芦涛

【摘要】原油管道输送是随着石油工业的发展而发展起来的。世界各国尤其是盛产含蜡粘性大的原油大国，都使用管道进行石油运输，随着输送管道应用的时间增长，管道结垢问题也日益明显。由于管道内流体的流速不同，如果刻意去离线停工除垢，会影响到工业生产并增加额外费用，同时由于设备处于非正常停工状态，整个设备的磨损也会增加。因此，现阶段迫切需要一种效果明显而且经济实用的除垢防垢技术。本文从原油运输管道结垢的原因说起，浅论化学除垢技术的应用。

【关键词】原油运输；管道结垢；化学除垢

我国各个主要油田主要采用注水采油的方法来提高油田的采油率，平均每生产一吨的原油就需要消耗2吨～3吨的水，使得采出的原油具有较高的含水率，既增加了原油处理的困难程度也加剧了原油集输过程中的结垢问题，使得原油开采的成本逐渐加大。同时我国的各个主要油田已经进入了采油的中后期，使得注水条件更加的恶劣，注入的水质中含有较高的硫酸盐、氧化还原菌等物质，导致结垢问题更加的严重，这成为影响我国油田开发以及油气传输技术发展中的瓶颈问题。

一、我国原油运输管道结垢原因分析

原油管道中的污垢主要与原油本身的成分和运输方式相关，因此要研究原油管道中的污垢的形成首先需要了解原油本身的成分。一方面造成管道内径变小，增加管道内流体的阻力，减慢原油流速，进而影响循环系统的工作效率，增加系统的运行成本。

具体来说原油是种混合物，这其中主要以C、H为主的烃类化合物为主，还含有少量含硫、含氮等的非烃类化合物以及少量金属粒子。通过上述对原油分子的描述可以很直管的了解到原油是一种十分复杂的物质，它粘度非常高，因此通常会采用加热运输的方式进行运输。而原油中除了还有以C、H为主的烃类化合物，还含有大量的石蜡、焦油以及含各种金属离子的无机盐。众所周知，石蜡是一种固态物质，熔点约为40-60℃，且十分粘稠，原油在运输时，运输速度与粘度成反比，粘度越大，运输速度越低，因此在高粘度稠油运输过程中，与管壁接触的时间大大增加，随着接触时间的增加，原油的温度不断下降，石蜡温度下降进而不断析出，越来越多的石蜡分子凝结并吸附在管壁表面，形成污垢。除此之外，原油中还含有大量的包括钡、锶、镁、钙等硫酸盐或碳酸盐。这些垢物通常以溶解度很小的盐类分子存在，正如上一小节内容所示的污垢物形成机理，这类溶解度很小的盐类分子将会随着上述的几个结垢阶段慢慢形成新的污垢。这两种物质一种是石蜡，一种是包含在石油分子中的金属粒子盐。而根据这两种污垢形成的描述可以看出这两种主要污垢形成都与时间相关，说明接触的时间越长则形成污垢的几率也越大，因此在考虑防垢时需要考虑这部分内容。这两种物质在随着原油在管道内传播时都会与管壁接触，由于原油的粘度大，运输速度低，在不断向前运输时会在管壁残留，形成管壁束缚油。

二、常用除垢方法分析

针对原油运输管道结垢问题，国内外专家学者也进行了诸多的研究，目前除垢方法主要有以下几种。

（一）化学除垢

该方法是根据每种不同污垢的组成成分，选用能溶解污垢的化学剂对污垢进行溶解达到除垢的目的。当然由于每种污垢的成分不一样，选用的除垢剂也不一样，这也导致了一般的化学除垢剂适用范围相当有限。同时，化学除垢工艺复杂且一般的试剂均具有腐蚀性，在施工过程中也极易因为试剂的用量而损坏管线并造成污染环境，因此目前高效、环保和适用性强的化学除垢剂还有待继续研究。

（二）高压水喷射除垢

这种方法类似于消防员所用的高压水枪，主要是利用柱塞泵产生的高压水经过特殊喷嘴喷出，水流的冲力强，击打在垢层后，导致污垢脱落，这种方法除垢彻底，效率高，但是由于采用高压水喷射，要求其装机容量大、同时工作时水一直在喷射，因此也存在耗水多的问题。

（三）机械除垢

这种方法采用一系列针对不同管道类型的清管器进行除垢。这种除垢方法与其他方法相比虽然具有易操作、低成本、工时短的优点，但是不能高效除垢，比如在清理干净管内垢层时，一般需要来回清理将近10遍才能达到除垢的效果。

当然除了针对性的去除污垢外，还有许多预防结垢的方法。例如可以分为化学和物理防垢两种方法，化学防垢法主要是在管道内添加一些阻垢剂来达到预防管道结垢的效果。常见的阻垢剂有天然分散剂、共聚物和均聚物等。这些阻垢剂的防垢效果好，但是却很难生物降解，因此使用这些防垢剂会或多或少对环境造成较大的危害。物理防垢主要是采用一些机械设备和物理效应对管道进行防垢处理，这些防垢措施能有效的防止污垢的形成，也在一定程度上去除部分轻微污垢，因此在工程上得到了很大的应用。

三、化学法在原油管道除垢中的应用

化学除垢剂的原理是将不溶性污垢转化成可溶性物质。可根据原油运输过程中产生的盐类结垢，针对反应机理，进行化学除垢。例如原油管道中的结垢物质，除了石蜡以外，管道结垢中还有盐类污垢，主要为硫酸钙、硫酸钡、硫酸镁、硫酸锶、碳酸钙和碳酸镁等。因此可以采用酸洗的方式進行除垢。

化学除垢技术是根据污垢的组成进行除垢的。原油中含有大量的油污、杂质，这些是导致管道结垢的原因。所以在进行化学除垢的过程中加入一些表面活性剂，例如烷基苯磺酸钠等，表面活性剂可以降低油污的表面张力，与油污部分杂质发生渗透和分散的作用，使油污从运输管道壁上脱落，对脱落下来的油污进行乳化，可充分发挥除垢剂作用。此时加入的表面活性剂不仅可以起到除油污的效果，还可以起到一定的缓解腐蚀作用。在化学除垢的过程中，应用到的除垢剂虽然可以和污垢进行反应将其溶解，但也会对运输管道产生一定的腐蚀作用。所以需要配置比例合适的化学除垢剂，以缓解其在除垢过程中对管壁的腐蚀。化学除垢一般分为酸洗、冲洗、钝化、冲洗四步。配置好化学除垢剂后，将其注入到原油运输管道中，除垢剂的流动速度不宜过快，此时进行的是酸洗，主要的目的是对管道中的全部污垢层进行清除，使得管道的表面清洁。酸洗的反应时间应不宜超过20小时，否则其中的酸组分会对管道产生腐蚀作用。当酸洗结束后，进行冲洗时水流速度要快，冲洗的时间要尽量的缩短。然后进行的是钝化，该步进行的目的是将管道中残留的酸清除，使金属表面形成一层保护膜。完成钝化之后，再次进行排污冲洗，直到管道中排出清水为止。

四、小结

随着管道运输行业的发展，管道内壁结垢问题一直困扰着采用管道输送的各个行业。管道积垢会造成的能量费用不断增加，积垢同时伴随着产量减少，由于管道结垢，输送行业在输送天然气时也会引起爆炸，工厂也时常由于管道结垢而被迫停车、停产。相对于其他方法，化学除垢不仅效率高而且成本低，有利于该技术的推广和应用。

参考文献

[1]朱汉明.原油运输管道结垢原因及化学除垢技术[J].油气田地面工程，2014（06）：18～19.

[2]王猛.油田管道结垢治理技术研究综述[J].黑龍江科技信息，2011（33）：45.

[3]贾海波.陕北油田集输系统结垢机理研究[J].油气田地面工程，2009（10）：9～10.