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1、第27卷第2期油气储运·59·实践天地3管道结垢原因分析及常用除垢方法33王兵李长俊廖柯熹徐庆磊刘颖彭波(西南石油大学石油工程学院)(重庆气矿长寿运销部)王兵李长俊等:管道结垢原因分析及常用除垢方法,油气储运,2008,27(2)59～61。摘要分析了管道结垢的机理,指出介质高含水率、高含菌率、高矿化度,且溶有一定量的腐蚀性气体H2S、CO2和O2以及结蜡是导致管道结垢的主要原因。对影响管道结垢的温度、压力、流速、pH值等因素进行了分析,提出了预防管道结垢的方案以及化学除垢、机械除垢等除垢方法。主题词管道结垢机理防垢方法物体表面受到化学、物理或生物的作用而形成着环境水温的升高,这些难溶或微
2、溶盐的溶解度下〔1〕污垢,由于管道输送的是油气等介质,这些介质里面降,就有更多的物质从水中析出,成为水垢。在一含有有机物、H2S、CO2、多种离子、细菌以及泥砂等些管道中,当温度高于60℃时才会出现明显的结垢杂质,因此很容易结垢。管道结垢后使管道缩径,流趋势,温度越高,结垢的趋势越严重。通截面积变小,造成压力损失、排量减小及管道堵水的流速也会明显地影响结垢的趋势。水的流塞。管道结垢还会诱发管道局部腐蚀,导致管道漏动越缓和,成垢核心生长的环境越稳定,随着管道输失频繁,甚至穿孔,造成破坏性事故。当前除垢方法送介质流速的降低,水垢出现的概率逐渐提高,流速存在很多缺点,仍需进一步改进并研究新型除垢
3、和流向的突然改变也会使结垢加剧。工艺。腐蚀导致的水垢是由管道本身的材料转化而成的。有些腐蚀介质会将管道中的钢铁氧化,使其形一、管道结垢机理成铁的氧化物、氢氧化物等。水中的溶解氧通过电化学腐蚀的方式来侵蚀管道基体,但是没有其它种从管道中采集到的垢样包括各种无机物和以石类水垢的协助,这种成垢方式难以真正形成。水垢油及沥青为主的有机物,其中无机垢最为典型,统称所覆盖的管道表面在电池反应中成为被腐蚀的阳极为油田垢。在管道中大量出现的油田垢,从成分上而逐渐氧化,并向管壁的内部不断侵入,这种水垢需大体可以分为盐类垢、腐蚀垢及泥沙等沉积垢。要格外防范。一般地,管道内溶解氧的含量高,就会油田垢产生的原因是
4、,一些离子结合后会形成产生严重的腐蚀结垢。同时,水中溶解的硫化氢气在水中不溶、难溶和微溶的物质,这些物质都很容易体、二氧化碳气体及铁细菌、硫酸还原菌等都可以借成为积累的水垢,也即盐类垢。通常,这类垢是由碳助表面水垢的掩护,在垢下腐蚀管道的基体,形成严酸盐和硫酸盐组成的,典型的有碳酸钙、硫酸钙、硫重的垢下腐蚀产物(碳酸铁、硫化铁等),并生成新的酸钡、硫酸锶等。这种垢的形成一般会经历成核长深层水垢。大的过程,先是少量垢核心在管道表面形成、附着,热油管道在输送过程中,不断向周围环境散热,然后更多的其它成垢化合物在这些核心周围聚集,油品温度逐渐下降,当原油温度低于蜡的初始结晶成为更大的垢团。随着水
5、流的冲刷,一部分垢被温度时,蜡晶微粒便开始在油流中或固相表面析出,冲掉,但其它的垢继续生成,最终可能阻塞管道,随这也是垢物的一部分。另外,输送介质中的高分子3西南石油大学第五批(2007年)研究生“创新基金”(CXJJ27024)与四川省重点学科建设项目(SZD0416)。33610500,四川省成都市新都区西南石油大学;电话:13518143663。·60·油气储运2008年有机物以及其中夹带的固体颗粒和水中微生物排泄同样,随着温度的变化,钢铁电化学反应的速率也将可以形成粘泥。这些垢聚集在管道的底部,或呈粘发生变化,从而使腐蚀速率变化,生成腐蚀垢的速率絮状的易清洗物,其存在会影响管道输送
6、效率。也发生变化。2、压力对结垢的影响二、影响管道结垢的因素压力对CaCO3、CaSO4、BaSO4结垢均有影响。CaCO3结垢有气体参加反应,压力对其影响相对较大。压力降低,式(1)向右进行,可以促进结垢。在影响管道结垢的因素很多,除了介质含有一定管道输送过程中,压力一般都是降低的,因此结垢呈量的有机物、H2S、CO2、离子、细菌以及泥砂等外,上升的趋势。还有外在因素。3、流速对结垢的影响1、温度对结垢的影响对于各类污垢,污垢增长率随着流体速度增大温度对结垢的影响主要是改变易结垢盐类的溶而减小。这可解释为,虽然流速增大可以增加污垢解度。图1为垢在水中的溶解度随温度变化的曲沉积率,但是,流
7、速增大所引起的剥蚀率的增大更为线。从图1可以看出,除了CaSO4·2H2O溶解度显著,因而造成总的增长率减小。流速降低时,介质有极大值外,其它均随温度的升高而降低。中携带的固体颗粒和微生物排泄物沉积概率增大,管道结垢的概率也明显加大,特别是在结构突变的部位。流速的突变也可以解释为压力的变化,如果流速突然加大,引起局部脱气,使CO2分压降低,式(1)平衡向右移动,引起CaCO3结垢。4、pH值对结垢的影响研究表明,提高溶液
