《污水结垢机理及除垢防垢技术》由会员分享，可在线阅读，更多相关《污水结垢机理及除垢防垢技术（79页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、结垢机理及除垢防垢技术结垢机理及除垢防垢技术一、油田水结垢问题一、油田水结垢问题 1、什么是结垢、什么是结垢 结结垢垢就就是是油油田田生生产产过过程程中中，在在地地下下储储层层、采采油油井井井井筒筒、套套管管、生生产产油油管管、井井下下完完井井设设备备以以及及地地面面油油气气集集输输设设备备和和管管线线内内由由于于各各种种原原因因而而形形成成的的一一层层沉沉积积物物质质，它它们们会会造造成成堵堵塞塞并并妨妨碍碍流流体体流流动动。油油田田常常见见的的垢垢沉沉积积物物主主要要是是碳碳酸酸钙钙、硫硫酸酸钙钙和和硫硫酸酸钡钡等等。结结垢垢现现象象普普遍遍存存在在于于油油田田生生产产过过程程的的各各个个
2、环环节节，从从注注水水设设备备到到油油藏藏再再到地面设备的整个水流路径上都能产生结垢。到地面设备的整个水流路径上都能产生结垢。 2 2、结垢与油田生产、结垢与油田生产、结垢与油田生产、结垢与油田生产 在在油油田田生生产产过过程程中中，地地下下储储层层、采采油油井井井井筒筒、地地面面油油气气集集输输系系统统内内均均可可能能产产生生无无机机盐盐结结垢垢。油油田田水水结结垢垢给给油油田田正正常常生生产产带带来来的的危危害害十十分分巨巨大大，因因此此结结垢垢问问题题已已越越来来越越引引起起人人们的关注。们的关注。目目前前，油油气气集集输输系系统统的的结结垢垢问问题题已已成成为为我我国国各各油油田田普普
3、遍遍存存在在的的问问题题。以以胜胜利利油油田田为为例例，目目前前胜胜利利油油田田油油井井综综合合含含水水平平均均高高达达92，油油井井产产出出液液中中钙钙、镁镁离离子子和和碳碳酸酸根根离离子子浓浓度度偏偏高高，有有些些甚甚至至超超过过500mg/L，处处于于严严重重过过饱饱和和状状态态。因因此此胜胜利利油油田田许许多多油油区区的的集集输输系系统统内内结结垢垢现现象象十十分分严严重重。下下表表为为结结垢垢较较严严重重的的胜胜利利油油田田纯纯梁梁首首站站（梁梁家家楼楼外外输输水水及及纯纯化化外外输输水水）的的离离子子分分析析结结果果。从从表表中中可可以以看看出出，这这两两部部分分外外输输水水中中钙
4、钙离离子子浓浓度度均均在在400mg/L以以上上，同同时时碳碳酸酸氢氢根根离子和硫酸根离子浓度也很高。离子和硫酸根离子浓度也很高。项目目检测结果（果（mg/l）项目目检测结果（果（mg/l）梁家楼外梁家楼外输纯化外化外输梁家楼外梁家楼外输纯化外化外输CL12054.2112320.29Na+Ka7526.807705.51SO4297.5569.40Mg288.3579.33OH0.000.00Ca2439.96442.30CO320.000.00总铁4.004.80HCO3909.44908.59pH值6.726.71矿化度化度21110.3121530.22胜利油田纯梁首站外输水离子分析结
5、果胜利油田纯梁首站外输水离子分析结果 结垢对油田油气集输系统的危害：结垢对油田油气集输系统的危害：(1)油油气气集集输输系系统统中中的的水水垢垢沉沉积积会会大大大大降降低低设设备备传传热热效效果果，严重时会引起堵塞，必须及时进行清洗作业。严重时会引起堵塞，必须及时进行清洗作业。(2)结结垢垢会会引引起起设设备备和和管管道道局局部部垢垢下下腐腐蚀蚀，并并且且为为SRB细细菌菌的的繁繁殖殖提提供供有有利利条条件件。同同时时，结结垢垢还还会会使使缓缓蚀蚀剂剂与与金金属属表表面面难难以以接接触触成成膜膜，大大大大降降低低缓缓蚀蚀效效果果，加加重重设设备备和和管管道的腐蚀，甚至引起腐蚀穿孔，使管道报废。
6、道的腐蚀，甚至引起腐蚀穿孔，使管道报废。(3)水水垢垢沉沉积积还还会会降降低低水水流流截截面面积积，增增大大水水流流阻阻力力和和输输送送能能量。量。以上各方面综合作用的结果会造成集输系统内清洗作业频以上各方面综合作用的结果会造成集输系统内清洗作业频繁和站内管道更换频繁，严重影响到油田的正常生产秩序，繁和站内管道更换频繁，严重影响到油田的正常生产秩序，大大增加油田的生产成本。仍以胜利油田为例。胜利油田大大增加油田的生产成本。仍以胜利油田为例。胜利油田某些油区的集输管道内平均结垢速度达到某些油区的集输管道内平均结垢速度达到25mm/月，为了月，为了防止垢层堵塞管道，必须平均每月进行一次酸洗。这不仅
7、防止垢层堵塞管道，必须平均每月进行一次酸洗。这不仅影响了正常生产，而且会加速管道的腐蚀，缩短管道的使影响了正常生产，而且会加速管道的腐蚀，缩短管道的使用寿命。因此，如何经济有效地解决油气集输系统的结垢用寿命。因此，如何经济有效地解决油气集输系统的结垢问题已成为各油田普遍关注的重要课题和迫切需要解决的问题已成为各油田普遍关注的重要课题和迫切需要解决的生产问题。生产问题。二、油田水结垢机理二、油田水结垢机理1、结垢机理、结垢机理油气生产过程中常见的结垢机理主要有四种：油气生产过程中常见的结垢机理主要有四种：(1)不配伍混合不配伍混合不不配配伍伍的的注注入入水水和和地地层层水水混混合合可可引引起起结
8、结垢垢。在在二二次次采采油油和和提提高高采采收收率率注注水水作作业业过过程程中中经经常常将将处处理理后后的的油油田田采采出出水水或或海海水水回回注注到到储储层层中中。当当回回注注水水水水质质与与地地层层水水水水质质不不相相容容时时，就就会会发发生生结结垢垢。海海水水一一般般富富含含硫硫酸酸根根离离子子，而而地地层层水水含含二二价价阳阳离离子子Ca2+和和Ba2+，因因此此，当当海海水水与与地地层层水水混混合合时时会会产产生硫酸钙、硫酸钡等垢。生硫酸钙、硫酸钡等垢。v在在生生产产实实践践中中发发现现，有有时时当当清清水水与与采采出出水水混混注注时时结结垢垢明明显显加加重重，这这也也是是由由于于所
9、所注注入入的的清清水水与与采采出出水水水水质质不不配配伍伍而而引引起起的的。由由此此可可见见，在在对对采采出出水水进进行行回回注注之之前前必必须须将将其其处处理理至至合合格格水水质质标标准准。在在钻钻井井液液、完完井井液液应应用用中中亦亦需需考考虑虑结结垢垢问问题题，因因为为高高密密度度盐盐水水完完井井液液与与地地层层水水不不相相容容会引起硫酸钙垢沉淀。会引起硫酸钙垢沉淀。(2)(2)自动结垢自动结垢自动结垢自动结垢 油油藏藏内内水水与与油油共共存存，各各种种采采油油工工艺艺的的实实施施不不可可避避免免地地导导致致平平衡衡状状态态的的改改变变。如如果果这这些些变变化化使使得得流流体体组组分分超
10、超过过某某种种矿矿物物质质溶溶解解度度的的极极限限，则则会会形形成成结结垢垢沉沉积积，这这种种现现象象称称为为自自动动结结垢垢。硫硫酸酸盐盐或或碳碳酸酸盐盐结结垢垢会会因因井井筒筒内内压压力力、温温度度的的变变化化或或由由于于井井下下流流动动受受到到阻阻碍碍而而沉沉积积。高高矿矿化化度度盐盐水水的的温温度度较较大大幅幅度度下下降降会会形形成成氯氯化化钠钠（卤卤化化物物）。另另外外，当当含含有有酸酸气气的的采采出出流流体体形形成成碳碳酸酸盐盐结结垢垢沉沉积积时时，开开采采过过程程中中压压力力下下降降会会使使流流体体脱脱气气，从从而而提提高高pH值值，使使结结垢加剧。垢加剧。(3)(3)蒸发引起结
11、垢蒸发引起结垢蒸发引起结垢蒸发引起结垢 结结垢垢还还与与采采油油生生产产过过程程中中同同时时产产出出烃烃类类气气体体和和地地层层盐盐水水有有关关。随随着着生生产产管管柱柱中中静静水水压压力力的的减减小小，烃烃类类气气体体的的体体积积增增大大，温温度度较较高高的的盐盐水水发发生生蒸蒸发发，从从而而使使剩剩余余水水中中溶溶解解离离子子的的浓浓度度超超过过矿矿物物质质的的溶溶解解度度而而引引起起结结垢垢。这是在高温高压井中形成卤化物结垢的常见原因。这是在高温高压井中形成卤化物结垢的常见原因。(4)(4)气驱或化学驱引起结垢气驱或化学驱引起结垢气驱或化学驱引起结垢气驱或化学驱引起结垢 利利用用二二氧氧
12、化化碳碳驱驱进进行行二二次次采采油油可可能能引引起起垢垢沉沉积积。因因为为含含有有二二氧氧化化碳碳的的水水会会变变为为酸酸性性，并并溶溶解解地地层层中中的的方方解解石石（碳碳酸酸钙钙）。当当生生产产井井周周围围地地层层压压力力下下降降时时，二二氧氧化化碳碳会会脱脱离离溶溶解解，于于是是碳碳酸酸钙钙会会在在射射孔孔孔孔眼眼和和近近井井眼眼的的地地层层孔孔隙隙中中沉沉积积沉沉淀淀，而而近近井井眼眼环环境境产产生生结结垢垢将将使使压压力力进进一一步下降，从而形成更多的沉淀。步下降，从而形成更多的沉淀。在在化化学学驱驱中中注注入入地地层层的的化化学学药药剂剂也也可可能能引引起起水水垢垢沉沉积积。碱碱驱
13、驱中中注注入入的的碱碱液液与与岩岩石石作作用用会会使使pH值值、离离子子组组分分及及温温度度和和压压力力改改变变，可可引引起起碳碳酸酸盐盐、硅硅酸酸盐盐、氢氢氧氧化化物物沉沉淀淀。注蒸汽驱油过程中也常有硫酸钙、碳酸钙垢沉积。注蒸汽驱油过程中也常有硫酸钙、碳酸钙垢沉积。2 2、结垢分类、结垢分类、结垢分类、结垢分类 根根据据结结垢垢层层沉沉积积的的机机理理，可可将将结结垢垢分分为为颗颗粒粒污污垢垢、结结晶晶污污垢、化学反应污垢、腐蚀污垢、生物污垢及凝固污垢。垢、化学反应污垢、腐蚀污垢、生物污垢及凝固污垢。(1)颗粒污垢颗粒污垢即即悬悬浮浮于于流流体体中中的的固固体体微微粒粒在在换换热热表表面面上
14、上的的积积聚聚。这这种种污污垢垢也也包包括括较较大大固固态态微微粒粒在在水水平平换换热热面面上上因因重重力力作作用用而而形形成成的沉淀层，即所谓沉淀污垢和其它胶体微粒的沉积。的沉淀层，即所谓沉淀污垢和其它胶体微粒的沉积。(2)结晶污垢结晶污垢指指溶溶解解于于流流体体中中的的无无机机盐盐在在换换热热表表面面上上结结晶晶而而形形成成的的沉沉积积物物，通通常常发发生生在在过过饱饱和和或或冷冷却却时时。油油气气集集输输系系统统中中管管内内壁壁所结出的碳酸钙和硫酸钙垢层即为典型的结晶污垢。所结出的碳酸钙和硫酸钙垢层即为典型的结晶污垢。(3)化学反应污垢化学反应污垢即即在在传传热热表表面面上上进进行行的的
15、化化学学反反应应所所产产生生的的污污垢垢。传传热热面面材材料料不不参参加加反反应应，但但可可作作为为化化学学反反应应的的一一种种催催化化剂剂。例例如如，在在石石油油加加工工过过程程中中，碳碳氢氢化化合合物物的的裂裂解解和和聚聚合合反反应应若若含含有有少少量量杂杂质质，则则可可能能发发生生链链反反应应，从从而而导导致致表面沉积物形成。表面沉积物形成。(4)腐蚀污垢腐蚀污垢即即具具有有腐腐蚀蚀性性的的流流体体或或者者流流体体中中含含有有的的腐腐蚀蚀性性杂杂质质腐腐蚀蚀换换热热表表面面而而产产生生的的污污垢垢。通通常常，腐腐蚀蚀的的程程度度取取决决于于流体的成分、温度及流体的成分、温度及pH值。值。
16、(5)生物污垢生物污垢除除海海水水冷冷却却装装置置以以外外，一一般般生生物物污污垢垢均均指指微微生生物物污污垢垢。生生物物污污垢垢可可产产生生粘粘泥泥，而而粘粘泥泥反反过过来来又又为为生生物物污污垢垢的的繁繁殖殖提提供供了了条条件件。这这种种污污垢垢对对温温度度很很敏敏感感，在在适适宜宜的的温度条件下，生物污垢可生成较厚的污垢层。温度条件下，生物污垢可生成较厚的污垢层。(6)凝固污垢凝固污垢指指流流体体在在过过冷冷的的换换热热面面上上凝凝固固而而形形成成的的污污垢垢。例例如如当当水水温温低低于于冰冰点点时时会会在在换换热热表表面面上上凝凝固固成成冰冰。温温度度分分布布的均匀与否对这种污垢影响很
17、大。的均匀与否对这种污垢影响很大。 对对于于油油气气集集输输系系统统而而言言，最最常常见见的的污污垢垢类类型型是是结结晶晶污污垢，在某些情况下，还可能有颗粒污垢及生物污垢。垢，在某些情况下，还可能有颗粒污垢及生物污垢。4、结垢的影响因素、结垢的影响因素在在垢垢的的形形成成过过程程中中，溶溶液液过过饱饱和和状状态态、结结晶晶的的沉沉淀淀与与溶溶解解（晶晶体体表表面面自自由由能能）、溶溶液液与与表表面面的的接接触触时时间间等等是是关关键键因因素素。其其中中过过饱饱和和度度是是影影响响结结垢垢的的首首要要因因素素。过过饱饱和和度度除除与与溶溶解解度度相相关关外外，还还受受热热力力学学、结结晶晶动动力
18、力学、流体力学等多种因素的影响。学、流体力学等多种因素的影响。(1)(1)热力学因素热力学因素热力学因素热力学因素 v温度的影响温度的影响油油田田常常见见的的结结垢垢沉沉积积物物主主要要是是碳碳酸酸盐盐垢垢（主主要要成成份份为为碳碳酸酸钙钙）、硫硫酸酸盐盐垢垢（主主要要成成份份是是硫硫酸酸钙钙、硫硫酸酸钡钡、硫硫酸酸锶锶等等）、铁铁化化合合物物（主主要要成成份份是是碳碳酸酸亚亚铁铁、硫硫化化亚亚铁铁、氢氢氧氧化化亚亚铁铁、氢氢氧氧化化铁铁）。实实际际的的垢垢往往往往是是混混合合物物，以以某某种种无无机机化化合合物物为为主主。温温度度主主要要影影响响成成垢垢物物质质在在水水中中的的溶溶解解度度。
19、碳碳酸酸钙钙的的溶溶解解度度随随温温度度升升高高而而减减小小；硫硫酸酸钡钡的的溶溶解解度度随随温温度度升升高高而而增增大大；而而硫硫酸酸钙钙的的溶溶解解度度随随温温度度的的变化因结晶水含量不同而有所不同。变化因结晶水含量不同而有所不同。另外，温度升高还会使另外，温度升高还会使Ca(HCO3)2分解生成碳酸钙垢。分解生成碳酸钙垢。 v压力的影响压力的影响 碳碳酸酸钙钙和和硫硫酸酸钙钙在在水水中中的的溶溶解解度度随随着着压压力力增增加加而而增增加加，因因此此，当当系系统统压压力力发发生生较较大大降降低低时时，易易形形成成碳碳酸酸钙钙和和硫硫酸酸钙钙垢垢。另另外外，氯氯化化钠钠的的浓浓度度对对硫硫酸
20、酸钙钙溶溶解解度度也也有有影影响响，一一定定的的氯氯化化钠钠浓浓度度对对应应于于一一定定的的临临界界压压力力，临临界界压压力力随随氯氯化化钠钠浓浓度度增增大大而而降降低低，在在临临界界压压力力以以上上硫硫酸酸钙钙易易溶溶于于蒸蒸馏馏水水而而不不溶溶于于氯氯化化钠钠水水溶溶液液，在在临临界界压压力以下则相反。力以下则相反。v溶液组分变化的影响溶液组分变化的影响溶溶液液组组分分（包包括括成成垢垢组组分分和和非非成成垢垢组组分分）的的变变化化对对结结垢垢的的影影响响很很大大。例例如如当当CaCl2、CaBr2、ZnBr2盐盐水水体体系系的的密密度度为为1.92g/cm3时时，盐盐水水中中的的碳碳酸酸
21、钙钙沉沉淀淀结结垢垢严严重重，对对地地层层会会造造成成伤伤害害。在在一一定定浓浓度度范范围围内内溶溶液液中中非非结结垢垢盐盐浓浓度度增增加加会会使使碳碳酸酸钙钙、硫硫酸酸钙钙、硫硫酸酸钡钡溶溶解解度度增增大大。因因此此，当当地地层层水水与与注注入入的的淡淡水水混混合合后后盐盐度度降降低低，也可能引起结垢沉积。也可能引起结垢沉积。vpH值的影响值的影响pH值值较较低低时时，碳碳酸酸钙钙在在水水中中的的溶溶解解度度较较大大，沉沉淀淀较较少少。反反之之，pH值值升升高高，碳碳酸酸钙钙沉沉淀淀增增多多。铁铁化化合合物物垢垢也也一一样样。而而对对硫硫酸酸钙钙垢垢，pH值值影影响响不不大大。故故当当注注入
22、入水水pH值值较高时，容易产生碳酸钙结垢。较高时，容易产生碳酸钙结垢。垢垢沉沉积积的的热热力力学学研研究究只只是是对对溶溶液液平平衡衡状状态态的的分分析析，至至于于垢垢沉沉积积过过程程、沉沉积积速速度度、过过饱饱和和度度的的变变化化及及其其影影响响因素，则还要从动力学角度进行研究。因素，则还要从动力学角度进行研究。(2)(2)结晶动力学因素结晶动力学因素结晶动力学因素结晶动力学因素 垢垢沉沉积积是是溶溶质质从从过过饱饱和和溶溶液液中中结结晶晶析析出出、聚聚集集并并沉沉淀淀的的过过程程。在在纯纯溶溶液液体体系系中中，当当成成垢垢离离子子浓浓度度低低于于其其溶溶解解度度时时，不不会会出出现现晶晶体
23、体沉沉淀淀，溶溶液液处处于于稳稳定定状状态态。当当浓浓度度大大于于其其溶溶解解度度而而过过饱饱和和度度较较低低时时，结结晶晶的的析析出出很很慢慢，溶溶液液处处于于亚亚稳稳态态，这这时时结结晶晶沉沉淀淀主主要要发发生生在在容容器器壁壁上上，这这种种异异类类结结晶晶物物质质存存在在诱诱发发的的晶晶核核生生成成称称为为异异相相成成核核作作用用。当当过过饱饱和和度度高高时时，结结晶晶数数目目多多，沉沉淀淀速速度度快快，溶溶液液处处于于不不稳稳定定状状态态，这这时时成成垢垢离离子子在在溶溶液液内内部部自自身身结结合合成成晶晶核核并并在在已已成成核核表表面面结结晶晶，这这种种垢垢晶晶离离子子自自身身结结合
24、合成成为为晶晶核核的的作作用用称称为为均均相相成成核核。在在实实际际垢垢体体系系中中，均均相相成成核核、异异相相成成核核很很难难区区分分，有有时时同同时时发发生生，因因此此过过饱饱和和度度临临界点很难确定。界点很难确定。晶晶核核生生成成后后的的晶晶体体生生长长过过程程仍仍受受热热力力学学、动动力力学学因因素素支支配配。影影响响垢垢晶晶生生长长、晶晶体体形形态态、垢垢沉沉积积速速度度的的因因素素有有垢垢晶晶晶晶形形、垢垢晶晶离离子子浓浓度度梯梯度度、扩扩散散速速度度、在在相相界界面面上上的的反反应应特特性性、吸吸附附特特性性及及过过饱饱和和度度等等，由由于于影影响响因因素素复复杂杂，至至今今未未
25、有有定定量量描描述述的的数数学学方方程程。结结晶晶动动力力学学认认为为，过过饱饱和和度度低低时时晶晶体体按按螺螺旋旋式式生生长长，过过饱饱和和度度较较高高时时晶晶体体呈呈层层状发展，过饱和度相当大时呈树枝状生长。状发展，过饱和度相当大时呈树枝状生长。(3)(3)流体动力学因素流体动力学因素流体动力学因素流体动力学因素 影影响响结结垢垢的的动动力力学学因因素素主主要要是是液液流流流流态态（层层流流、紊紊流流）、流流速速及及其其分分布布。由由流流体体力力学学知知识识可可知知，液液流流流流速速、路路径径可可影影响响液液流流流流态态。在在不不考考虑虑其其他他因因素素的的条条件件下下，水水流流速速度度越
26、越小小则则结结垢垢趋趋势势越越大大，即即雷雷诺诺数数越越小小越越易易结结垢垢。结结垢垢趋趋势势在在渗渗流流中中最最大大，层层流流中中次次之之，紊紊流流中中最最小小。因因此此，从从地地面面管管线线、油油管管、井井底底套套管管、炮炮眼眼到到地地层层，结结垢垢趋趋势势依次增大。依次增大。 (4)(4)其它影响因素其它影响因素其它影响因素其它影响因素 影影响响结结垢垢的的其其它它因因素素还还有有地地层层水水性性质质及及原原油油特特性性；注注入入水的腐蚀性；结垢沉积表面的状况等等。水的腐蚀性；结垢沉积表面的状况等等。三、结垢趋势预测三、结垢趋势预测 油油田田注注水水开开发发及及生生产产过过程程中中由由于
27、于结结垢垢而而造造成成的的损损失失十十分分巨巨大大。因因此此，为为减减缓缓和和防防止止结结垢垢，对对结结垢垢趋趋势势进进行行预预测测十十分分必必要要。应应用用无无机机结结垢垢趋趋势势预预测测技技术术对对油油田田水水进进行行结结垢垢预预测测，可可为为防防垢提供重要依据。垢提供重要依据。1、无机结垢趋势预测基本原理、无机结垢趋势预测基本原理 垢垢沉沉积积程程度度取取决决于于过过饱饱和和度度。影影响响过过饱饱和和度度的的因因素素众众多多且且复复杂杂多多变变，因因此此对对油油田田结结垢垢沉沉积积程程度度的的预预测测一一直直是是不不断断研研究究的的课课题题。早早期期预预测测方方法法简简单单，使使用用方方
28、便便，但但忽忽略略了了压压力力、离离子子强度及其它因素，使应用的有效性受到影响。强度及其它因素，使应用的有效性受到影响。 1992年年Haarberg、Selm等等根根据据平平衡衡关关系系及及有有关关溶溶解解度度数数据据，计计算算并并实实测测了了有有关关离离子子的的平平衡衡关关系系，建建立立了了硫硫酸酸钙钙、碳碳酸酸钙钙、硫硫酸酸钡钡、硫硫酸酸锶锶垢垢沉沉积积预预测测模模型型。1994年年Oddo和和Tomson在在以以前前工工作作的的基基础础上上得得到到了了更更完完善善的的预预测测模模型型。以以上上预预测测方方法法已已在在不不同同程程度度上上应应用用于于油油田田现现场场及及实实验验研研究和测
29、定中。究和测定中。下面介绍几种常用的结垢预测模型。下面介绍几种常用的结垢预测模型。(1)(1)溶度积规则模型溶度积规则模型溶度积规则模型溶度积规则模型 在一定的温度、压力下，难溶电解质在一定的温度、压力下，难溶电解质AmBn在溶液中有如在溶液中有如下化学平衡下化学平衡:AmBn =mAn+nBm- Ksp=An+mBm-n 式式中中，Ksp为为成成垢垢物物质质的的热热力力学学溶溶度度积积。对对于于难难溶溶电电解解质质溶液，有如下结垢趋势判定条件：溶液，有如下结垢趋势判定条件：(1)An+mBm-nKsp,结垢，直到等式成立为止。结垢，直到等式成立为止。(2)(2)离子缔合理论模型离子缔合理论模
30、型离子缔合理论模型离子缔合理论模型 根根据据Bjerum原原理理，当当两两个个不不同同电电荷荷的的离离子子彼彼此此靠靠近近到到某某一一距距离离时时，它它们们之之间间的的库库仑仑力力大大于于热热运运动动作作用用力力，就就能能形形成成足够稳定的缔合新单元。缔合平衡如下：足够稳定的缔合新单元。缔合平衡如下：mMn+nXm-MX0式中，式中，MX0表示缔合体，呈中性。缔合常数表示缔合体，呈中性。缔合常数Kst为为: Kst=MX0/Mn+mXm-n在在油油田田采采出出水水中中，由由于于高高矿矿化化度度及及高高离离子子强强度度而而普普遍遍存存在在缔缔合合现现象象。在在计计算算饱饱和和指指数数时时，为为了
31、了精精确确，不不能能忽忽略略其其它它离离子子的的影影响响，而而缔缔合合常常数数是是温温度度、压压力力和和离离子子强强度度的的函函数数，并且包含了其它离子的作用，因此精确度较好。并且包含了其它离子的作用，因此精确度较好。(3)(3)油田水饱和度指数方程模型油田水饱和度指数方程模型油田水饱和度指数方程模型油田水饱和度指数方程模型 在在预预测测油油田田水水结结垢垢趋趋势势时时，饱饱和和度度指指数数是是一一个个重重要要概概念念。根据化学反应动力学基本原理，有下列等式成立：根据化学反应动力学基本原理，有下列等式成立：Is=lgMeAn/Kst(T,P,SI)SI=-CiZi2/2式中，式中，Is为成垢物
32、质饱和指数，为成垢物质饱和指数，T、p、SI分别为温度、压分别为温度、压力及离子强度，力及离子强度，Ci为离子浓度，为离子浓度，Zi为离子价数，为离子价数，Me、An分别为阳离子和阴离子浓度。分别为阳离子和阴离子浓度。 Is=0,溶液处于固液平衡状态，无结垢趋势；溶液处于固液平衡状态，无结垢趋势；Is0,溶液处于过饱和状态，有结垢趋势；溶液处于过饱和状态，有结垢趋势；Is0时时，碳碳酸酸钙钙会会析析出出，这这种种水水属属结结垢垢型型水水；当当SI0时时，原原有有碳碳酸酸钙钙垢垢层层会会被被溶溶解解，这这种种水水有有腐腐蚀蚀性性，称称作作腐腐蚀蚀性性水水；当当SI=0时时，碳碳酸酸钙钙既既不不析
33、析出出，原有碳酸钙垢层也不会被溶解掉，这种水属于稳定型水。原有碳酸钙垢层也不会被溶解掉，这种水属于稳定型水。 雷兹纳稳定指数预测模型雷兹纳稳定指数预测模型雷兹纳稳定指数预测模型雷兹纳稳定指数预测模型 1946年年，雷雷兹兹纳纳（Ryznar）指指出出，利利用用朗朗格格利利尔尔饱饱和和指指数数SI判判断断水水的的结结垢垢趋趋势势时时经经常常出出现现错错误误。因因此此，他他通通过过对对各各种种水水的的实实际际运运行行结结果果进进行行总总结结，提提出出了了雷雷兹兹纳纳稳稳定定指指数数，简称稳定指数，用简称稳定指数，用SAI表示。表示。SAI=2pHspH式中：式中：pH水的实际水的实际pH值；值；
34、pHs水的饱和水的饱和pH值。值。雷雷兹兹纳纳通通过过实实验验，用用比比较较定定量量的的数数值值来来表表示示水水质质稳稳定定性性，提出利用稳定指数做如下的判断：提出利用稳定指数做如下的判断： SAI3.7严重结垢严重结垢3.7SAI6.0结垢结垢 SAI6.0稳定稳定6.0SAI7.5严重腐蚀严重腐蚀帕科拉兹结垢指数模型帕科拉兹结垢指数模型帕科拉兹结垢指数模型帕科拉兹结垢指数模型 1979年年帕帕科科拉拉兹兹（Puckoricus）认认为为水水的的总总碱碱度度Alk比比水水的的实实际际测测定定pH值值能能更更正正确确地地反反映映水水的的结结垢垢趋趋势势。经经过过研研究究之之后后，他他认认为为将
35、将雷雷兹兹纳纳稳稳定定指指数数中中水水的的实实际际pH值值改改为为平平衡衡pH值值（pHeq）将更切合实际生产，平衡）将更切合实际生产，平衡pH值可按下式计算：值可按下式计算：pHeq =1.465lgAlk+4.54式中：式中：pHeq水的平衡水的平衡pH值；值； Alk系统中水的总碱度系统中水的总碱度(以以CaCO3计计)，单位，单位mg/L。帕科拉兹提出的结垢指数定义如下：帕科拉兹提出的结垢指数定义如下：PSI=2pHs- pHeq 其判断准则为：其判断准则为： PSI6腐蚀腐蚀 PSI=6稳定稳定 PSI0时时，有有硫硫酸酸钡钡结结垢垢趋趋势势，水水质质不不稳稳定定，其其值值越越大结垢
36、越严重；当大结垢越严重；当B0时，没有硫酸钡结垢趋势，水质稳定。时，没有硫酸钡结垢趋势，水质稳定。 (4)(4)硫酸锶结垢趋势预测硫酸锶结垢趋势预测硫酸锶结垢趋势预测硫酸锶结垢趋势预测 根据溶度积理论，硫酸锶结垢趋势判断可按下式计算：根据溶度积理论，硫酸锶结垢趋势判断可按下式计算：式中：式中：QSr2+与与SO42-浓度积，浓度积，mg/L；Sr2+Sr2+浓度，浓度，mg/L；SO42-SO42-浓度，浓度，mg/L。判断准则如下：判断准则如下： Q/Ksp1.0有结垢趋势有结垢趋势 Q/Ksp=1.0临界状态临界状态 Q/Ksp1.0结垢结垢 Fs=1.0稳定稳定 Fs 0有结垢趋势有结垢
37、趋势 Is =0平衡状态平衡状态 Is0无结垢趋势无结垢趋势对对于于硫硫酸酸盐盐垢垢(CaSO4、BaSO4、SrSO4)，Oddo和和Tomson考考虑虑了了Ca2+、Ba2+、Sr2+、Mg2+、SO42-离离子子平平衡衡关关系系及及温温度度(T)、压压力力(P)、离离子子强强度度()与与平平衡衡常常数数(Kc)的的关关系系，还还考考 虑虑 了了 硫硫 酸酸 钙钙 的的 三三 种种 晶晶 型型 (CaSO42H2O，CaSO41/2H2O,CaSO4)，导出以下具体表达式：，导出以下具体表达式：式中：式中：Me表示表示Ca2+、Ba2+、Sr2+； ag该种盐及不同晶型盐的系数。该种盐及不
38、同晶型盐的系数。对对于于碳碳酸酸钙钙垢垢，他他们们考考虑虑实实际际难难测测的的pH值值和和CO2逸逸度度，建建立了有气相存在和无气相存在这两种情况下的具体关系：立了有气相存在和无气相存在这两种情况下的具体关系：当有气相存在时：当有气相存在时：当无气相存在时：当无气相存在时：式中：式中：YSCO2气相中气相中CO2摩尔分数；摩尔分数；fsCO2CO2逸度；逸度； CaqCO2液相中液相中CO2的摩尔浓度。的摩尔浓度。四、油气集输系统成垢组分及易结垢部位四、油气集输系统成垢组分及易结垢部位 1、油气集输系统成垢组分、油气集输系统成垢组分油气集输系统中垢的组分会因采出液水质的不同而不同，但其中最常油
39、气集输系统中垢的组分会因采出液水质的不同而不同，但其中最常见、危害最大的是碳酸钙垢、硫酸钙垢和硫酸钡和硫酸锶垢。其它见、危害最大的是碳酸钙垢、硫酸钙垢和硫酸钡和硫酸锶垢。其它的成垢组分还可能是碳酸镁垢及腐蚀产物。的成垢组分还可能是碳酸镁垢及腐蚀产物。碳酸钙、硫酸钙和硫酸钡（锶）这三种常见垢的溶解度受温度的影响碳酸钙、硫酸钙和硫酸钡（锶）这三种常见垢的溶解度受温度的影响都很大。与一般难溶盐不同，碳酸钙垢的溶解度随温度的升高而下都很大。与一般难溶盐不同，碳酸钙垢的溶解度随温度的升高而下降。油气集输系统中需要加热的环节比较多，因此碳酸钙垢最常见。降。油气集输系统中需要加热的环节比较多，因此碳酸钙垢最
40、常见。硫酸钡（锶）的溶解度随温度升高而增大，因此在油气集输系统中硫酸钡（锶）的溶解度随温度升高而增大，因此在油气集输系统中温度较低的部位容易生成硫酸钡（锶）垢。硫酸钙的溶解度随温度温度较低的部位容易生成硫酸钡（锶）垢。硫酸钙的溶解度随温度的变化关系因为所含结晶水的不同而不同。的变化关系因为所含结晶水的不同而不同。CaSO4及及CaSO41/2H2O的溶解度随着温度升高而减小；的溶解度随着温度升高而减小；CaSO42H2O的溶解度则随着温度升的溶解度则随着温度升高先增大后减小。高先增大后减小。2 2 2 2、油气集输系统的易结垢部位、油气集输系统的易结垢部位、油气集输系统的易结垢部位、油气集输系
41、统的易结垢部位 (1)原油集输系统的热水系统原油集输系统的热水系统无论是掺水流程或是三管热水伴随流程都是以含油污水作介质，因此当无论是掺水流程或是三管热水伴随流程都是以含油污水作介质，因此当水温升高到水温升高到8090时会形成结垢。热水系统发生结垢的例子较多，时会形成结垢。热水系统发生结垢的例子较多，例如，大庆莎北油田不少中转站加热炉一般仅使用一年左右就因炉管例如，大庆莎北油田不少中转站加热炉一般仅使用一年左右就因炉管结垢堵死而报废。结垢堵死而报废。(2)电脱水器出口污水管线电脱水器出口污水管线含水原油经电脱水器后污水被释放出来，由于污水含有含水原油经电脱水器后污水被释放出来，由于污水含有Ca
42、2+、Mg2+并且并且温度高达温度高达5060，会立即形成碳酸钙（镁）垢沉淀在管线内，造成，会立即形成碳酸钙（镁）垢沉淀在管线内，造成严重结垢。例如大庆喇二联脱水站结垢最严重时只有半年就将严重结垢。例如大庆喇二联脱水站结垢最严重时只有半年就将100的的管线堵死。管线堵死。(3)高含水原油中转站高含水原油中转站游离水中存在着游离水中存在着Ca2+、Mg2+以及与其平衡的二氧化碳。到以及与其平衡的二氧化碳。到达中转站后，二氧化碳随着天然气而被分离出去，游离水达中转站后，二氧化碳随着天然气而被分离出去，游离水中会由于二氧化碳降低而产生结垢。中会由于二氧化碳降低而产生结垢。(4)污水站过滤罐污水站过滤
43、罐污水进入污水站后，碳酸钙容易沉淀在石英砂滤罐上而使污水进入污水站后，碳酸钙容易沉淀在石英砂滤罐上而使罐内结垢，尤其是罐内结垢，尤其是Ca2+含量高的水更是如此。例如胜利油含量高的水更是如此。例如胜利油田滨二首站污水处理站就曾发生过因过滤罐严重结垢，污田滨二首站污水处理站就曾发生过因过滤罐严重结垢，污水站仅投产水站仅投产1年半左右滤罐就被垢完全堵死的事件。年半左右滤罐就被垢完全堵死的事件。(5)管线汇合处阀门管线汇合处阀门当两条及多条管线中的油水或气水不相配伍时，会因为它当两条及多条管线中的油水或气水不相配伍时，会因为它们的混合而在管线汇合处的阀门上形成结垢。们的混合而在管线汇合处的阀门上形成
44、结垢。 五、国内外油田防垢技术五、国内外油田防垢技术 1、化学法防垢、化学法防垢(1)化学防垢机理化学防垢机理 化化学学法法防防垢垢主主要要是是通通过过稀稀释释和和加加入入化化学学阻阻垢垢剂剂的的方方法法阻阻止止或或减减少少无无机机盐盐在在溶溶液液和和流流体体通通道道壁壁上上的的结结晶晶沉沉淀淀。其其机机理理主主要要为为：a、稀稀释释作作用用；b、增增溶溶作作用用；c、分分散散作作用用；d、静静电电斥斥力力作作用用；e、晶晶体体略略变变作作用用；f、去去活活化作用。化作用。(2)几种典型的化学法防垢技术几种典型的化学法防垢技术加酸或注入加酸或注入CO2防止碱性垢防止碱性垢在在油油田田水水中中加
45、加入入适适量量的的硫硫酸酸或或盐盐酸酸等等酸酸液液，将将水水的的pH值值降降至至6.57.2，这这样样可可防防止止碱碱性性垢垢的的生生成成。但但是是对对于于一一般般的的油油田田水水来来说说，由由于于水水质质（特特别别是是地地层层水水）不不易易测测算算，因因此此难难以以确确定定使使pH值值调调节节至至合合适适范范围围所所需需加加入入的的酸酸量量，这是加酸方法的局限性。这是加酸方法的局限性。防防止止碱碱性性垢垢的的另另一一种种方方法法是是注注入入CO2，这这在在现现场场防防垢垢中中经经常常采采用用。油油田田水水融融入入CO2可可使使水水成成弱弱酸酸性性，从从而而防防止止碱碱性性垢垢的的形形成成。并
46、并且且即即使使CO2过过量量也也不不至至于于引引起起酸酸过过量量和和pH值值下下降降过过大大，还还可可将将过过量量的的CO2再再循循环环，降降低低水水处处理理费费用用。不不过过，在在高高温温系系统统中中CO2过过量量是是不不利利的的，这这样样反反而而会会导导致致新垢（如新垢（如CaCO3垢）的生成。垢）的生成。v在在可可能能产产生生垢垢的的各各种种液液流流中中加加入入螯螯合合型型阻阻垢垢剂剂或或抑抑制制型型阻阻垢垢剂剂，可可有有效效防防止止垢垢的的生生成成。为为了了防防止止化化学学物物共共存存于于水水体体中中发发生生“协协同同效效应应”，国国内内外外又又推推出出了了复复配配型型阻阻垢垢剂剂。另
47、另外外，70年年代代以以来来发发展展的的聚聚合合物物阻阻垢垢剂剂，防防垢垢效效果果好好，热热稳稳定定性性优优良良，无无毒毒，与与其其他他药药剂剂相相容容性性好好，而而且且兼兼有有优优异异的的缓缓蚀蚀及及其其它它性性能，所以发展很快。能，所以发展很快。v目目前前，化化学学阻阻垢垢剂剂在在各各油油田田使使用用较较普普遍遍，研研究究更更经经济济有有效效的的新新型型防防垢垢剂剂已已成成为为国国内内外外油油田田防防垢垢技技术术研研究究的的一一个个重重要要方方向向。然然而而投投加加化化学学阻阻垢垢剂剂法法也也有有其其局局限限性性，那那就就是是对对于于矿矿化化度度较较高高的的油油田田水水，化化学学阻阻垢垢剂
48、剂的的防防垢垢效效果果会会大大大大降降低低，并并且且由由于于各各油油田田使使用用较较多多的的是是聚聚合合物物型型阻阻垢垢剂剂，投投加加量量如如不不合合适适会会给给油田水造成二次污染，增大采出水处理难度。油田水造成二次污染，增大采出水处理难度。 加入阻垢剂防止各种垢加入阻垢剂防止各种垢 2 2、物理法防垢、物理法防垢、物理法防垢、物理法防垢 (1)物理法防垢机理物理法防垢机理物物理理法法防防垢垢是是通通过过某某种种作作用用阻阻止止无无机机盐盐沉沉积积于于系系统统壁壁上上，同同时时允允许许无无机机盐盐在在溶溶液液中中形形成成晶晶核核甚甚至至结结晶晶，但但要要求求这这种结晶悬浮于溶液中而不粘附于系统
49、的器壁上。种结晶悬浮于溶液中而不粘附于系统的器壁上。各种物理法的防垢机理可归纳为以下各作用：各种物理法的防垢机理可归纳为以下各作用：振散作用；振散作用；震壁作用；震壁作用；电解作用；电解作用；磁场效应；磁场效应；辐射作用；辐射作用；催化作用；催化作用；转嫁处理。转嫁处理。(2)(2)几种常见的物理法防垢技术几种常见的物理法防垢技术几种常见的物理法防垢技术几种常见的物理法防垢技术 晶种技术晶种技术其其原原理理是是用用晶晶种种来来创创立立一一个个极极大大的的表表面面以以利利于于无无机机盐盐结结晶晶。晶晶种种可可用用某某些些能能生生成成垢垢的的无无机机盐盐材材料料或或不不溶溶于于水水的的别别的的材材
50、料料，只只要要求求结结晶晶首首先先在在这这些些材材料料上上发发生生即即可可。然然而而当当接接近近晶晶壁壁的的溶溶液液过过饱饱和和度度很很高高时时，用用这这种种技技术术阻阻垢垢就就比比较较困困难难。但但是是即即使使在在这这种种条条件件下下，晶晶种种技技术术常常常常还还是是有有效效的的。另另外外，由由于于晶晶种种必必须须放放置置在在流流动液体中，因此晶种的制备是一个问题。动液体中，因此晶种的制备是一个问题。超声波处理超声波处理 超超声声波波防防垢垢一一般般采采用用间间接接处处理理液液流流的的方方法法。该该技技术术可可使使结结垢垢明明显显降降低低，处处理理费费用用显显著著下下降降。同同时时处处理理后
51、后的的液液流流中中结结晶晶颗颗粒粒尺尺寸寸变变小小，与与地地层层孔孔壁壁和和金金属属管管柱柱表表面面的的粘粘附附程程度度明明显显减减弱弱。从从目目前前的的使使用用情情况况看看，采采用用超超声声波波包包括括声声场场在在内内的的强强大大的的物物理理场场来来抑抑制制结结垢垢是是今今后的发展方向。后的发展方向。 磁防垢技术磁防垢技术该该法法起起于于前前苏苏联联，使使用用的的是是永永久久磁磁铁铁和和电电磁磁铁铁设设备备防防垢垢。如如中中原原油油田田采采油油二二厂厂濮濮三三联联污污水水站站采采用用美美国国PALMRE国国际际公公司司生生产产的的ENEFLOW-5000型型流流体体磁磁力力电电池池进进行行防
52、防垢垢就就取取得得了了良良好好的的经经济济效效益益。然然而而磁磁防防垢垢效效果果也也与与含含盐盐量量有有关关，含含盐盐量量越越高高，防防垢垢效效果果越越差差。从从国国内内外外有有关关资资料料来来看看，磁磁防防垢垢技技术术适适宜宜于于含含盐盐量量低低于于3000mg/l的水溶液的水溶液高频及射频防垢技术高频及射频防垢技术高高频频防防垢垢技技术术的的原原理理是是在在高高频频电电场场作作用用下下，水水中中离离子子极极化化，使使成成垢垢晶晶体体发发生生畸畸变变，同同时时在在高高频频振振荡荡过过程程中中，使使水水中中大大颗颗粒粒晶晶体体破破碎碎，从从而而起起到到防防垢垢作作用用。大大庆庆喇喇嘛嘛甸甸油油
53、田田在在使使用用高高频频防防垢垢技技术术后后，有有效效的的防防止止或或减减缓缓了了高高温温条条件件下下掺掺水水系系统统设设备备及及管管线线的的严严重重结结垢垢。然然而而，由由于于水水分分子子的的极极化化能能障障，限限制制了了高高频频防防垢垢技技术术的的应应用用范范围围。为为了了克克服服这这一一缺缺陷陷，大大庆庆油油田田又又研研制制开开发发了了射射频频脉脉冲冲防防垢垢技技术术，该该技技术术利利用用高高频频脉脉冲冲叠叠加加法法来来组组合合峰峰值值转转换换能能量量，达达到到处处理理水水中中离离子子，软软化化水水的的作作用用。该该技技术术在在现现场场试试验验中取得了较理想的效果。中取得了较理想的效果。
54、变频共振除垢技术变频共振除垢技术我我们们知知道道，水水是是由由一一个个氧氧原原子子和和两两个个氢氢原原子子组组成成的的，通通常常水水中中80%的的水水分分子子是是以以氢氢键键缔缔合合成成的的水水分分子子团团的的形形式式存存在在，这这种种水水分分子子团团对对碳碳酸酸钙钙（水水垢垢）的的溶溶解解程程度度较较低低，使使水水垢垢很很容容易易析析出出，变变频频共共振振就就是是向向水水中中施施加加一一个个与与其其自自然然频频率率相相同同的的频频率率，从从而而引引起起水水分分子子产产生生共共振振，共共振振的的结结果果，使使氢氢键键断断开开，使使水水分分子子团团变变成成单单个个的的极极性性水水分分子子，因因而
55、而提提高高了了水水的的活活化化性性和和对对水水垢垢的的溶溶解解度度，极极微微小小的的水水分分子子可可以以渗渗透透、包包围围、疏疏松松、溶溶解解、去去除除热热水水器器、锅锅炉炉等等热热交交换换系系统统内内的的老老垢垢，同同时时，浮浮在在水水中中的的钙钙离离子子和和碳碳酸酸根根离离子子相相互互碰碰撞撞，形形成成特特殊殊的的文文石石碳碳酸酸钙钙体体，其其表表面面无无电电荷荷，因因此此，不不能能再再吸吸附附在在管管道道上上，从从而而达达到到除除垢、防垢的目的。垢、防垢的目的。由由于于不不同同条条件件下下水水的的温温度度、硬硬度度、粘粘度度、PH值值不不同同，其其内内部部的的自自然然频频率率就就不不同同
56、，所所以以其其共共振振频频率率也也不不可可能能相相同同。因因此此，只只有有采采用用变变频频共共振振技技术术，才才能能确确保保使使任任何何水水质质条条件件下下的的水水分分子子产产生生共共振振，从从而而达达到到除除垢垢、防防垢垢的的效效果果，变变频频是是手手段段，共共振振是是目目的的，变变化化的的频频率率覆覆盖盖了了所所有有水水质质的的自自然然频频率率，变变频频的的过过程程，就就是是寻寻找找水水中中的的自自然然频频率率的的过过程程，没没有有变变频频，就就不不能能保保证证对对任任何何水水质质都都能能够够产产生生共共振振，也也就就是是说说不能保证对任何水质都有能达到除垢、防垢的效果。不能保证对任何水质
57、都有能达到除垢、防垢的效果。3 3、工艺法防垢、工艺法防垢、工艺法防垢、工艺法防垢 工艺法防垢主要是通过改变垢物形成的外部条件来实现防垢。工艺法防垢主要是通过改变垢物形成的外部条件来实现防垢。工艺法的具体措施有：工艺法的具体措施有：正正确确选选用用注注水水水水源源，确确保保注注入入水水与与地地层层水水在在化化学学性性质质上上配配伍伍。这这就就要要求求事事先对地层水进行必要的化学测试，掌握有关性质数据；先对地层水进行必要的化学测试，掌握有关性质数据；控制油气井投产流速和生产压差，以减缓垢物生长和形成；控制油气井投产流速和生产压差，以减缓垢物生长和形成；使油气井底流压高于饱和压力；使油气井底流压高
58、于饱和压力；采用井下油嘴，使产液形成油包水型乳状液；采用井下油嘴，使产液形成油包水型乳状液；封堵采油井中的大小层段，采用有套层的装置及管柱；封堵采油井中的大小层段，采用有套层的装置及管柱；加深泵挂深度，把尾管下至油层底部。加深泵挂深度，把尾管下至油层底部。具体实施时，以上工艺法措施各有利弊，应根据油田的实际情况酌情选用。具体实施时，以上工艺法措施各有利弊，应根据油田的实际情况酌情选用。六、几种物理防垢产品简介1、变频防垢除垢器、变频防垢除垢器该产品由变频电源与缠绕在管道上的线圈组成。其关键部件是可频该产品由变频电源与缠绕在管道上的线圈组成。其关键部件是可频率可在一定范围内变化的变频电源。线圈可
59、直接缠绕在钢管外面率可在一定范围内变化的变频电源。线圈可直接缠绕在钢管外面（由于金属管的磁屏蔽作用，这种情况下只有交变电场的作用），（由于金属管的磁屏蔽作用，这种情况下只有交变电场的作用），但其效果不如缠绕在非金属管外面好（同时有交变电场和交变磁场但其效果不如缠绕在非金属管外面好（同时有交变电场和交变磁场的作用）。的作用）。该产品可用于防止不相容结垢，对于加热结垢尤其有效。可用于锅该产品可用于防止不相容结垢，对于加热结垢尤其有效。可用于锅炉、加热炉、热泵、换热器和水冷却器的防垢和除垢。用于管道防炉、加热炉、热泵、换热器和水冷却器的防垢和除垢。用于管道防垢时，其有效作用为垢时，其有效作用为2-5
60、km，如果装在水泵前，有效作用距离为，如果装在水泵前，有效作用距离为2km。该产品除了具有防垢和除垢作用外，还具有杀菌的作用。该产品除了具有防垢和除垢作用外，还具有杀菌的作用。该产品的特点：该产品的特点：该产品的特点：该产品的特点：(1)无电极、非接触水无电极、非接触水采用直通管与用户管道连接，这种结构有非常独特的优点：没采用直通管与用户管道连接，这种结构有非常独特的优点：没有压力、流速、流量的损失；不需定期更换电极；体积小，规格可以做到有压力、流速、流量的损失；不需定期更换电极；体积小，规格可以做到DN15甚甚至更小，这是其它有电极的电子除垢产品无法做到的。至更小，这是其它有电极的电子除垢产
61、品无法做到的。(2)低电压低电压工作电压工作电压DC10V，操作安全，用水安全。，操作安全，用水安全。(3)免拆卸，采用分体式结构，主、辅机采用接插式信号线连接，维修时不需拆卸管免拆卸，采用分体式结构，主、辅机采用接插式信号线连接，维修时不需拆卸管道。道。(4)安装简单直接安装在用户进水管道上，不需另加旁路系统。安装简单直接安装在用户进水管道上，不需另加旁路系统。(5)高效高效共振频率覆盖不同条件下（硬度、温度、粘度、压力、共振频率覆盖不同条件下（硬度、温度、粘度、压力、PH值的水分子的自然值的水分子的自然频率，保证对各种水质的高效除垢、防垢。频率，保证对各种水质的高效除垢、防垢。(6)寿命长
62、、效果恒定。正是由于采用了变频共振技术，决定了其寿命长、效果恒定。寿命长、效果恒定。正是由于采用了变频共振技术，决定了其寿命长、效果恒定。相反的，有电极的除垢产品，如不经常更换、清洗电极，除垢效果将打折扣，另相反的，有电极的除垢产品，如不经常更换、清洗电极，除垢效果将打折扣，另外，采用磁场除垢的产品（如强磁、永磁、高磁等）容易产生磁衰减，加在管道外，采用磁场除垢的产品（如强磁、永磁、高磁等）容易产生磁衰减，加在管道上的磁极还容易吸附水中的铁锈微粒造成磁短路，失去除垢效果，这也就是前面上的磁极还容易吸附水中的铁锈微粒造成磁短路，失去除垢效果，这也就是前面所说的刚装上的时候效果好，运行一段时间效果
63、又不明显的情况。所说的刚装上的时候效果好，运行一段时间效果又不明显的情况。(7)应用范围广一般电子除垢产品只能用于工业循环水系统，本产品不仅可用于循环应用范围广一般电子除垢产品只能用于工业循环水系统，本产品不仅可用于循环水系统，还可用于油田集输系统。水系统，还可用于油田集输系统。 使使用用现现场场2 2、内磁水处理器、内磁水处理器、内磁水处理器、内磁水处理器 内磁水处理器是在其横断面上，内外内磁水处理器是在其横断面上，内外筒体表面之间设置了必要数量的极性筒体表面之间设置了必要数量的极性相反的永久性磁铁相反的永久性磁铁(一般不少于一般不少于5对对)。流体通过其中垂直于磁场的通道而被流体通过其中垂
64、直于磁场的通道而被磁化处理。整个横断面磁场应均匀，磁化处理。整个横断面磁场应均匀，壳体应屏蔽，以减少对外界的干扰影壳体应屏蔽，以减少对外界的干扰影响，构造简图如图响，构造简图如图1所示。根据我国行所示。根据我国行业标准，中心最大磁感应强度业标准，中心最大磁感应强度B值值160MT，外壳漏磁感应强度，外壳漏磁感应强度B值值2MT(1MT=106Wb/m2)。3 3、静电水处理器和电子水处理器、静电水处理器和电子水处理器、静电水处理器和电子水处理器、静电水处理器和电子水处理器 静电水处理器和电子水处理器的构造相似，均由两部分组成静电水处理器和电子水处理器的构造相似，均由两部分组成。(1)水处理器：
65、其壳体为阴极，一般由镀锌钢管制成，壳体中心装一阳极。水处理器：其壳体为阴极，一般由镀锌钢管制成，壳体中心装一阳极。静电水处理器的阳极是一个芯棒，芯棒外套四氟乙烯管，确保有良静电水处理器的阳极是一个芯棒，芯棒外套四氟乙烯管，确保有良好绝缘。电子水处理器的阳极是一根金属电极，它直接与水接触。好绝缘。电子水处理器的阳极是一根金属电极，它直接与水接触。被处理的介质通过阳极和壳体之间的环状空间而被处理。被处理的介质通过阳极和壳体之间的环状空间而被处理。(2)直流电源：静电水处理器采用高压直流电源，又称高压发生器。电子直流电源：静电水处理器采用高压直流电源，又称高压发生器。电子水处理器则采用低压直流电源。
66、水处理器则采用低压直流电源。 4 4、高频电子水处理器、高频电子水处理器、高频电子水处理器、高频电子水处理器 v它由水处理器和电控器组成。水处它由水处理器和电控器组成。水处理器由电极和壳体构成，其中电极理器由电极和壳体构成，其中电极为阳极，壳体为阴极。电控器即高为阳极，壳体为阴极。电控器即高频发生器，它的功能是利用电子元频发生器，它的功能是利用电子元件产生高频电磁场。构造简图如图件产生高频电磁场。构造简图如图所示。水通过其间即被处理。所示。水通过其间即被处理。v为了提高处理效果，有人经研究提为了提高处理效果，有人经研究提出在阳极之间加设屏蔽网出在阳极之间加设屏蔽网(负极负极)进进行屏蔽，确保各
67、阳极独立工作，互行屏蔽，确保各阳极独立工作，互不干扰。据称该项技术与不设屏蔽不干扰。据称该项技术与不设屏蔽网的同类产品相比，效率可提高网的同类产品相比，效率可提高30%以上。以上。5 5、电解质防垢防锈器、电解质防垢防锈器、电解质防垢防锈器、电解质防垢防锈器英国英国“萨拉满达公司萨拉满达公司”根据电解原理，发明了新型的硬水根据电解原理，发明了新型的硬水处理器处理器“塞茜塞茜“防垢除锈系列产品，对硬水进行永久性处防垢除锈系列产品，对硬水进行永久性处理。该产品的原理是由铜管和锌电极构成一个伽伐尼电池，理。该产品的原理是由铜管和锌电极构成一个伽伐尼电池，当水流经过当水流经过“塞茜塞茜”时，即在水中形
68、成直流电流，在电场时，即在水中形成直流电流，在电场和锌离子的影响下，使溶解在水中的矿物质成份的结晶习和锌离子的影响下，使溶解在水中的矿物质成份的结晶习实性发生永久性的改变，不会附着于管壁产生水垢，而同实性发生永久性的改变，不会附着于管壁产生水垢，而同时水中锌离子的存在，对管道和容器壁也有一定的防锈、时水中锌离子的存在，对管道和容器壁也有一定的防锈、除锈作用。因此水流经除锈作用。因此水流经“塞茜塞茜”后，即受到了永久性的处后，即受到了永久性的处理，整个系统均不会再有水垢的产生。理，整个系统均不会再有水垢的产生。6 6、恩曼、恩曼、恩曼、恩曼CPRSCPRS防垢防腐蚀工具防垢防腐蚀工具防垢防腐蚀工
69、具防垢防腐蚀工具v恩曼恩曼CPRS防垢防腐蚀工具无磁、无化学剂、无电，防垢防腐蚀工具无磁、无化学剂、无电，是一种环保型产品，既不在流体中加任何物质，也是一种环保型产品，既不在流体中加任何物质，也不从流体中带走任何物质。地面工具由进口、出口不从流体中带走任何物质。地面工具由进口、出口（带相应的标准法兰）、外筒、内筒、斜板（带中（带相应的标准法兰）、外筒、内筒、斜板（带中心孔）、芯子、排污孔心孔）、芯子、排污孔（带丝堵）和顶部法兰构成。（带丝堵）和顶部法兰构成。v地面工具的芯子由地面工具的芯子由4-6片（标准设计为片（标准设计为5片）经过设片）经过设计的孔板组成，孔板安装在丝杆上，呈轴向排列，计的
70、孔板组成，孔板安装在丝杆上，呈轴向排列，放置于工具内筒中。工作时，流体通过进口进入工放置于工具内筒中。工作时，流体通过进口进入工具内筒，经过孔板处理，然后从外筒油出口流出。具内筒，经过孔板处理，然后从外筒油出口流出。v地面工具流道和孔板形式的设计能够确保通过的流地面工具流道和孔板形式的设计能够确保通过的流体充分与芯子的孔板表面接触。流体和芯子接触的体充分与芯子的孔板表面接触。流体和芯子接触的同时，芯子会使流体和流体中的矿物质产生极化效同时，芯子会使流体和流体中的矿物质产生极化效应，改变其特性，防止流体中的矿物质呈固体状态应，改变其特性，防止流体中的矿物质呈固体状态沉淀在工具下游的管壁或设备表面
71、上而结蜡、结垢沉淀在工具下游的管壁或设备表面上而结蜡、结垢或腐蚀。或腐蚀。CPRSCPRS井下工具井下工具井下工具井下工具 井下工具是针对石油油井防蜡、防垢和防腐蚀而开发的一种专用工具，井下工具是针对石油油井防蜡、防垢和防腐蚀而开发的一种专用工具，可以用在石油和天然气生产过程中防止并清除垢、蜡和其他沥青质沉积。可以用在石油和天然气生产过程中防止并清除垢、蜡和其他沥青质沉积。如果将这种系统安装在油气生产井中，目前所使用的一些常规的处理方如果将这种系统安装在油气生产井中，目前所使用的一些常规的处理方法，如钢丝作业清刮、化学防蜡、防垢和热油循环清洗作业，法，如钢丝作业清刮、化学防蜡、防垢和热油循环清
72、洗作业， 将被淘汰，将被淘汰， 从而降低作业成本、稳定油井产量。从而降低作业成本、稳定油井产量。工作原理工作原理工作原理工作原理v因为水溶液所含的离子的电负性比因为水溶液所含的离子的电负性比CPRS核心部件的电负性大，所以催化核心部件的电负性大，所以催化合金的电子进入到水溶液中。或者以电动势序的观点，合金的电子进入到水溶液中。或者以电动势序的观点，”银豪银豪”核心部核心部件含有的元素的氧化电势比水溶液中的离子的氧化电势大。当水流过件含有的元素的氧化电势比水溶液中的离子的氧化电势大。当水流过CPRS时，一些电子进入水溶液中，在许多电子的剧烈旋转运动过程中，时，一些电子进入水溶液中，在许多电子的剧
73、烈旋转运动过程中，取代了一些已经被捕获的离子，诸如取代了一些已经被捕获的离子，诸如CO32-、HCO3-、SO42-和和OCl-等。这等。这些取代的电子变成了溶液中的些取代的电子变成了溶液中的“自由电子自由电子”，并且这些，并且这些“自由电子自由电子”能能被电负性小的离子或胶体，例如被电负性小的离子或胶体，例如Ca2+、Mg2+、SiO2、Al2O3和和Fe2O3等捕获等捕获。这使得。这使得Ca2+、Mg2+脱离脱离CO32-、SO42-和和HCO3-，形成原子结构（，形成原子结构（Ca0、Mg0），其结果是，当它们处于水溶液中时，它们的离子键断裂；或），其结果是，当它们处于水溶液中时，它们的
74、离子键断裂；或者当它们处于沉淀的固体即垢的状态时，它们的晶格键断裂。当热水器者当它们处于沉淀的固体即垢的状态时，它们的晶格键断裂。当热水器和锅炉中的水受到加热时，或者水的碱度达到和锅炉中的水受到加热时，或者水的碱度达到PH8.4以上的情况下，水中以上的情况下，水中电子数量的增加也阻止碳酸氢根离子分解为电子数量的增加也阻止碳酸氢根离子分解为H+和和CO32-。n胶体物质，例如硅石、氧化铝以及锈颗粒，通过获得或重新获得负电胶体物质，例如硅石、氧化铝以及锈颗粒，通过获得或重新获得负电荷而保持悬浮在溶液中，不吸附到钙离子、镁离子和铁离子上；获得荷而保持悬浮在溶液中，不吸附到钙离子、镁离子和铁离子上；获
75、得负电荷也引起这些胶体物质受到存在于流动水中的或者早已吸附到胶负电荷也引起这些胶体物质受到存在于流动水中的或者早已吸附到胶体物质上的这些离子的排斥。这种排斥分离抑制了这三种离子的硬度体物质上的这些离子的排斥。这种排斥分离抑制了这三种离子的硬度效应；水中的硬度总是由于效应；水中的硬度总是由于Ca2+、Mg2+、Fe2+这些离子的存在而造这些离子的存在而造成的。成的。n作为粘结剂而吸附于垢晶格上的硅石、氧化铝，也能从已生成的垢晶作为粘结剂而吸附于垢晶格上的硅石、氧化铝，也能从已生成的垢晶格上脱离。这样，由于格上脱离。这样，由于Ca0和和Mg0元素以及带负电荷的元素以及带负电荷的SiO2（-）和）和
76、Al2O3（-）的脱离，垢晶格便逐渐遭到破坏和消除。）的脱离，垢晶格便逐渐遭到破坏和消除。 7 7、物理除垢器、物理除垢器、物理除垢器、物理除垢器根据吸附与共晶理论，各种成垢离子、不溶物等在溶液中高于其溶解度部分会根据吸附与共晶理论，各种成垢离子、不溶物等在溶液中高于其溶解度部分会首先在高表面能的部分析出首先在高表面能的部分析出(即结垢即结垢)，当溶液中各种成垢离子的浓度不高于其，当溶液中各种成垢离子的浓度不高于其溶解度时，是不会在任何表面上析出溶解度时，是不会在任何表面上析出(即结垢即结垢)的。温度越高，成垢离子、不溶的。温度越高，成垢离子、不溶物过饱和度越高。物过饱和度越高。物理除垢器填料
77、是一种经过特殊处理的高表面能材料，适用于油田污水和各种物理除垢器填料是一种经过特殊处理的高表面能材料，适用于油田污水和各种工业生活用水中结垢离子的去除，能促使水或油水中的过饱和成垢成分工业生活用水中结垢离子的去除，能促使水或油水中的过饱和成垢成分(包括各包括各种易结垢离子、不溶物和天然品种如油砂沉淀物等种易结垢离子、不溶物和天然品种如油砂沉淀物等)首先很快地在本填料上析出首先很快地在本填料上析出(即结垢即结垢)，能最大限度地降低各种成垢离子在水或油水中的过饱和度，降低水，能最大限度地降低各种成垢离子在水或油水中的过饱和度，降低水的总硬度和矿化度，从而保证了在附近或后续管线和设备上基本不再结垢，
78、达的总硬度和矿化度，从而保证了在附近或后续管线和设备上基本不再结垢，达到了从根本上除垢的目的。水和油水中的成垢离子和不溶物含量越高除垢效果到了从根本上除垢的目的。水和油水中的成垢离子和不溶物含量越高除垢效果越明显。解决了电子、电磁、化学等方法只阻垢而不除垢的问题，阻垢不能保越明显。解决了电子、电磁、化学等方法只阻垢而不除垢的问题，阻垢不能保证远距离后续管线不结垢，除垢可保证远距离后续管线不结垢。证远距离后续管线不结垢，除垢可保证远距离后续管线不结垢。物理除垢器填料在吸垢达到一定程度后，可从容器中取出，经除垢后可重复使物理除垢器填料在吸垢达到一定程度后，可从容器中取出，经除垢后可重复使用。使用物理除垢填料可延长化学清洗周期用。使用物理除垢填料可延长化学清洗周期5倍以上，除垢率在倍以上，除垢率在85%以上。以上。
