電磁防垢降粘技術

電磁防垢降粘技術第1頁，課件共16頁，創(chuàng)作于2023年2月前言

隨著現(xiàn)代電子技術的飛速發(fā)展，我公司同科研院校合作，以電磁理論為基礎，以先進的電子技術和電磁技術巧妙結合，研制出一種具有突破性的防垢技術-電磁防垢降粘器。工藝技術路線是將交流電變換后給電磁轉換裝置供電，電磁轉換裝置將電能轉換成變化的電磁場，電磁場作用于流體后，可改變形成垢的分子排列結構，使其不易結晶析出，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。磁處理技術屬于原油的物理改性技術，特點是設備安裝簡單、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，對原油組份和結垢機理進行廣泛分析研究并取得豐碩成果。在此基礎上根據(jù)我國不同油田的油品和水質，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，課件共16頁，創(chuàng)作于2023年2月基本原理

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,改變了分子排列結構,由原來的類似雜亂無章結構變得平行有序,水垢和原油中石蠟膠質的結晶析出是通過在任意方向形成多方向晶格結構吸附于管壁。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構，但是如果他們都是并排擺成平行式，任何結構都不能形成。

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，且不改變流體物質成分,是目前較為理想的防蠟防垢方式。第3頁，課件共16頁，創(chuàng)作于2023年2月

油田開發(fā)中結垢的研究

由于原油中的水含有很高的鹽分，引起井內管住、地面管線和設備結垢嚴重，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合，結晶成垢。一般在半年內，地面管線將幾乎被堅硬如石的硬垢堵死。油井和管線結垢狀況第4頁，課件共16頁，創(chuàng)作于2023年2月防垢的室內評價根據(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)生偏轉和旋轉，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備壁上成垢?；谏鲜隼碚摚紫茸隽诉x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，課件共16頁，創(chuàng)作于2023年2月先導性試驗開展情況

通過先期的調研，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，因此井內管柱、輸送管線和設備結垢嚴重。另外石蠟和膠質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，課件共16頁，創(chuàng)作于2023年2月

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。

六個月內磁化器前后的壓力變化為零，說明設備本身阻力很小，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，課件共16頁，創(chuàng)作于2023年2月

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（結晶中心）而降低了在管壁結晶生長速率，從而使結垢量下降。防垢機理的探討第8頁，課件共16頁，創(chuàng)作于2023年2月放置20天前后的降粘率比較第9頁，課件共16頁，創(chuàng)作于2023年2月

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。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，課件共16頁，創(chuàng)作于2023年2月技術特點

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、結構簡單，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、此技術已覆蓋多種類型原油油質；

8、投資回收周期短。第11頁，課件共16頁，創(chuàng)作于2023年2月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、管內液體流速度及液體溫度有關。

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?，F(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量，電壓應在允許范圍內即±10%以內；

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，課件共16頁，創(chuàng)作于2023年2月大慶油田電磁防垢降粘器的應用第13頁，課件共16頁，創(chuàng)作于2023年2月研究成果：

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，課件共16頁，創(chuàng)作于2023年2月幾點認識

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垢分子電中性化，失去脫離溶液而附著到油管內壁上的能力。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，使結垢分子留在溶液中。電