原穩換熱器堵塞機理

大慶油田天然氣分公司

原穩換熱器堵塞機理

郭大龍大慶油田天然氣分公司

杏九原穩換熱器堵塞嚴重的主要原因是采油廠來油品質差，具體體現在瀝青質含量高、無機物成分含量高、原油含水高。采取如下措施降低因油品品質差對換熱效率的影響：老化油不進入原穩裝置，直接與穩后原油混合外輸；通過改變換熱器折流板間距，試驗原油流速對防沉積的影響；采用碳鋼和拋光不銹鋼兩種材質管束，試驗不同管束材質的防沉積效果；進一步試驗無膜技術對原油高含水時原穩適應性的效果。

原穩換熱器；堵塞；瀝青質；無機物組分；原油含水

1 堵塞形成機理

（1）瀝青質的沉積。由于瀝青質與原油中其他組分的不相容性，導致原油中的瀝青質非常不穩定。當有金屬離子存在時，會促進瀝青質在傳熱表面沉積，并發生一系列化學反應，縮合成焦炭，逐漸降低換熱器的換熱效率。

（2）酸不溶物顆粒物質的沉積。由于來油中含有顆粒雜質，而這些雜質在油中不溶解，它們隨著油流動并逐漸在管壁上沉積。沉積后，其他物質會以沉積處物質為核心迅速發生化學反應，促進酸不溶物顆粒物質的沉積。

（3）硅鋁垢的生成。鈣鎂離子的存在促進了硅垢的生成，這也是為什么初期會出現硅垢含量高隨后又降低的原因。因為硅垢的形成需要一個誘導期，即需要鈣鎂垢生成，之后以其為核心形成硅鋁垢。隨著溫度的逐漸升高硅鋁垢的結垢趨勢也變得較為嚴重。

（4）鐵垢的形成。高溫條件下乳化態水轉為自由水，促進了管線腐蝕，將管道中的鋼鐵氧化，使其形成鐵的氧化物及氫氧化物等。當管道局部結垢時，其熱負荷很高，該部位的金屬表面與其他各部分的金屬表面之間會產生電位差。熱負荷很高的區域，金屬表面因電荷集中而帶負電。這樣，帶正電的氧化鐵微粒就向帶負電的金屬表面聚集，形成氧化鐵垢。

（5）聚合物的影響。聚合物的影響具有雙重性，溫度低時可降低油黏度，減緩顆粒物質的沉積；溫度高時對油黏度有一定的影響，前期無法沉降顆粒物質致使顆粒全部在末端沉積，加劇了換熱器末端的堵塞。

2 堵塞原因

根據東油庫來油以及換熱器堵塞物化驗分析可知，杏九原穩換熱器堵塞嚴重的主要原因是采油廠來油品質差，具體體現在以下幾點：

（1）瀝青質含量高。杏九原穩換熱器堵塞物中瀝青質含量為6.78%，遠高于東油庫的瀝青質含量。分析認為可能是來油中有老化油組分摻入，導致油品變差。

（2）無機物成分含量高。換熱器堵塞物中SiO2含量10.7%、酸不溶物12.1%，無機物成分中的鈣8.1%、鐵9.9%、鎂2.3%、鋁4.3%等均高于東油庫。這是因為該區塊有三元復合驅油堿劑，SiO2在高pH值驅油體系中被大量溶解，造成液體中Ca2+、Mg2+、Ba2+等二價金屬陽離子及SiO42-濃度的增加，而這些金屬離子被原油帶入換熱器，很容易與SO42-、CO32-、SiO42-等酸根離子結合形成沉淀，加劇了化學腐蝕。

（3）原油含水高。高含水原油進入換熱器加熱時會從乳化態轉為自由態，促進離子溶解，進一步加劇管線結垢。

3 結論及建議

（1）針對瀝青質含量高問題，建議與采油廠協調，使老化油不進入原穩裝置，直接與穩后原油混合外輸。

（2）2014年已在杏九原穩科研立項，通過改變換熱器折流板間距，試驗原油流速對防沉積的影響；通過采用碳鋼和拋光不銹鋼兩種材質管束，試驗不同管束材質的防沉積效果。

（3）針對原油含水高問題，在東油庫原穩裝置中檢測原油含水，并自動控制緩沖罐和穩定塔液位，進一步試驗無膜技術對原油高含水時原穩適應性的效果。

（欄目主持 樊韶華）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.7.075