油水管線清洗技術介紹 （氣脈沖清洗技術）
一、概述
1、管垢概述
油田進入中后期開發后，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，導致了管道和設備在不同程度上存在CaCO3 、MgSO4 、BaSO4、SrSO4的結垢問題。由于管道結垢（結垢厚度一般在5mm～20mm之間），造成管道內徑縮小，甚至堵塞管道，嚴重影響了油田的正常生產。致使有些管道用了很短的時間就要報廢更換。這在很大程度上加大了油田開采成本，降低了經濟效益。
2、油田結垢機理
在油田生產過程中，垢的形成遠比日常生活中要復雜的多，但管道的結垢一般可以分成下面四步：
**步：水中的成垢離子結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：由于結晶作用，使上述鹽類分子間相互結合排列并形成微晶體，產生晶粒化過程，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，形成不同產狀的結垢。
3、碳酸鹽結垢機理
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合而形成的，反應式如下：
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、硫酸鹽結垢機理
油田硫酸鹽類型的垢主要有CaSO4、BaSO4和BrSO4，從現場調查來看，以CaSO4*為多見。硫酸鹽從水中沉淀的反應如下：
對于CaSO4垢，在38℃以下時，生成物主要為石膏CaSO4·2H2O，超過這個溫度主要生成硬石膏CaSO4，有時還伴有半水硫酸鈣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出液在計量（轉油）站混合，都可能產生硫酸鹽結垢。
5、腐蝕垢的結垢機理
如油田硫化氫含量在50～150mg/L之間，遠高于正常含量（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，由于條件和環境的不同，將產生多種晶體形成的腐蝕產物硫化鐵，其通式一般表示為FexSY，如FeS2和FeS，當有氧存在時，氧和鐵反應生成Fe2O3、Fe3O4等，這些結晶體在適宜的環境下在管道內沉淀，形成垢。
6、其它沉積物
油田回注污水雖然經過處理，但其中仍中含有少量的油滴及懸浮物，在管道內流動過程中，逐步沉淀在管道內或黏附在管道內壁結成的垢上，日積月累逐步堵塞管道。
7、結垢的影響因素
油田油水管線成垢的影響因素很多，不但有物理化學的因素，還有流動過程中的因素。
1）成垢離子的濃度
在過去的試驗研究中，發現介質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晶體，當超過了它在一定溫度和pH值下的可容性界限時，就形成垢沉積下來。還有就是當所處系統的條件改變，成垢離子濃度發生變化，介質原有的平衡破壞，趨于一種新的平衡，于是就產生結垢。
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。由于在含鹽量低的水中，妨礙成垢離子間相互吸引和結合的非成垢離子較少。具有關資料介紹，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。因為在系統內的任何部位，壓力降低都可能產生碳酸鈣沉淀，發生下述反應：
Ca2++ 2HCO3－ 互逆 CaCO3↓+ CO2↑+H2O
顯然，如果系統內壓力降低，溶液中CO2減少，促使反應向右進行，導致CaCO3沉淀。
8、管垢例圖
二、管垢造成的不良影響
1、輸水系統無功損耗增加，效率降低
由于注水管道結垢，壓損大，管道末點壓力底，為保證配注，泵站提高運行壓力，造成注水系統無功損耗增加，整體效率降低，另外，由于管道結垢壓損大，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、造成回注污水水質的二次污染
由于管道結垢，對回注水水質造成二次污染，污染油層，注水壓力上升，直接影響油田開發。
3、形成**隱患
由于管道結垢，壓損增大，系統運行壓力升高，造成地面注水設施承壓升高，形成**隱患。
三、綠色**的物理清管技術
氣脈沖清洗技術是采用專用設備對管道進行清洗，不添加任何化學藥劑，具有不腐蝕管線、沒有酸液排放、不產生有毒有害氣體等特點，是綠色**的管道清洗技術。
四、“氣脈沖”清管技術介紹
這項清管技術經過不斷實踐與更新，已經在油田得到了廣泛的應用并贏得了一致好評。我公司經過不斷吸收同行業的技術優點，利用自身從事管道清洗施工經驗結合機械設備并采用氣體瞬間爆破產生的強大氣流原理，自主研發，擁有**知識產權的專利“氣脈沖發生器”。
1、其優勢如下：
①**構造
我公司研發的氣脈沖清洗設備是由空壓機、儲水槽、脈沖發生器三大部分組成，脈沖發生器具有自動設定脈沖壓力，壓力輸出穩定，不會出現脈沖壓力忽高忽低，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生器，在與振腔中產生共振后，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，猛烈地沖刷管束內壁，在強勁剪切力的作用下，垢層疲勞，松動，脫落，并隨水流走。
氣脈沖除垢工藝例圖
2、技術優點
● 可清洗復雜管線：不受管徑變徑、管線T接等影響；
● 不會出現通球過程中出現的卡球現象，造成管線長時間停止使用；
● 清洗速度快，時間較短。
五、適用范圍
● 應用范圍廣：石油、化工、工業設備、油田各類管線、高壓注水管線、采暖管網、給排水管網、道路雨排、各類**管線、水循環系統、鍋爐、熱交換設備、**空調系統等均可采用此技術。
六、氣脈沖清洗施工工藝
施工準備 →施工技術及**交底—機械設備安裝→吹掃→氣脈沖工藝吹掃→清水清洗→排放→工藝恢復→結束。
6.1施工步驟
● 施工準備：所有施工人員進場待命，機具設備材料進場備用；
● 管道停水泄壓，甲方負責協調；
● 在首端進水口處安裝氣脈沖裝置及水泵接頭，用1臺水罐車供水；
● 在末端出水口處安裝放空頭，關閉其它閥門，用1臺或多臺水罐車吸收垢液；
● 使用空壓機吹掃管線內污水，在出水口處用罐車回收污水；
● 吹掃結束后，使用氣脈沖裝置對注水管道進行清垢，壓力控制為0.1-4MPa,用1臺或多臺水罐車在出口處進行回收至污水池，待垢液清掃干凈后，恢復工藝，清洗結束；
● 清洗前后要進行水質、垢質取樣，以備驗收時使用。
七、技術應用情況
“氣脈沖”清管技術是物理方法清洗中、長距離管道和盤管式加熱爐方面另一項管道清洗技術，主要針對油田管線中低壓力，且不能使用“高壓射流”技術施工的如供水、摻水等管線。我公司與多家管道清洗公司合作，從技術研發到現場施工，有一套完善的施工方案及**處理預案。我們對油田管線及結垢特點了如指掌，可提供切實可行的解決方案，能迅速滿足個性化的現場需求，并可根據客戶要求對產品不斷進行改進，能夠做到產品個性化及定制化。
八、 “氣脈沖”清洗技術案例
管垢例圖
案例：
工現場圖
排污口管垢狀態圖
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：注水管道實施除垢后，有效降低管道結垢對回注水產生的二次污染。
甲方評價結論：施工方能夠按照施工要求進行施工，在規定的時間內較好的保證施工完成，綜合節能效果跟蹤表，注水管道清洗清垢效果達到了項目的預期技術指標， 達到了合同的要求標準。
九、氣脈沖施工**保障措施
我公司從2012年開始推廣應用“氣脈沖”除垢技術，經過多年以來對施工中容易出現的問題了如指掌，為了更好的服務甲方，根據自身在施工中取得的經驗，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突發情況，能夠快速有效的避免因突發情況給施工人員及甲方管道設施、生產設備等造成損失。
十、公司目標
我公司坐落在大慶油田內，作為一家科技技術型公司，心系油田的生產建設，近年來積極主動的深入油田各個采油廠基層單位，與基層技術人員進行溝通交流，為了更好地服務于油田建設，公司將積極參與并大力度研發對采油廠輸油、輸水工藝環節的節能降耗工作，力求將不符合綠色**的油水管線清洗工藝改造成先進、綠色、**型的清洗工藝，以實現為個采油廠生產過程中達到降壓損、降污染、降能耗目標。能夠為油田采油廠提供經得起考驗的**產品是我們公司永恒的目標。
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