油水管線清洗技術(shù)介紹 （氣脈沖清洗技術(shù)）
一、概述
1、管垢概述
油田進(jìn)入中后期開發(fā)后，含水逐步上升，在采出的水中含有較高的成垢離子如鈣、鎂、鋇、鍶等。這些離子的存在，導(dǎo)致了管道和設(shè)備在不同程度上存在CaCO3 、MgSO4 、BaSO4、SrSO4的結(jié)垢問題。由于管道結(jié)垢（結(jié)垢厚度一般在5mm～20mm之間），造成管道內(nèi)徑縮小，甚至堵塞管道，嚴(yán)重影響了油田的正常生產(chǎn)。致使有些管道用了很短的時(shí)間就要報(bào)廢更換。這在很大程度上加大了油田開采成本，降低了經(jīng)濟(jì)效益。
2、油田結(jié)垢機(jī)理
在油田生產(chǎn)過程中，垢的形成遠(yuǎn)比日常生活中要復(fù)雜的多，但管道的結(jié)垢一般可以分成下面四步：
**步：水中的成垢離子結(jié)合形成溶解度很小的鹽類分子：
Ca2+＋SO42→CaSO4
Ba2+＋SO42→BaSO4
Ca2+＋CO32→CaCO3
第二步：由于結(jié)晶作用，使上述鹽類分子間相互結(jié)合排列并形成微晶體，產(chǎn)生晶?；^程，生成晶核。
第三步：大量的離子以晶核為中心，逐漸形成晶體方塊，長大后的晶體方塊沉積到管壁上，形成了致密的垢層。
第四步：由于不同的條件，形成不同產(chǎn)狀的結(jié)垢。
3、碳酸鹽結(jié)垢機(jī)理
從油田垢樣分析，碳酸鹽的垢主要以鈣、鎂離子與碳酸根或碳酸氫根結(jié)合而形成的，反應(yīng)式如下：
Ca2+＋CO32→CaCO3↓
Ca2++ 2HCO3= CaCO3↓＋CO2↑+ H2O
Ｍg2+＋2HCO3=ＭgCO3↓＋CO2↑+ H2O
碳酸鹽垢是油田生產(chǎn)過程中*為常見的一種沉積物。在25℃，溶解度0.053g/L。隨著溫度的升高，溶解度逐步降低，在地面系統(tǒng)中，由于溫度升高，壓力降低，溶解度降低，使CaCO3沉淀增加。
4、硫酸鹽結(jié)垢機(jī)理
油田硫酸鹽類型的垢主要有CaSO4、BaSO4和BrSO4，從現(xiàn)場調(diào)查來看，以CaSO4*為多見。硫酸鹽從水中沉淀的反應(yīng)如下：
對于CaSO4垢，在38℃以下時(shí)，生成物主要為石膏CaSO4·2H2O，超過這個(gè)溫度主要生成硬石膏CaSO4，有時(shí)還伴有半水硫酸鈣CaSO4·1/2H2O。硫酸鹽垢的形成主要是由于兩種不相容的水相互混合，如不同水型的油井產(chǎn)出液在計(jì)量（轉(zhuǎn)油）站混合，都可能產(chǎn)生硫酸鹽結(jié)垢。
5、腐蝕垢的結(jié)垢機(jī)理
如油田硫化氫含量在50～150mg/L之間，遠(yuǎn)高于正常含量（0～10mg/l），污水溫度在（ 55℃～70℃以上 ），更加劇了硫化氫的腐蝕程度。硫化氫引起腐蝕主要是硫化氫與鐵反應(yīng)，由于條件和環(huán)境的不同，將產(chǎn)生多種晶體形成的腐蝕產(chǎn)物硫化鐵，其通式一般表示為FexSY，如FeS2和FeS，當(dāng)有氧存在時(shí)，氧和鐵反應(yīng)生成Fe2O3、Fe3O4等，這些結(jié)晶體在適宜的環(huán)境下在管道內(nèi)沉淀，形成垢。
6、其它沉積物
油田回注污水雖然經(jīng)過處理，但其中仍中含有少量的油滴及懸浮物，在管道內(nèi)流動(dòng)過程中，逐步沉淀在管道內(nèi)或黏附在管道內(nèi)壁結(jié)成的垢上，日積月累逐步堵塞管道。
7、結(jié)垢的影響因素
油田油水管線成垢的影響因素很多，不但有物理化學(xué)的因素，還有流動(dòng)過程中的因素。
1）成垢離子的濃度
在過去的試驗(yàn)研究中，發(fā)現(xiàn)介質(zhì)中成垢離子的含量越高，形成垢的可能性就越大。對于某一特定類型的結(jié)晶體，當(dāng)超過了它在一定溫度和pH值下的可容性界限時(shí)，就形成垢沉積下來。還有就是當(dāng)所處系統(tǒng)的條件改變，成垢離子濃度發(fā)生變化，介質(zhì)原有的平衡破壞，趨于一種新的平衡，于是就產(chǎn)生結(jié)垢。
2）水的成分
水中鹽量增加，通常能增大成垢離子的濃度，這是一種鹽效應(yīng)。由于在含鹽量低的水中，妨礙成垢離子間相互吸引和結(jié)合的非成垢離子較少。具有關(guān)資料介紹，CaCO3在200g/L鹽水中的溶解度比純水中大2.5倍；而BaSO4，在120g/L鹽水中溶解度比純水中大13倍。
3）壓力和溫度
碳酸鈣的溶解度隨著溫度的升高和CO2的分壓降降低而減少，后者的影響尤為重要，見圖2-1。因?yàn)樵谙到y(tǒng)內(nèi)的任何部位，壓力降低都可能產(chǎn)生碳酸鈣沉淀，發(fā)生下述反應(yīng)：
Ca2++ 2HCO3－ 互逆 CaCO3↓+ CO2↑+H2O
顯然，如果系統(tǒng)內(nèi)壓力降低，溶液中CO2減少，促使反應(yīng)向右進(jìn)行，導(dǎo)致CaCO3沉淀。
8、管垢例圖
二、管垢造成的不良影響
1、輸水系統(tǒng)無功損耗增加，效率降低
由于注水管道結(jié)垢，壓損大，管道末點(diǎn)壓力底，為保證配注，泵站提高運(yùn)行壓力，造成注水系統(tǒng)無功損耗增加，整體效率降低，另外，由于管道結(jié)垢壓損大，造成部分水井采取單井增注，能耗增加，管理及維修工作量增加。
2、造成回注污水水質(zhì)的二次污染
由于管道結(jié)垢，對回注水水質(zhì)造成二次污染，污染油層，注水壓力上升，直接影響油田開發(fā)。
3、形成**隱患
由于管道結(jié)垢，壓損增大，系統(tǒng)運(yùn)行壓力升高，造成地面注水設(shè)施承壓升高，形成**隱患。
三、綠色**的物理清管技術(shù)
氣脈沖清洗技術(shù)是采用專用設(shè)備對管道進(jìn)行清洗，不添加任何化學(xué)藥劑，具有不腐蝕管線、沒有酸液排放、不產(chǎn)生有毒有害氣體等特點(diǎn)，是綠色**的管道清洗技術(shù)。
四、“氣脈沖”清管技術(shù)介紹
這項(xiàng)清管技術(shù)經(jīng)過不斷實(shí)踐與更新，已經(jīng)在油田得到了廣泛的應(yīng)用并贏得了一致好評。我公司經(jīng)過不斷吸收同行業(yè)的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，利用自身從事管道清洗施工經(jīng)驗(yàn)結(jié)合機(jī)械設(shè)備并采用氣體瞬間爆破產(chǎn)生的強(qiáng)大氣流原理，自主研發(fā)，擁有**知識產(chǎn)權(quán)的專利“氣脈沖發(fā)生器”。
1、其優(yōu)勢如下：
①**構(gòu)造
我公司研發(fā)的氣脈沖清洗設(shè)備是由空壓機(jī)、儲(chǔ)水槽、脈沖發(fā)生器三大部分組成，脈沖發(fā)生器具有自動(dòng)設(shè)定脈沖壓力，壓力輸出穩(wěn)定，不會(huì)出現(xiàn)脈沖壓力忽高忽低，對管線造成損傷。
②清垢原理
將壓縮氣體和水送入脈沖震蕩發(fā)生器，在與振腔中產(chǎn)生共振后，水氣流通過出口，以脈沖方式噴入充滿流水的管道中，隨著壓縮氣體的急速膨脹和氣泡的爆裂，管道中的水流突然加速，猛烈地沖刷管束內(nèi)壁，在強(qiáng)勁剪切力的作用下，垢層疲勞，松動(dòng)，脫落，并隨水流走。
氣脈沖除垢工藝?yán)龍D
2、技術(shù)優(yōu)點(diǎn)
● 可清洗復(fù)雜管線：不受管徑變徑、管線T接等影響；
● 不會(huì)出現(xiàn)通球過程中出現(xiàn)的卡球現(xiàn)象，造成管線長時(shí)間停止使用；
● 清洗速度快，時(shí)間較短。
五、適用范圍
● 應(yīng)用范圍廣：石油、化工、工業(yè)設(shè)備、油田各類管線、高壓注水管線、采暖管網(wǎng)、給排水管網(wǎng)、道路雨排、各類**管線、水循環(huán)系統(tǒng)、鍋爐、熱交換設(shè)備、**空調(diào)系統(tǒng)等均可采用此技術(shù)。
六、氣脈沖清洗施工工藝
施工準(zhǔn)備 →施工技術(shù)及**交底—機(jī)械設(shè)備安裝→吹掃→氣脈沖工藝吹掃→清水清洗→排放→工藝恢復(fù)→結(jié)束。
6.1施工步驟
● 施工準(zhǔn)備：所有施工人員進(jìn)場待命，機(jī)具設(shè)備材料進(jìn)場備用；
● 管道停水泄壓，甲方負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)；
● 在首端進(jìn)水口處安裝氣脈沖裝置及水泵接頭，用1臺(tái)水罐車供水；
● 在末端出水口處安裝放空頭，關(guān)閉其它閥門，用1臺(tái)或多臺(tái)水罐車吸收垢液；
● 使用空壓機(jī)吹掃管線內(nèi)污水，在出水口處用罐車回收污水；
● 吹掃結(jié)束后，使用氣脈沖裝置對注水管道進(jìn)行清垢，壓力控制為0.1-4MPa,用1臺(tái)或多臺(tái)水罐車在出口處進(jìn)行回收至污水池，待垢液清掃干凈后，恢復(fù)工藝，清洗結(jié)束；
● 清洗前后要進(jìn)行水質(zhì)、垢質(zhì)取樣，以備驗(yàn)收時(shí)使用。
七、技術(shù)應(yīng)用情況
“氣脈沖”清管技術(shù)是物理方法清洗中、長距離管道和盤管式加熱爐方面另一項(xiàng)管道清洗技術(shù)，主要針對油田管線中低壓力，且不能使用“高壓射流”技術(shù)施工的如供水、摻水等管線。我公司與多家管道清洗公司合作，從技術(shù)研發(fā)到現(xiàn)場施工，有一套完善的施工方案及**處理預(yù)案。我們對油田管線及結(jié)垢特點(diǎn)了如指掌，可提供切實(shí)可行的解決方案，能迅速滿足個(gè)性化的現(xiàn)場需求，并可根據(jù)客戶要求對產(chǎn)品不斷進(jìn)行改進(jìn)，能夠做到產(chǎn)品個(gè)性化及定制化。
八、 “氣脈沖”清洗技術(shù)案例
管垢例圖
案例：
工現(xiàn)場圖
排污口管垢狀態(tài)圖
管線清洗效果對比圖
除垢前照片 除垢后照片
除垢前照片 除垢后照片
備注：注水管道實(shí)施除垢后，有效降低管道結(jié)垢對回注水產(chǎn)生的二次污染。
甲方評價(jià)結(jié)論：施工方能夠按照施工要求進(jìn)行施工，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)較好的保證施工完成，綜合節(jié)能效果跟蹤表，注水管道清洗清垢效果達(dá)到了項(xiàng)目的預(yù)期技術(shù)指標(biāo)， 達(dá)到了合同的要求標(biāo)準(zhǔn)。
九、氣脈沖施工**保障措施
我公司從2012年開始推廣應(yīng)用“氣脈沖”除垢技術(shù)，經(jīng)過多年以來對施工中容易出現(xiàn)的問題了如指掌，為了更好的服務(wù)甲方，根據(jù)自身在施工中取得的經(jīng)驗(yàn)，有一套較為完善的管道除垢施工方案及**保障措施，施工人員分工明確，有效地保證了如在施工過程中出現(xiàn)突發(fā)情況，能夠快速有效的避免因突發(fā)情況給施工人員及甲方管道設(shè)施、生產(chǎn)設(shè)備等造成損失。
十、公司目標(biāo)
我公司坐落在大慶油田內(nèi)，作為一家科技技術(shù)型公司，心系油田的生產(chǎn)建設(shè)，近年來積極主動(dòng)的深入油田各個(gè)采油廠基層單位，與基層技術(shù)人員進(jìn)行溝通交流，為了更好地服務(wù)于油田建設(shè)，公司將積極參與并大力度研發(fā)對采油廠輸油、輸水工藝環(huán)節(jié)的節(jié)能降耗工作，力求將不符合綠色**的油水管線清洗工藝改造成先進(jìn)、綠色、**型的清洗工藝，以實(shí)現(xiàn)為個(gè)采油廠生產(chǎn)過程中達(dá)到降壓損、降污染、降能耗目標(biāo)。能夠?yàn)橛吞锊捎蛷S提供經(jīng)得起考驗(yàn)的**產(chǎn)品是我們公司永恒的目標(biāo)。
大慶利恒科技開發(fā)有限公司
