张伟 刘俞江 刘晓斌

摘 要：以油田开采中应用的传统除垢防垢技术为基础，开展了电磁场形式的除垢防垢技术，意在实现让油田注水管线少结垢，延长注水管线寿命，保证注水压力正常及管径正常的目的。线分析了技术的独特和创新之处，探讨了研究方法和路线，评价了研究结果。

关键词：电磁场;除垢防垢技术;研究

采油厂井区（区块）注水过程中，回注污水处理后虽然水质相对稳定，但注水管线中仍然存在结垢和注水管线较为严重腐蚀现象。因为沿途管线腐蚀和结垢导致管网注水调配困难，系统能耗增大，并影响配注量和最终注入储层的水质。因此，应当采取有效的除垢和防垢技术，避免水管线腐蚀问题，提高石油开采质量。

1 电磁场的除垢和防垢技术的机理和优势

1.1 技术机理

优化仪产生针对水中各种分子及离子的一个优化能量场，使水中的钙离子和硫酸根离子结合生成雯石晶体而不是方解石。雯石颗粒很小，粘附性极弱，呈松软絮状悬浮于水中，极易被水流带走，从而达到防止结垢的目的。该能量场同时破坏了水分子间的氢键，大分子团被打碎，形成自由水分子，使水的溶解度和导电性大大增强，水垢中的碳酸钙等成分逐渐溶解回水中，使硬水垢变松软，在水流的不断冲刷下脱落并带走，从而起到除垢的作用。

1.2 技术优势

根据上述技术机理，研制成优化仪，有着以下优势。

功能齐全，针对性强：多功能水（油）分子动态优化仪具有防垢、除垢和防蜡、除蜡的主要功能，同时还具有降低原油流动粘度等功能。

安装方便，运行费用低：将仪器直接安装在工作对象外表面上，不需要割开管线、设备或机械打孔，因此不影響正常生产;仪器自动安全运行，不需要人员值守维护，运行费用每天仅7-10元电费，十分低廉。

动态可调，自动控制：油气生产及生活中不同条件下油、气、水的温度、粘度、硬度、pH值以及组份、流量各不相同，生产动态是在不断变化的，有时甚至相差很大，因此流体分子的结构以及能量状态参数也处在不断改变之中。

有效时间长，作用范围大：由于仪器稳定性能高，抗干扰能力强，有效使用时间长达5年;每台仪器控制影响范围大，可对5-10km长的管线起到作用，可见其性价比高。

工作目标多，应用领域广：仪器对各种不同性质的油、气、水流体都有明显效果，如稠油、稀油、挥发油、凝析气以及各种类型的工业和生活用水等。

在油气田上可以应用在：注水管网及设备、各种锅炉、加热站、掺水管线以及生活用水和取暖系统;还可应用于输油、气管线、油气集输站点、联合处理站等处。

2 技术路线和实验方法

技术路线：电磁感应水处理技术，采用特定频率范围电流，高频功率电磁场作用于流经管道的流体。电磁场作用下氢键缔合大水分子团变成单个的极性水分子，密度、黏度、渗透能力、表面张力、气溶性、离子水合作用、胶体电位等发生变化，成垢离子水化膜加厚、成垢趋势减缓;活性水溶解原有垢层，渗入原有垢层后在恢复缔合大水分子团结构过程中的体积膨胀促使垢层松动、脱落;成垢离子（如Ca2+、CO32-）在电磁场诱导作用下形成文石、球霰石“水渣型”软垢。同时，可辅助或大功率下直接杀灭SRB、IB、TGB等细菌。

实验方法：对于油田运行管网，尤其是注水系统管网，造成堵塞的垢类包括无机垢和生物膜有机垢。由于管道流体的特殊性，个别地区水质处理不达标会导致严重的无机垢堵塞，而相应的有机垢则很大程度上是由SRB等产生的代谢生物膜所引起的。垢层的存在又为菌落的繁殖提供了条件，并影响到化学杀菌效果。此外，在金属电化学腐蚀作用下，以SRB为代表的菌落的代谢作用还会产生阴极去极化作用，加剧管道的腐蚀。针对此，采用电磁感应水处理技术，预期能明显减轻注水管线的结垢情况，降低注水管网系统能耗，改善配注条件，同时减轻储层污染。

3 实验结果分析

以某油田为实验对象，得到实验结果。未使用电磁感应水处理设备前，运行40天，掺水进口挂片1结垢速率0.000156g/mm2.d，掺水出口挂片2结垢速率为0.000153 g/mm2.d，均较高。使用电磁感应水处理设备第一周期40天后，挂片1的结垢速率下降为0.000019 g/mm2.d，降低了7倍之多，挂片2结垢速率下降为0。使用电磁感应水处理设备第二周期61天后，挂片1的结垢速率下降为-0.000078g/mm2.d，挂片2的结垢速率下降为-0.000021g/mm2.d。运行第三周期20天后，挂片1和挂片2的结垢速率都为0。从结垢速率和质量变化趋势上分析，电磁感应水处理设备运行3个周期，防垢和除垢作用都十分明显。应用该技术后，预期能明显减轻注水管线的结垢情况，降低注水管网系统能耗，改善配注条件，延长管网运行寿命，减少检修与维护工作量，同时减轻储层污染。

4 结束语

综上所述，应用电磁除垢防垢技术后，运用电磁原理打乱水的结垢分子，使油田注水管线少结垢，延长注水管线寿命，保证注水压力及管径的正常，注水管线安装新型电磁除垢防垢装置后管线与没安装新型电磁防垢除垢装置之前管线相比结垢速率减缓30%以上。明显减轻注水管线的结垢情况，降低注水管网系统能耗，改善配注条件，延长管网运行寿命，减少检修与维护工作量，同时减轻储层污染。

参考文献：

[1]肖曾利，蒲春生.磁防垢技术及应用发展现状[J].断块油气田，2010，17（1）.