變掃頻電子除垢技術的研究與應用

王 輝

中油遼河油田公司，遼寧 新民 110316

0 引言

沈陽油田原油特有的物性使原油集輸系統需要污水伴熱，伴熱溫度基本都在80℃～85℃左右，由于污水的礦化度和硬度較高（常溫狀態下平均硬度129.2mg/L，平均礦化度5054.9mg/L，加溫至80℃后，總硬度151.55mg/L，總礦化度5534.9mg/L），使污水系統中幾乎所有管線都存在不同程度的結垢現象，而且邊臺區塊結垢尤為嚴重。

目前現場除垢比較常用的措施是化學藥劑處理，但是由于處理難度大，處理費用高，而且還存在較大的安全隱患，為了能有效解決結垢后造成的危害，現場進行電子除防垢試驗，并為下一步全面推廣提供試驗數據。

1 工作原理及技術特點

變掃頻電子除防垢器與常規電磁技術（高頻、永磁、超聲波）不同的超掃頻電路，成功達到了影響溶液中水分子和面垢粒子間的作用的目的，融分子化學除垢與分子物理除垢的優勢于一體。

產品的核心是一個超掃頻信號發生器，由多級信號電路構成，可以產生在特定頻率范圍內高速振蕩的可調信號,信號通過特殊纏繞的信號線纜傳導至管道，在管道內部產生一個分子力動態干擾場（ADDMF信號場），作用于管道中的流體和溶于其中的溶鹽分子，產生一種核化效應。

這種核化效應可以改變流體中溶鹽正負離子的電化學特性和物理特性，破壞流體中溶鹽正負離子之間的結合力，從而改變溶鹽正負離子之間以及溶鹽分子與其他任何表面之間的粘附特性，阻止流體中的溶鹽沉積產生管垢。

由此還產生一個特殊效果，就是流體中溶鹽的溶解度有所提高，已生成的管垢也會逐漸溶解，并溶回到水中，從而實現清除已有水垢的目的。

這種作用不會改變管道中流體的成分，也不會對周圍環境造成污染，有利于環境保護。

2 推廣情況及成果

在三個采油作業區8座計量站安裝了8臺套變掃頻除垢設備，其中一區2套，二區3套，四區3套。

結垢的過程是一定濃度的成垢離子在一定的物理化學條件（如壓力、溫度）和設備表面狀況下結晶與聚集的過程。

因此，研究結垢主要是考慮影響成垢反應的反應平衡的敏感因素，即反應系統中離子含量(主要為Ca2+、Mg2+、Ba2+、Sr2+、HCO3-、CO32-、SO42-等成垢離子)、溫度、壓力、pH值等因素的變化所引起的反應平衡的移動，進而對垢沉淀生成影響。

以下對沈陽采油廠采用電子除垢器處理前后水樣進行分析：

參照標準：SY/T5523—2000油田水分析方法;

水樣來源：沈陽采油廠8座計量站;

分析內容：Ca2+（Mg2+、Ba2+、Sr2+)離子含量的測定；

堿度，即CO32-、HCO3-、OH-含量的測定。

標準溶液：EDTA標準溶液,CEDTA＝0.0101mo1/L

硫酸標準溶液，CH2SO4＝0.0124mo1/L

2.1 離子含量分析數據

處理前水樣按CO32-（mg/L）、OH-（mg/L）、HCO3-（mg/L）、總硬度Ht（mg/L）順序二區21計分別為0、0、1617.7、118.6；23計分別為 0、0、1616.8、117.6；27計分別為 0、0、1301.4、148.3；四區31計分別為0、0、1302.4、147.2；32計分別為0、0、1302.5、150.3；34計分別為0、0、1304.5、151.5；一區15計分別為 46.1、0、1394.3、154.3；16計分別為 42.4、0、1395.3、155.4。總硬度平均值142.9。[總硬度Ht:指以Ca+計的總硬度，Ca2+(Mg2+Ba2+Sr2+)]。

處理后水樣及對比分析按CO32-（mg/L）、OH-（mg/L）、HCO3-（mg/L）、總硬度Ht（mg/L）、Ca2+、Mg2+離子濃度對比、增加百分比順序二區21計分別為 0、0、1627、141.2、22.6、19.1；23計分別為0、0、1626.8、137.1、19.5、16.6；27計分別為0、0、1320.2、171、22.7、15.3；四區31計分別為 0、0、1322.1、165.3、18.1、12.3；32計分別為0、0、1320.5、178.2、27.9、18.6；34計分別為0、0、1324.4、177.9、26.4、17.4；一區 15計分別為44.4、0、1400.3、172.5、18.2、11.8 ；16 計分別為 43.4、0、1403.2、174.4、19、12.2。總硬度平均值164.7，Ca2+、Mg2+離子濃度對比平均值21.8，增加百分比平均值15.3。

2.2 水樣分析說明

1）Ca2+、Mg2+離子濃度變化情況

由對比看出，處理前后Ca2+、Mg2+離子濃度有明顯變化，這表明處理后結垢消耗的離子量減少，同時部分垢分解產生一些離子。

2）總堿度變化情況

總堿度包含HCO3-、CO32-、OH-三項指標，處理后水樣中的HCO3-含量明顯上升，這表明有溶垢作用，一般所說的溶垢，是指CaCO3被轉化為Ca(HCO3)2，Ca(HCO3)2分解為Ca2+和HCO3-，水樣中HCO3-含量上升，說明溶液的物化性能發生了非常規變化。

3 經濟效益分析

安裝8臺套除垢裝置，投入資金46萬元。設備安裝前一區15計和16計兩座計量站月度使用緩蝕阻垢劑15t，其余6座井站平均酸洗周期3個月，年酸洗費用54萬元，設備安裝后緩蝕阻垢劑使用量降至5噸，預計年可節約藥品及酸洗費用95.8萬元。

4 結論

1）為摻水系統除垢、防垢提供新途徑；

2）規模實施后可提高摻水系統效率，降低能耗，降低生產成本。