基于電磁場的除垢和防垢技術研究

張偉 劉俞江 劉曉斌

摘 要：以油田開采中應用的傳統除垢防垢技術為基礎，開展了電磁場形式的除垢防垢技術，意在實現讓油田注水管線少結垢，延長注水管線壽命，保證注水壓力正常及管徑正常的目的。線分析了技術的獨特和創新之處，探討了研究方法和路線，評價了研究結果。

關鍵詞：電磁場;除垢防垢技術;研究

采油廠井區（區塊）注水過程中，回注污水處理后雖然水質相對穩定，但注水管線中仍然存在結垢和注水管線較為嚴重腐蝕現象。因為沿途管線腐蝕和結垢導致管網注水調配困難，系統能耗增大，并影響配注量和最終注入儲層的水質。因此，應當采取有效的除垢和防垢技術，避免水管線腐蝕問題，提高石油開采質量。

1 電磁場的除垢和防垢技術的機理和優勢

1.1 技術機理

優化儀產生針對水中各種分子及離子的一個優化能量場，使水中的鈣離子和硫酸根離子結合生成雯石晶體而不是方解石。雯石顆粒很小，粘附性極弱，呈松軟絮狀懸浮于水中，極易被水流帶走，從而達到防止結垢的目的。該能量場同時破壞了水分子間的氫鍵，大分子團被打碎，形成自由水分子，使水的溶解度和導電性大大增強，水垢中的碳酸鈣等成分逐漸溶解回水中，使硬水垢變松軟，在水流的不斷沖刷下脫落并帶走，從而起到除垢的作用。

1.2 技術優勢

根據上述技術機理，研制成優化儀，有著以下優勢。

功能齊全，針對性強：多功能水（油）分子動態優化儀具有防垢、除垢和防蠟、除蠟的主要功能，同時還具有降低原油流動粘度等功能。

安裝方便，運行費用低：將儀器直接安裝在工作對象外表面上，不需要割開管線、設備或機械打孔，因此不影響正常生產;儀器自動安全運行，不需要人員值守維護，運行費用每天僅7-10元電費，十分低廉。

動態可調，自動控制：油氣生產及生活中不同條件下油、氣、水的溫度、粘度、硬度、pH值以及組份、流量各不相同，生產動態是在不斷變化的，有時甚至相差很大，因此流體分子的結構以及能量狀態參數也處在不斷改變之中。

有效時間長，作用范圍大：由于儀器穩定性能高，抗干擾能力強，有效使用時間長達5年;每臺儀器控制影響范圍大，可對5-10km長的管線起到作用，可見其性價比高。

工作目標多，應用領域廣：儀器對各種不同性質的油、氣、水流體都有明顯效果，如稠油、稀油、揮發油、凝析氣以及各種類型的工業和生活用水等。

在油氣田上可以應用在：注水管網及設備、各種鍋爐、加熱站、摻水管線以及生活用水和取暖系統;還可應用于輸油、氣管線、油氣集輸站點、聯合處理站等處。

2 技術路線和實驗方法

技術路線：電磁感應水處理技術，采用特定頻率范圍電流，高頻功率電磁場作用于流經管道的流體。電磁場作用下氫鍵締合大水分子團變成單個的極性水分子，密度、黏度、滲透能力、表面張力、氣溶性、離子水合作用、膠體電位等發生變化，成垢離子水化膜加厚、成垢趨勢減緩;活性水溶解原有垢層，滲入原有垢層后在恢復締合大水分子團結構過程中的體積膨脹促使垢層松動、脫落;成垢離子（如Ca2+、CO32-）在電磁場誘導作用下形成文石、球霰石“水渣型”軟垢。同時，可輔助或大功率下直接殺滅SRB、IB、TGB等細菌。

實驗方法：對于油田運行管網，尤其是注水系統管網，造成堵塞的垢類包括無機垢和生物膜有機垢。由于管道流體的特殊性，個別地區水質處理不達標會導致嚴重的無機垢堵塞，而相應的有機垢則很大程度上是由SRB等產生的代謝生物膜所引起的。垢層的存在又為菌落的繁殖提供了條件，并影響到化學殺菌效果。此外，在金屬電化學腐蝕作用下，以SRB為代表的菌落的代謝作用還會產生陰極去極化作用，加劇管道的腐蝕。針對此，采用電磁感應水處理技術，預期能明顯減輕注水管線的結垢情況，降低注水管網系統能耗，改善配注條件，同時減輕儲層污染。

3 實驗結果分析

以某油田為實驗對象，得到實驗結果。未使用電磁感應水處理設備前，運行40天，摻水進口掛片1結垢速率0.000156g/mm2.d，摻水出口掛片2結垢速率為0.000153 g/mm2.d，均較高。使用電磁感應水處理設備第一周期40天后，掛片1的結垢速率下降為0.000019 g/mm2.d，降低了7倍之多，掛片2結垢速率下降為0。使用電磁感應水處理設備第二周期61天后，掛片1的結垢速率下降為-0.000078g/mm2.d，掛片2的結垢速率下降為-0.000021g/mm2.d。運行第三周期20天后，掛片1和掛片2的結垢速率都為0。從結垢速率和質量變化趨勢上分析，電磁感應水處理設備運行3個周期，防垢和除垢作用都十分明顯。應用該技術后，預期能明顯減輕注水管線的結垢情況，降低注水管網系統能耗，改善配注條件，延長管網運行壽命，減少檢修與維護工作量，同時減輕儲層污染。

4 結束語

綜上所述，應用電磁除垢防垢技術后，運用電磁原理打亂水的結垢分子，使油田注水管線少結垢，延長注水管線壽命，保證注水壓力及管徑的正常，注水管線安裝新型電磁除垢防垢裝置后管線與沒安裝新型電磁防垢除垢裝置之前管線相比結垢速率減緩30%以上。明顯減輕注水管線的結垢情況，降低注水管網系統能耗，改善配注條件，延長管網運行壽命，減少檢修與維護工作量，同時減輕儲層污染。

參考文獻：

[1]肖曾利，蒲春生.磁防垢技術及應用發展現狀[J].斷塊油氣田，2010，17（1）.