電磁防垢降粘技術(shù)

電磁防垢降粘技術(shù)第1頁，共16頁，2023年，2月20日，星期二前言

隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的飛速發(fā)展，我公司同科研院校合作，以電磁理論為基礎(chǔ)，以先進的電子技術(shù)和電磁技術(shù)巧妙結(jié)合，研制出一種具有突破性的防垢技術(shù)-電磁防垢降粘器。工藝技術(shù)路線是將交流電變換后給電磁轉(zhuǎn)換裝置供電，電磁轉(zhuǎn)換裝置將電能轉(zhuǎn)換成變化的電磁場，電磁場作用于流體后，可改變形成垢的分子排列結(jié)構(gòu)，使其不易結(jié)晶析出，從而起到防垢的目的。由于電磁防垢降粘器具有完善的保護功能和自動感應溫度以及優(yōu)良的防潮、防腐蝕性能，基本不需任何維護。安裝本產(chǎn)品后無需加藥，也不存在副作用，而且會降低原油黏度增強其流動性，更有利于管線輸送。其使用交流50HZ電源，可利用抽油機井原有電源，有功功率600W，用電費用低，適合于各種油井，如游梁式抽油機井，電泵井，螺桿泵井等。磁處理技術(shù)屬于原油的物理改性技術(shù)，特點是設(shè)備安裝簡單、使用方便、無污染、成本低、時效長。本產(chǎn)品為國家專利產(chǎn)品，是我公司與哈爾濱工業(yè)大學的應用物理化學專家合作，對原油組份和結(jié)垢機理進行廣泛分析研究并取得豐碩成果。在此基礎(chǔ)上根據(jù)我國不同油田的油品和水質(zhì)，研制出適應于不同工況和要求的電磁防垢降粘器。以適應大慶油田、勝利油田、遼河油田、塔里木油田、大港和獨山子等油田。在各油田經(jīng)過大量實驗、應用，證實具有良好的防垢降粘效果。因此全國各油田都有廣泛的應用意義。第2頁，共16頁，2023年，2月20日，星期二基本原理

電磁場的低頻極化作用對水垢分子和原油中石蠟膠質(zhì)分子是有效的，就好像它們是小小的磁體，當受到低頻率波長作用后,改變了分子排列結(jié)構(gòu),由原來的類似雜亂無章結(jié)構(gòu)變得平行有序,水垢和原油中石蠟膠質(zhì)的結(jié)晶析出是通過在任意方向形成多方向晶格結(jié)構(gòu)吸附于管壁。如果大多數(shù)分子被引導為平行位置，則分子無法成團吸附析出，例如你將火柴或牙簽通過不同方向放置可以建成各種樣式結(jié)構(gòu)，但是如果他們都是并排擺成平行式，任何結(jié)構(gòu)都不能形成。

在電磁場中低頻極化處理后，沒有添加或帶走任何東西，而重新配置現(xiàn)有的分子。低頻極化電磁感應圈感應能量，使得大多數(shù)原子自旋在并排平行位置，從而使水垢和原油中石蠟膠質(zhì)保持在原流體中不析出，起到防垢防蠟的目的，且不改變流體物質(zhì)成分,是目前較為理想的防蠟防垢方式。第3頁，共16頁，2023年，2月20日，星期二

油田開發(fā)中結(jié)垢的研究

由于原油中的水含有很高的鹽分，引起井內(nèi)管住、地面管線和設(shè)備結(jié)垢嚴重，成垢的主要因素為Ca、Mg、HCO3、CO3。形成水垢的主要成分是碳酸鈣及氫氧化鎂。

與大多數(shù)鹽類的性質(zhì)相反，溫度升高時，碳酸鈣的溶解度降低，即溫度升高碳酸鈣沉淀加快。因此在加熱爐油氣分離器處及地面輸油管線中易結(jié)垢。尤其經(jīng)過油水分離器處后，進入排水管的水，由于水中含有負電荷油的質(zhì)點減少，對鈣離子和鎂離子的靜電作用減弱，使其更易與碳酸根結(jié)合，結(jié)晶成垢。一般在半年內(nèi)，地面管線將幾乎被堅硬如石的硬垢堵死。油井和管線結(jié)垢狀況第4頁，共16頁，2023年，2月20日，星期二防垢的室內(nèi)評價根據(jù)磁防垢的機理，當流體通過磁場時，水中成垢離子（鈣離子、鎂離子、鋇離子及重碳酸鹽離子）受到磁力的作用，發(fā)生偏轉(zhuǎn)和旋轉(zhuǎn)，增大了相互碰撞的幾率，在水中形成小的懸浮顆粒，不再粘附在管壁和設(shè)備壁上成垢?；谏鲜隼碚?，首先做了選擇最佳工況點的試驗。磁化后5小時總硬度隨磁通密度的變化情況。從下圖中可以看出，當磁通密度在0.1T時，總硬度下降率約為18%，當磁通密度小于0.1T時，總硬度的下降率隨磁通密度的增加而增加。鈣硬度和鎂硬度隨磁通密度的變化類似于總硬度的變化。第5頁，共16頁，2023年，2月20日，星期二先導性試驗開展情況

通過先期的調(diào)研，先導性試驗選在華北油田第二采油廠。該廠1978年開始開采，現(xiàn)含水已達到72%左右。水中含鹽量較高，總鹽量達到30g/l。水中結(jié)垢離子濃度很高，鈣離子濃度600-1600g/l,鎂離子濃度200-600g/l,鋇離子濃度70-100g/l,鈉離子濃度9000-10000g/l，重碳酸根濃度550-700g/l，氯離子濃度14000g/l，PH值略高于7，因此井內(nèi)管柱、輸送管線和設(shè)備結(jié)垢嚴重。另外石蠟和膠質(zhì)含量較高加大了管道輸送阻力，需要定期投加降粘清蠟劑。電磁防垢降粘器安裝在采油井口、計量室和加熱爐之間。第6頁，共16頁，2023年，2月20日，星期二

該試驗時間為半年，每天記錄電磁器前后壓力表的讀數(shù)及加熱爐前后壓力表的讀數(shù)。同時測定水中的鈣離子、鎂離子、重碳酸根離子、電導及PH值的變化。

六個月內(nèi)磁化器前后的壓力變化為零，說明設(shè)備本身阻力很小，加熱爐前和油水分離器前的壓差前期為0.05MPa，后期0.06MPa，說明加熱爐以后的管線結(jié)垢輕微。

試驗表明在磁化20S，可溶性鈣濃度下降4%，可溶性鎂下降4%，總硬度下降4%，暫時硬度下降2%，永久硬度下降5%，電導率下降2%,PH值上升0.05。磁化后5h.，可溶性鈣濃度下降22%，可溶性鎂下降8%，總硬度下降16%，暫時硬度下降50%，永久硬度下降10%,電導率下降0.36。防垢的對比試驗第7頁，共16頁，2023年，2月20日，星期二

為什么流體流經(jīng)磁場時成垢離子濃度下降，而且不沉積在管壁上形成硬垢？當原油流經(jīng)磁場時，在磁場作用下，原油中的水分子、水化離子、油滴等粒子都要受到磁場的作用，作用力為羅倫茲力：F=KgV×B

式中：F為羅倫茲力；V為帶電粒子的運動速度；B為磁通密度；g為帶電粒子的電荷數(shù)；K為比例常數(shù)。羅倫茲力對離子的作用結(jié)果是使得正負離子反方向螺旋運動。由于離子的水化層變薄，在螺旋運動中的正負離子相互碰撞的幾率增大，因而容易生成離子締合體，進而形成微晶懸浮于水中。根據(jù)這一理論，水中形成鈣鎂離子和重碳酸根相遇就可能形成碳酸鈣或氫氧化鎂結(jié)晶。使得水溶液的成核速率和晶體生長速率都有大幅度的提高。這樣降低了溶液的過飽和度，并在溶液中形成晶核（結(jié)晶中心）而降低了在管壁結(jié)晶生長速率，從而使結(jié)垢量下降。防垢機理的探討第8頁，共16頁，2023年，2月20日，星期二放置20天前后的降粘率比較第9頁，共16頁，2023年，2月20日，星期二

電磁降粘的效果與流體溫度、磁通密度及原油的含水率有關(guān)。由于試驗現(xiàn)場的原油溫度恒定，故磁通密度及含水率是對原油粘度的主要影響因素。下圖為磁通密度對原油粘度的影響。第10頁，共16頁，2023年，2月20日，星期二技術(shù)特點

1、防垢降粘效果明顯；

2、通電后自動進入工作狀態(tài)，無須監(jiān)控養(yǎng)護

3、使用壽命長；

4、結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，安全可靠；

5、環(huán)保無污染，不需要任何化學藥品；

6、節(jié)能，耗電低；

7、此技術(shù)已覆蓋多種類型原油油質(zhì)；

8、投資回收周期短。第11頁，共16頁，2023年，2月20日，星期二注意事項電磁防垢降粘器正常工作時，會產(chǎn)生熱量，最高達85℃左右，用手觸摸時應注意防護，其溫度與環(huán)境溫度、管內(nèi)液體流速度及液體溫度有關(guān)。

1、在安裝和檢修時，嚴禁帶電操作。安裝檢修人員應自覺遵守操作規(guī)程和規(guī)范。本公司不承擔違反安全操作規(guī)程和規(guī)定的一切責任；

2、電磁防垢降粘器通電幾分鐘后主體表面有一定工作溫升，此屬正常現(xiàn)象。工作溫度達到一定溫度控制器會自動停止工作，待溫度下降后自動通電繼續(xù)工作；

3、使用過程中應保證供電質(zhì)量，電壓應在允許范圍內(nèi)即±10%以內(nèi)；

4、對電敏感的人可以感覺到外殼有電，為感應電不會對人產(chǎn)生危險，可通過接地方式消除；

5、使用過程中應保證連接電纜絕緣良好，確保無觸電及漏電事故發(fā)生；

6、電源變流控制器不能進雨水雪等；

7、應定期檢查是否工作正常；

8、井口作業(yè)時應加以保護以防損壞。

第12頁，共16頁，2023年，2月20日，星期二大慶油田電磁防垢降粘器的應用第13頁，共16頁，2023年，2月20日，星期二研究成果：

通過大慶、遼河、長慶、華北等油田50多口油井和16座計量間輸油管線電磁防垢降粘技術(shù)的應用，得到了以下效果：

1、多極電磁器具有良好的脫水作用，脫水率隨磁通密度增加而增加。磁通密度為0.1T時，原油脫水率為12%，磁通密度大于0.1T時，原油脫水率增加緩慢；

2、實驗表明原油經(jīng)磁化后5h，總硬度下降16%，使得輸水管線中垢的沉積率下降55%，從而延長了輸水管線的使用周期；

3、原油經(jīng)磁化后粘度降低，降粘率隨磁通密度的增加而增大，當磁通密度達到0.1T時，降粘率趨于穩(wěn)定。第14頁，共16頁，2023年，2月20日，星期二幾點認識

電磁防蠟降粘器能使原油中容易形成垢的化學成分保持在油流中。當采出液流經(jīng)電磁防垢降粘器后，由于電磁感應力的作用使結(jié)垢分子電中性化，失去脫離溶液而附著到油管內(nèi)壁上的能力。在油井井口附近裝上該裝置，油流極化會對來自井底的液體有一反作用力，其原因是它對碳鋼管有強大的電磁感應力，可使碳鋼油管中的油重新排列，在油管到井底方向上形成一個分子鏈，使結(jié)垢分子懸浮在溶液之中，從而達到井筒油管防垢的目的。通過極化而產(chǎn)生的作用可在兩個方向無限遠處傳播。在油井地面裝上該電磁系統(tǒng)時，油流極化會在來自油井的石油中反向傳遞，使管線中和油井中的分子排序，在整個管柱長度方向上形成分子鏈，使結(jié)垢分子留在溶液中。電磁防垢