变频电磁除垢适应性分析20120305.doc

电磁除垢适应性分析 通过对现今油田 HYPERLINK /shuichuli/ \t _blank 污水性质及结垢原理进行研究，发现油田水结垢是个复杂的过程，受许多因素的影响。对比三大防垢措施，电磁防垢除垢以其投资少、见效快等优点迅速发展并得到了广泛的应用。对电磁防垢除垢应用情况、实验机理及其作用的影响因素进行了深入研究，为下一步开展防垢除垢试验研究奠定了基础。 所谓结垢就是在一定条件下从流体中析出的固体物质，在管线、设备上或地层内的沉积。油气处理管线结垢是经常的事，特别是污水管线、脱水器放水管线和注水管线结垢严重。 油田含油污水与其它水混注系统中结晶污垢的种类很多，其中危害最大的是：碳酸钙垢，硫酸钙垢和硫酸钡（包括硫酸锶）垢。 一、油田水性质 油田水中的pH值是判断腐蚀与结垢趋势的重要因素之一。因为某些水垢的溶解度与水的pH??有密切的关系，一般，水的pH值越高，结垢趋势就越大；若pH值较低，则结垢趋势减小。但结垢与腐蚀往往是一对矛盾，因此结垢趋势减小的同时，水的腐蚀性往往会增加。大多数油田水的pH值在4～8之间，但由于H2S和CO2都是酸性气体，当它们溶于水中后，能使水的pH值降低。 油田水中通常只含有少数几种水垢，其中，油田污水中最常见、影响最大的水垢是碳酸钙，它在水中的溶解度是很低的，因此在油田水中，十分重要的溶解和沉淀问题就是碳酸钙的溶解平衡。 二、结垢的原因 1．不相容论。两种化学上不相容的液体相混，因为含有不同离子或不同浓度的离子，就会产生不稳定的、易于沉淀的液体。 2． HYPERLINK /nengyuan/ \t _blank 热力学条件变化论。当井下热动力条件不变时，即使有不相容离子，且为过饱和溶液，也会处于稳定状态。在油井生产过程中，和油气水处理管线设备运转过程中，压力下降，温度下降，或流速变化，高矿化度水就会结垢。对油井来说，一般井下300～400米处结垢最严重，对集输处理管线来说，污水管线结垢最严重，在弯管处，阀门处更易结垢。 3．吸附论。结垢可分三个阶段：垢的析出、垢的长大和垢的沉积，垢是晶体结构，管线设备表面是凹凸不平的，是微观的毛糙面，垢离子会吸附在壁面，以其为结晶中心，不断长大，成为坚实致密的垢。 三、影响结垢的因素 1．温度。温度主要影响盐垢的溶解度。温度升高，碳酸钙的溶解度降低，因此温度高CaCO3更易结垢，温度升高往往使Ca(HCO3)2分解而结垢。对石膏垢，温度超过33℃则会结CaSO4垢，温度80℃则会结CaSO4*1/2H2O垢，在37.7℃以上，CaSO4的溶解度比CaSO4*2H2O更小，因此，在较热或较深的井和部位，主要结CaSO4垢。 2．压力。压力影响CaCO3垢，主要是影响CO2分压，压力降低CO2分压降低，平衡向右移动，使CaCO3更易于沉积。压力增大，CO2分压增大，CaCO3的溶解度增加，结垢可能性就减小。 3．pH值的影响。水中CO2含量影响pH值和CaCO3的溶解度，pH值较低，CaCO3沉淀会少，反之，pH值较高，CaCO3沉淀就会多。对铁化物垢也一样，而对硫酸盐型的垢，pH值影响不大。 4．水中溶盐的影响。结垢趋势随水中含盐量的减少而增大。 四、油田防垢方法 目前国内外油田采用最多的防垢方法是化学防垢法，近年来出现了物理和工艺的防垢方法。前者主要是通过稀释方法或加入阻垢剂来防止结垢物质的形成，而后者则是通过造成某种条件或改变外界条件来破坏成垢。 五、变频共振法电磁防垢简介 众所周知，水是由一个氧原子和两个氢原子组成的，通常水中80％的水分子是由氢键缔合成水分子团的形式， 这种水分子团对碳酸钙（水垢）的溶解程度较低，使水垢很容易析出，变频共振就是向水中施加一个与其自然频率相同的频率，从而引起水分子产生共振，共振的结果，使氢键断开，使水分子团变成单个的极性水分子，因而提高了水的活化性和对水垢的溶解度，极微小的水分子可以渗透、包围、疏松、溶解、去除热水器、锅炉等热交换系统内的老垢，同时，浮在水中的钙离子和碳酸根离子相互碰撞，形成特殊的文石碳酸钙体，其表面无电荷，因此，不能再吸附在管道上，从而达到除垢、防垢的目的。 由于不同条件下水的温度、硬度、黏度、pH值不同，其内部的自然频率就不同，所以其共振频率也不可能相同。因此，只有采用变频共振技术，才能确保使任何水质条件下的水分子产生共振，从而达到除垢、防垢的效果。 变频是手段，共振是目的，变化的频率覆盖了所有水质的自然频率，变频的过程，就是寻找水中的自然频率的过程，没有变频，就不能保证对任何水质都能够产生共振，也是说不能保证对任何水质都能达到除垢、防垢的效果。 由此可见，只有“变频共振”式电磁阻垢技术才能避免过去传统的电磁阻垢仪会出现此处有效、彼处无效的情况。 六、电磁处理的阻垢影响因素及其最佳使用条件