油田管线结垢程度的判断及防垢设想

　　摘要：分析了管线的主要结垢点，并探讨管线防垢方向。根据终点的压力降低是管线结垢最直接的变化这一特性，可以在管线结垢初期采取措施。分析表明，只有找到管线的主要结垢点和在结垢初期进行治理，才能降低能耗的损失。

　　关键词：结垢危害,防垢设想

　　自把水作为热交换介质之日起，受热表面和传热表面的结垢就成为热交换工艺中主要困扰问题之一。结垢会造成管线的腐蚀，缩短了管线的使用寿命，影响生产井的正常运转，会降低整个系统的流量和效率。查阅相关资料，水温在50℃时开始结垢，60℃时结垢速度加快，同时水温度上升速度加快，到95℃时结垢转趋于平缓，在流速越缓的地方结垢程度越大。椐科学测算，每结1mm的水垢，就白白浪费8%的热量。而目前广泛采用的方式，还是按照垢结到一定程度以后才进行清洗和维护。在这个结垢过程中，不知有多少能源不知不觉被浪费掉，而且结垢也会造成管线的腐蚀，缩短了管线的使用寿命，因此只有找到管线的主要结垢点和在结垢初期进行治理，才能降低能耗的损失。

　　1查找管线的主要结垢点

　　(1)当液体流经弯头、闸门等局部装置时，因为液体的边界条件发生了突然变化，流速的大小和方向被迫改变，因此在液流中产生漩涡等现象，由于液体都存在一定的粘滞性，在这种性质的作用下，液体质点间发生剧烈的磨擦、碰撞和动量交换，因而对液流形成阻力，在低流速、向心力及管线内壁的粗糙度三者作用下，液体中杂质和CaCo3成分被大量甩出，聚集在流速最低的地方并形成水垢，因此弯头及闸门等局部装置是主要结垢点之一。

　　(2)对于站间掺水管线而言，出口处由于温度偏高，根据CaCo3成分温度越高析出越多的特点，于是出口处结垢相对严重，且液体携带的结垢源为一定量，在出口处析出后，在温降较小的情况下，其他部位的结垢程度要远小于出口处。

　　为查找主要结垢段，2007年利用某计量间掺水压力偏低的时机进行确认，该计量间在中转站掺水压力1.8MPa的情况下，到达计量间压力只有0.9Mpa，分别在中转站外输口、50m、100m、200m和中间位置400m分别割口观察结垢情况，管线投产于1998年。见表1。由表1可知，结垢最严重的部位为距离出口处200m以内。

　　2管线防垢方向探讨

　　2.1适当改变管线连接弯头的直径

　　通过查阅“弯头局部阻力系数ζ”数据表可知，弯头直径增加与缩短，局部阻力系数ζ的增加值为0.02左右。

　　根据连续性方程：

　　直径增加后，流速、局部水头损失、压强数值在原有的基础上均有不同程度的降低，当液体流经此处时，会有充分缓冲时间，结垢源的分离更加彻底，此处的结垢程度会较以往更加严重，而且弯头的出口处由于管径缩小，对于降低的流速起到了一个提速作用，因此液体在流经弯头时是一个减速-提速的过程。由于弯头直径的增加，在短期内不会影响各类生产，但是以消耗大量能量为代价的。直径减少后，根据式公式可知，流速等数值均有不同程度的上升，目前生产在用为标准铸铁90°弯头，由于弯头的这种特殊性液体在流经此处时，将分两次进行提速，这样造成截面后的压强下降较大，不利于正常生产。

　　2.2增加站间掺水管线直线距离的流速

　　实践表明，流速越大，可使垢结晶还在悬浮状态来不及沉积到管壁上之前就被液流带走，而且随着流速的增加，剪切力也相应的增加，对管壁的冲刷能力增大，还可以将沉积在管壁上的杂质冲击下来。这样在管线的直线范围内加装类似于提速器的装置，可以将主要结垢段后移，最佳后移点为单井管线，由于单井的产液、管线管径、走向、长度不尽相同，因此个别井将结垢严重，但处理单井管线结垢的费用要远小于站间管线的消耗。

　　根据连续性方程 ①可知：节流前流速ν与截面A的乘积与节流后的流速ν1与截面A1的乘积相等，因此改变截面A是可以提高液体流速，同时要保证截面前后的压强差较小。

　　通过计算得出直径比D/d≤1.15时，截面前后压力损耗在0.1MPa左右，平均流速增加0.45m/s，而截面前后的流量没有变化，因此适当的改变管径增加液体流速方法是可行的。

　　2.3利用掺水压力的变化判断管线结垢程度

　　管线结垢最直接的变化是终点的压力降低，我们可以根据这一特性可以在管线结垢初期采取措施，减少不必要的人力、物力损耗。管线结垢后，由于各段的结垢程度不尽相同，因此各段的管径缩小率也不相同，这就类似于工程中常用的测量流量的串联管路，同样利用以上的数据及公式，通过计算，当末端压力下降超过0.25MPa以上时，管线已经结垢且部分段管径由106 mm缩至82mm，如此时不进行处理，随着管径的不断缩小，流速的不断增加，当流速达到3m/s以上，管径75mm以下时，将造成管线末端流量减少，平均降幅在0.001m3/s以上，日影响水量为86.4 m3，这将严重影响油井的掺水、热洗工作，同时也会造成处理的难度增加。

　　3结束语

　　站间管线的铺设尽可能采取直线方式，降低拐点次数;若不可避免的使用弯头，应适当延长两弯头间的管线距离，并适当增加弯头直径，可以减缓管线的结垢速度;适当的改变直线距离管径增加流速可以将主要结垢段后移;利用管线末端压力变化可以及时掌握管线的结垢程度。

　　参考文献：

　　[1] 高荫桐.油井的防蜡和清蜡[M].北京：石油工业出版社，1991

期刊VIP网，您身边的高端学术顾问

文章名称： 油田管线结垢程度的判断及防垢设想

文章地址： http://www.qikanvip.com/nengyuan/5768.html