變掃頻電子除垢技術(shù)的研究與應(yīng)用

王 輝

中油遼河油田公司，遼寧 新民 110316

0 引言

沈陽(yáng)油田原油特有的物性使原油集輸系統(tǒng)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(tài)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(tǒng)中幾乎所有管線都存在不同程度的結(jié)垢現(xiàn)象，而且邊臺(tái)區(qū)塊結(jié)垢尤為嚴(yán)重。

目前現(xiàn)場(chǎng)除垢比較常用的措施是化學(xué)藥劑處理，但是由于處理難度大，處理費(fèi)用高，而且還存在較大的安全隱患，為了能有效解決結(jié)垢后造成的危害，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行電子除防垢試驗(yàn)，并為下一步全面推廣提供試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

1 工作原理及技術(shù)特點(diǎn)

變掃頻電子除防垢器與常規(guī)電磁技術(shù)（高頻、永磁、超聲波）不同的超掃頻電路，成功達(dá)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(xué)除垢與分子物理除垢的優(yōu)勢(shì)于一體。

產(chǎn)品的核心是一個(gè)超掃頻信號(hào)發(fā)生器，由多級(jí)信號(hào)電路構(gòu)成，可以產(chǎn)生在特定頻率范圍內(nèi)高速振蕩的可調(diào)信號(hào),信號(hào)通過特殊纏繞的信號(hào)線纜傳導(dǎo)至管道，在管道內(nèi)部產(chǎn)生一個(gè)分子力動(dòng)態(tài)干擾場(chǎng)（ADDMF信號(hào)場(chǎng)），作用于管道中的流體和溶于其中的溶鹽分子，產(chǎn)生一種核化效應(yīng)。

這種核化效應(yīng)可以改變流體中溶鹽正負(fù)離子的電化學(xué)特性和物理特性，破壞流體中溶鹽正負(fù)離子之間的結(jié)合力，從而改變?nèi)茺}正負(fù)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(chǎn)生管垢。

由此還產(chǎn)生一個(gè)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(huì)逐漸溶解，并溶回到水中，從而實(shí)現(xiàn)清除已有水垢的目的。

這種作用不會(huì)改變管道中流體的成分，也不會(huì)對(duì)周圍環(huán)境造成污染，有利于環(huán)境保護(hù)。

2 推廣情況及成果

在三個(gè)采油作業(yè)區(qū)8座計(jì)量站安裝了8臺(tái)套變掃頻除垢設(shè)備，其中一區(qū)2套，二區(qū)3套，四區(qū)3套。

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

因此，研究結(jié)垢主要是考慮影響成垢反應(yīng)的反應(yīng)平衡的敏感因素，即反應(yīng)系統(tǒng)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(yīng)平衡的移動(dòng)，進(jìn)而對(duì)垢沉淀生成影響。

以下對(duì)沈陽(yáng)采油廠采用電子除垢器處理前后水樣進(jìn)行分析：

參照標(biāo)準(zhǔn)：SY/T5523—2000油田水分析方法;

水樣來源：沈陽(yáng)采油廠8座計(jì)量站;

分析內(nèi)容：Ca2+（Mg2+、Ba2+、Sr2+)離子含量的測(cè)定；

堿度，即CO32-、HCO3-、OH-含量的測(cè)定。

標(biāo)準(zhǔn)溶液：EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液,CEDTA＝0.0101mo1/L

硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液，CH2SO4＝0.0124mo1/L

2.1 離子含量分析數(shù)據(jù)

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(qū)21計(jì)分別為0、0、1617.7、118.6；23計(jì)分別為 0、0、1616.8、117.6；27計(jì)分別為 0、0、1301.4、148.3；四區(qū)31計(jì)分別為0、0、1302.4、147.2；32計(jì)分別為0、0、1302.5、150.3；34計(jì)分別為0、0、1304.5、151.5；一區(qū)15計(jì)分別為 46.1、0、1394.3、154.3；16計(jì)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(jì)的總硬度，Ca2+(Mg2+Ba2+Sr2+)]。

處理后水樣及對(duì)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(duì)比、增加百分比順序二區(qū)21計(jì)分別為 0、0、1627、141.2、22.6、19.1；23計(jì)分別為0、0、1626.8、137.1、19.5、16.6；27計(jì)分別為0、0、1320.2、171、22.7、15.3；四區(qū)31計(jì)分別為 0、0、1322.1、165.3、18.1、12.3；32計(jì)分別為0、0、1320.5、178.2、27.9、18.6；34計(jì)分別為0、0、1324.4、177.9、26.4、17.4；一區(qū) 15計(jì)分別為44.4、0、1400.3、172.5、18.2、11.8 ；16 計(jì)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(duì)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(duì)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(jié)垢消耗的離子量減少，同時(shí)部分垢分解產(chǎn)生一些離子。

2）總堿度變化情況

總堿度包含HCO3-、CO32-、OH-三項(xiàng)指標(biāo)，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(zhuǎn)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(fā)生了非常規(guī)變化。

3 經(jīng)濟(jì)效益分析

安裝8臺(tái)套除垢裝置，投入資金46萬元。設(shè)備安裝前一區(qū)15計(jì)和16計(jì)兩座計(jì)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(gè)月，年酸洗費(fèi)用54萬元，設(shè)備安裝后緩蝕阻垢劑使用量降至5噸，預(yù)計(jì)年可節(jié)約藥品及酸洗費(fèi)用95.8萬元。

4 結(jié)論

1）為摻水系統(tǒng)除垢、防垢提供新途徑；

2）規(guī)模實(shí)施后可提高摻水系統(tǒng)效率，降低能耗，降低生產(chǎn)成本。