些物理仪器设备的功能抑制垢的形成，主要有超声波处理和磁处理两种方法。工艺法防垢技术的防垢机理是改变或控制某些作业工艺条件来破坏或减少垢的生成机会。 防垢化

26、学方法和物理方法主要的区别，前者是加入防垢剂或化学药品，后者则是造成某种条件或改变外界条件来破坏成垢。一、化学法防垢机理化学法防垢是阻止无机盐在溶液和流体通道壁上结晶沉淀，主要手段是采用化学防垢剂。其机理如下：1增溶作用使用水溶性防垢剂（如HEDP，甲叉膦酸），使它能与Ca、Sr、Ba等成垢的阳离子形成可溶性的络合物或鳌合物，增加难溶无机盐在水中的溶解性，从而降低难溶无机盐在管道热金属表面的成垢机会。2分散作用当水溶液中的无机盐生成晶核（亚微晶）而未成为大晶体时，采用聚羧酸阴离子型防垢剂（如聚丙烯酸），由于溶剂化作用，可使其离解的带负电性的聚离子与成垢微晶碰撞，发生物理和化学吸附，呈现分散状态

27、，悬浮在水溶液中不沉淀，进而可随流体一起外排，不会粘附在金属传热表面上生成垢。3静电斥力作用将聚羧酸防垢剂（如聚丙烯酸）溶于水中，因离子化产生的迁移性反离子（HNa+）脱离高分子链区向水中扩散，使分子链成为带电荷的聚离子（-COO-），分子链上带电功能基因相斥而使分子扩张，改变了分子表面平均电荷密度，从而使表面带正电荷的无机盐微晶吸附在聚离子上。当这种吸附不断增加时，可使微晶带上相同电荷，致使微粒间静电斥力增加，阻碍微晶相互碰撞而形成大晶体沉淀下来生成垢。4晶体畸变作用将膦酸或聚羧酸防垢剂加入到水溶液中，因它们对成垢的金属阳离子具有整合作用，在晶格中占有一定位置，可阻碍或干扰无机盐微晶的正常生

28、长，致使无机盐晶格畸变，不能生成大的晶体沉淀。5去活化作用利用膦酸防垢剂本身具有表面活性，对碱土金属产生去活化作用，使水溶液中形成钙垢的晶核数目减少，从而减少生成盐垢的机会。二、物理法防垢机理物理法防垢是阻止无机盐沉积于系统壁上，允许无机盐在溶液中形成晶核甚至结晶，但要求这种结晶悬浮于溶液中不粘附于系统的器壁上。各种物理法的防垢机理可归纳如下：1振散作用当无机盐在水溶液中形成晶核时，采用超声波频率振荡，促使微晶分散而难于或不能生成晶体沉淀，有利于液体流动而不生成盐垢。2震壁作用对于即将形成的无机盐微晶、晶体或沉淀，利用高强声波的强大震动，震掉或击碎松散垢物，易于被流体携带出地面。3电解作用当可

29、能结垢的液流经过设置的高压静电场时，液流发生微电解并生成气体，此时金展电极上的腐蚀产物与垢物生成胶体，从而阻止垢物形成。4磁场效应在可能成垢的水体外加强磁场，可影响水溶液中离子间的吸引力，改变无机盐的结晶条件，阻止晶体析出沉淀。5辐射作用利用水中的无机盐吸收光量子而改变其结构的性质，在流体经过的地方设置辐射处理装置，由脉冲电流产生光量子，促使无机盐形成易于除去的产物。6催化作用利用溶液中存在胶体晶体可阻止垢物形成的原理，在流体经过的地方设置专门设备对流体进行催化，产生胶体晶种防止垢物生成。7转嫁处理在溶液中用晶种来创立大表面以利于无机盐在其上首先结晶，从而将可能形成于金属表面的垢物转嫁到晶种上

30、。3.1、结垢情况介绍华池作业区目前井筒结垢主要分布在华152区块。这三个区块含水高，开采时间长，结垢现象较为严重。其中结垢严重井主要有13口。表3.1 结垢严重井统计序号井号区块作业内容结垢情况1剖10-5华152检串结蜡：井口-400m为2mm结垢：900m以下严重腐蚀：油杆8根以下有腐蚀偏磨：110-131根油管偏磨脏物：轻微2剖10-5华152检串结蜡：轻微结垢：泵上30根结垢严重腐蚀：轻微偏磨：轻微脏物：轻微3剖14-10华152检泵结蜡：井口-400m结蜡3-2mm，400-800m为2-1mm结垢：泵上400m结垢2-1mm腐蚀：轻微偏磨：泵上100m脏物：轻微4剖15-03华1

31、52检泵结蜡：井口-400m为2mm结垢：900m以下严重腐蚀：油杆8根以下有腐蚀偏磨：110-131根油管偏磨脏物：轻微5剖15-03华152检泵结蜡：0-500m结蜡3-2mm，500-800为2-4mm结垢：800m以下，尾管结垢2mm腐蚀：轻微偏磨：泵上100m偏磨脏物：轻微6剖27-04华152检泵结蜡：600-900m为2-3mm结垢：严重腐蚀：泵上15根油管杆腐蚀严重偏磨：轻微脏物：轻微7剖31-3华152检泵结蜡：严重结垢：严重腐蚀：油杆腐蚀偏磨：轻微脏物：轻微8剖33-3华152检泵结蜡：0-500m为3-2mm，500-800m为2-1mm结垢：800m以下为0-1mm腐蚀

32、：轻微偏磨：轻微脏物：轻微9剖34-1华152下压力计结蜡：井口-400m结蜡2-3mm，400-800m结蜡3-1mm结垢：1000m以下结垢1-2mm腐蚀：轻微偏磨：轻微脏物：轻微10剖35-03华152解断脱结蜡：0-500m为3-2mm，500-800m为2-1mm结垢：800m以下0-1mm腐蚀：轻微偏磨：轻微脏物：轻微11剖35-04华15222固定凡尔蜡垢堵12剖35-8华152检泵结蜡：0-500m为3-2mm，500-800m为2-1mm结垢：800m以下0-1mm腐蚀：轻微偏磨：轻微脏物：轻微13剖39-1华152泵卡结蜡：轻微结垢：泵上20根油管结垢为2-3mm腐蚀：轻微

33、偏磨：轻微脏物：轻微3.2、防垢措施及效果分析作业区为尽量控制结垢减少损失，集输系统、注水系统、掺水系统均采取了以化学方法为主的防垢措施：即在井站投加防垢剂，以运行情况看效果不好，分析原因主要有下列几点：a 药剂投加无法完全适应水体性质和水量的变化。目前药剂投加采取定点定量方式，无法完全适应水体性质和水量的变化，因此加药效果得不到保证。b 药剂防垢不能适应油气混合液井站所加的防垢剂其防垢机理主要是增溶作用，但由于外输管线较长，在仅有一个加药点的情况下，经过诸多流程后，尤其是不同层位采出液混输后，因水不配伍及温度压力的变化导致离子失衡，成垢离子在粗糙的管壁上极易沉积生成垢，而投加的阻垢剂针对这种

34、复杂多变的结垢情况缺乏强的适应能力，药剂防垢不适应温度、压力性质频繁变化的油水混合液系统。3.3、防垢措施中存在的问题1、各站在建站时未安装结垢观察短节，对结垢速度和防垢效果缺乏直观的判断方法。2、结垢的预防和治理工作目前在我厂总体上处于被动地位，只是当油井因结垢减产或被迫停产后才采取措施，工作滞后，无预见性。3、对油管杆及深井泵结垢的清除以及修复再利用工作因缺乏必要的设备和手段而未开展，目前每年因结垢而报废的油管杆及深井泵造成很大的资源浪费。4、磁防垢4.1、应用磁防垢措施优势通过对现今油田污水性质及结垢原理进行研究,发现油田水结垢是个复杂的过程,受许多因素的影响。对于井口加阻垢剂防垢措施分

35、析：人为因素影响大，难以保证定时定量的连续加药；药剂易粘附在油套管壁上，药效不能得到很好地发挥；井下有封隔器的井，不能从油套环空投加阻垢剂。对于井下下固体防垢器防垢措施分析：防垢器起下不方便，换药比较困难；药剂的筛选比较困难；成本比较高，不利于油田的高效开发。对比上述防垢措施,电磁防垢除垢以其投资少、见效快等优点，电磁防垢除垢将直流脉冲技术和变频原理相结合起来，通过不同频率范围电磁场的扫描，使水及水中的各种粒子都能受到电磁场作用，脉冲磁场对比上述防垢措施，产生的效应更为明显，大大提高了电磁场能量的传递效率和水处理效率，从而具有良好的防垢除垢功能。对电磁防垢除垢应用情况、实验机理及其作用的影响因

36、素进行了深入研究,为下一步开展防垢除垢试验研究奠定了基础。 设计并组装了一套可靠实用的实验系统。通过模拟油田采出水混合结垢,采用电磁变频技术,改变不同的影响参数,研究磁场强度、溶液温度、溶液表面张力、溶液电导率。溶液结垢量变化及溶液中存在的离子分别对电磁变频阻垢的影响。 在实验的动态热阻法中,结垢诱导期是一个影响结垢的重要因素。通过分析不同参数条件及电磁防垢作用下的结垢热阻曲线,发现各参数对电磁防垢效果影响各不相同。通过实验验证了变频阻垢的效果得出了各参数对其的影响效果。对结果进行了评价分析,对今后的实践应用具有指导作用。4.2、磁防垢原理分析磁场效应：在可能成垢的水体外加强磁场可影响水溶液中

37、离子间的吸引力，改变无机盐的结晶条件，阻止晶体析出沉淀。4.2.1、磁场效应的磁率净化磁场效应用于水溶液的过滤分离是利用高梯度的磁场来实现的,其中既有电磁场也有永磁场。电磁场中的电磁过滤技术主要依靠高梯度的电磁过滤器,以导磁的不锈刚毛作过滤基质时,由于液体中的悬浮杂质对刚毛的磁力作用大于水流阻力和重力作用,悬浮杂质被截留在刚毛基质上,便于水溶液分离达到澄清水的目的;在切断磁路后、磁力消失被刚毛基质捕集到的杂质很容易地被水反洗下来。4.2.2、磁场效应对水体的絮凝、吸附等物理化学过程的强化作用在施加磁场作用后,废水体系的电势下降、反应速度加快从而提高了絮凝和除砷的速度,同时提高了砷的去除率和硫化

38、剂的利用率。分析其机理认为磁场具有使复杂的大分子体系变为简单的分子效应,提高了分子反应活度,即促进了二价硫负离子直接与三价砷正离子的作用几率,使除砷效果得到了改善 。4.3、电磁场防垢实验4.3.1、电磁场对溶液表面张力的影响由于构成物质的具有电性质结构的分子、原子等粒子在做不停的振动。当其内部加一个与其自然频率相同的电磁场时，分子因固有的振动而受到脉冲电磁场的作用后发生自感应共振，当采用的频率不同时，表面张力的变化程度也不同。另外在采用电磁场处理水的过程中，由于增大了水分子的电偶极矩，增强了水分子的定向极化程度，改善了水的极性状态，增加了水中的储能，液体表面自由能也随之增大，所以表面张力也是

39、增大的。由于电磁场处理时，对水以及水溶液的内能等的影响具有多极值特征，表面张力的变化幅度除了与水样的类型、性能有关外，还受到电磁场强度、方向、梯度、水样的流速、以及温度等条件的影响，因此也会出现表面张力的改变与强度呈现多极值关系。4.3.2、电磁场处理对溶液电导率的影响电导率产生了较明显差异，磁化后的溶液体系较未磁化的电导率低，说明磁化后的溶液产生的沉淀多，磁化20min的溶液电导率基本达到最低值；磁化后的混合溶液体系较未磁化的电导率高，说明磁化后的溶液产生的沉淀少，磁化30min的溶液电导率达到最高值；从中我们可以看出磁化后的溶液在放置24h后仍有效果，证明磁处理具有一定的“记忆效应”，同时

40、磁处理的“防垢、抑垢”效果与溶液的种类和性质有关，在混合溶液体系中能达到“抑垢”效果，而在同种溶液体系中反而促进了垢的生成。水之所以有电导率是由于水中所含杂质所致。水分子将杂质分子水解成正负离子，这些正负离子再与水分子结合成一个大的带电粒子，从而形成了载流子。处理后水的电导率升高，说明电磁场处理促进了水对杂质的溶解作用，使水中离子数目增加。变化的原因在于电磁场处理会破坏水中原有的结构，使较大的缔合水分子集团变成较小的缔合水分子集团，甚至是单个的水分子，水分子的活性得到提高，溶解性能进一步提高，因而更容易使杂质分子水解，从而形成更多的离子，这样就增大了水的导电性。4.3.3、电磁场处理对结垢量变

41、化的实验研究频率与结垢率的关系曲线如图4-2所示，在实验中为便于比较不同频率的脉冲电磁场处理后溶液的变化程度，定义结垢率的评价指标。式中：无电磁场作用时烧杯的结垢量；有电磁场作用时烧杯上的结垢量。>0，说明处理使该参数变大；<0，说明处理使该参数变小，并由此可以看出电磁场处理对该评价参数影响效果的百分比。表4.2 电磁场处理水样前后的烧杯结垢量变化数据表水样选用频率/kHz结垢前烧杯重量/g结垢后烧杯重量/g结垢量/g结垢率/%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图4.1 电磁场处理油田水结垢率与频率的关系曲线以上的实验数据表明，脉冲电磁场具有防垢、除垢效应。水溶液经外加电磁场作用后，化学成分基本不变，但是电磁场的物理作用影响了水垢的结晶过程，阻碍了水垢的生长和沉积。4.4、电磁场防垢实验的优缺点磁防垢试验表明，该项技术可降低结垢速度，延长清垢周期。脉冲电磁场水处理将直流脉冲技术和变频原理相结合起来，通过不同频率范围电磁场的扫描，使水及水中的各种粒子都能受到电磁场作用，脉冲磁场与恒定磁场或连续磁场相比，产生的效应更为明显，大大提高了电磁场能量的传递效

43、率和水处理效率，从而具有良好的防垢除垢功能。虽然变频电磁场比固定磁场有很大的优势，但本实验装置也有它的不足之处。我们的扫频场处理水的类型较多，但是在一定的频率范围内，一种水质只适合某一个固定频率。而我们这种处理器产生的电磁场是一个在一定范围内变化的磁场，对处理水时效率就不一定是最佳的，要产生最佳效果，我们还可以更进一步使处理器能够自动选频。5、磁防垢技术的实际应用情况介绍1可减缓输油泵的结垢现象 岭一增3号输油泵于2010年5月21日起运转2000h后，拆开检查，平衡盘前端第一节结垢厚度已达2mm，量后一段平均结垢厚度达3.5mm。每次清垢都要将泵解体，放在稀盐酸溶液里浸泡，将垢溶解掉。201

44、2年7月10日将内径200mm的内磁直接接触式防垢器一套，安装在4号输油泵进口管线上，到2012年9月18日，该泵已运转2000h。将泵拆开检查：从平衡盘里面取出块垢样品测量，其平均厚度为1.2mm，从平衡盘外面取下10块垢样品测量，其平均厚度为1.22mm，并且垢质松软，轻轻一刮就掉，结垢速度比原来慢一倍。2可延长缓冲罐旋转阀结垢周期岭3转油站1、2号卧式缓冲罐，日输液量1200t以上，综合含水率70，罐出口旋转阀结垢严重，每使用56个月，阀板转不动，就要除垢一次。2011年11月28日，把一组8块的WC-1防垢器装在旋转阀处。到2012年9月23日，1号旋转阀转不动，2号旋转阀还继续使用，

45、检查一号旋转阀结垢情况：测量l1块垢样品，平均结垢厚度1.72mm，并且垢质松软，延长清垢期一倍。3可降低加热炉结垢速度脱水场加热炉，日加热液量2000t，2009年安装使用，因结垢严重，进口压力0.4MPa，出口压力0.3MPa，耗能大。不得不将结垢最严重的2号加热炉更换了新炉子。检查旧炉子结垢情况： 内径150mm的管子，结垢厚度达4050mm。2012年3月18日，将2、3号加热炉，装上WC-2防垢器，到2013年6月，当2号加热炉改换高效节能炉时，检查换下炉子的结垢情况：测量加热炉管20块垢样品，平均厚度0.65mm，加热炉出口沉降管测量29块垢样，最厚11.4mm，最薄4.9mm，平

46、均6.87mm。4可抑制水套炉中垢的聚积华5转日产液量40t，综合含承率50%，2001年投产，因水套炉结垢严重，无法正常运行。到2010年10月，新装水套炉管线堵塞，集油管线回压由正常的04MPa，上升到12MPa不能正常生产，不得不又换了1台水套炉和300m集油管线。检查结垢情况是：内径l00mm管线平均结垢28mm，弯头处堵塞得仅剩25mm的孔且垢质坚硬。经室内分析垢主要成份为CaCO3、Ca(HCO3)2、MgCO3、MgSO4等。当年11月5日，将100mm内磁直接接触式防垢器，安装在水套炉进口管线上。2011年5月19日，在该集油管线上取样化验，进口水样Ca2+的含量为511.02

47、mg/L ，Mg2+的含量为42535mg/L，出口空白样加热后Ca2+的含量为43388mg/L，Mg2+的含量为365.99mg/L，失钙镁率分别为13.1%和14%。出口样经磁化加热后，Ca2+的含量为496.99mg/L，Mg2+的含量为369.99mg/L，失钙镁率分别为2.7%和13%。2011年l1月,将使用一年的水套炉解剖检查：发现内径100mm 管子，结了二层垢，外层平均厚度5mm，垢质松软,内层平均厚度2.5mm，垢质较硬，累计厚度7.5mm，比原来减少了3倍多。目前在华池作业区共增加4套磁防垢装置,针对已经结垢的较严重四口井（胡34-29、胡170-175、胡157-49、元170）增加磁防垢装置。胡34-29井结垢较为严重，泵上300m垢厚2-3mm。该井于2012年9月9日安装磁防垢装置，2013年2月14日检泵，起出井下管杆发现，垢厚1.5-2.0mm，磁防垢器的效果明显。经过几年实践，采油二厂在磁防垢方面取得了一定效果，共减少清垢28次，少更换加热设备6台，减少了频繁除垢、更换设备等大量工作，同时也减少了人员的劳动工作量，并创下了一定的经济效益。6、磁防垢措