油水管线清洗技术介绍 （气脉冲清洗技术）
一、概述
1、管垢概述
油田进入中后期开发后，含水逐步上升，在采出的水中含有较高的成垢离子如钙、镁、钡、锶等。这些离子的存在，导致了管道和设备在不同程度上存在CaCO3 、MgSO4 、BaSO4、SrSO4的结垢问题。由于管道结垢（结垢厚度一般在5mm～20mm之间），造成管道内径缩小，甚至堵塞管道，严重影响了油田的正常生产。致使有些管道用了很短的时间就要报废更换。这在很大程度上加大了油田开采成本，降低了经济效益。
2、油田结垢机理
在油田生产过程中，垢的形成远比日常生活中要复杂的多，但管道的结垢一般可以分成下面四步：
**步：水中的成垢离子结合形成溶解度很小的盐类分子：
Ca2+＋SO42→CaSO4
Ba2+＋SO42→BaSO4
Ca2+＋CO32→CaCO3
第二步：由于结晶作用，使上述盐类分子间相互结合排列并形成微晶体，产生晶粒化过程，生成晶核。
第三步：大量的离子以晶核为中心，逐渐形成晶体方块，长大后的晶体方块沉积到管壁上，形成了致密的垢层。
第四步：由于不同的条件，形成不同产状的结垢。
3、碳酸盐结垢机理
从油田垢样分析，碳酸盐的垢主要以钙、镁离子与碳酸根或碳酸氢根结合而形成的，反应式如下：
Ca2+＋CO32→CaCO3↓
Ca2++ 2HCO3= CaCO3↓＋CO2↑+ H2O
Ｍg2+＋2HCO3=ＭgCO3↓＋CO2↑+ H2O
碳酸盐垢是油田生产过程中*为常见的一种沉积物。在25℃，溶解度0.053g/L。随着温度的升高，溶解度逐步降低，在地面系统中，由于温度升高，压力降低，溶解度降低，使CaCO3沉淀增加。
4、硫酸盐结垢机理
油田硫酸盐类型的垢主要有CaSO4、BaSO4和BrSO4，从现场调查来看，以CaSO4*为多见。硫酸盐从水中沉淀的反应如下：
对于CaSO4垢，在38℃以下时，生成物主要为石膏CaSO4·2H2O，超过这个温度主要生成硬石膏CaSO4，有时还伴有半水硫酸钙CaSO4·1/2H2O。硫酸盐垢的形成主要是由于两种不相容的水相互混合，如不同水型的油井产出液在计量（转油）站混合，都可能产生硫酸盐结垢。
5、腐蚀垢的结垢机理
如油田硫化氢含量在50～150mg/L之间，远高于正常含量（0～10mg/l），污水温度在（ 55℃～70℃以上 ），更加剧了硫化氢的腐蚀程度。硫化氢引起腐蚀主要是硫化氢与铁反应，由于条件和环境的不同，将产生多种晶体形成的腐蚀产物硫化铁，其通式一般表示为FexSY，如FeS2和FeS，当有氧存在时，氧和铁反应生成Fe2O3、Fe3O4等，这些结晶体在适宜的环境下在管道内沉淀，形成垢。
6、其它沉积物
油田回注污水虽然经过处理，但其中仍中含有少量的油滴及悬浮物，在管道内流动过程中，逐步沉淀在管道内或黏附在管道内壁结成的垢上，日积月累逐步堵塞管道。
7、结垢的影响因素
油田油水管线成垢的影响因素很多，不但有物理化学的因素，还有流动过程中的因素。
1）成垢离子的浓度
在过去的试验研究中，发现介质中成垢离子的含量越高，形成垢的可能性就越大。对于某一特定类型的结晶体，当超过了它在一定温度和pH值下的可容性界限时，就形成垢沉积下来。还有就是当所处系统的条件改变，成垢离子浓度发生变化，介质原有的平衡破坏，趋于一种新的平衡，于是就产生结垢。
2）水的成分
水中盐量增加，通常能增大成垢离子的浓度，这是一种盐效应。由于在含盐量低的水中，妨碍成垢离子间相互吸引和结合的非成垢离子较少。具有关资料介绍，CaCO3在200g/L盐水中的溶解度比纯水中大2.5倍；而BaSO4，在120g/L盐水中溶解度比纯水中大13倍。
3）压力和温度
碳酸钙的溶解度随着温度的升高和CO2的分压降降低而减少，后者的影响尤为重要，见图2-1。因为在系统内的任何部位，压力降低都可能产生碳酸钙沉淀，发生下述反应：
Ca2++ 2HCO3－ 互逆 CaCO3↓+ CO2↑+H2O
显然，如果系统内压力降低，溶液中CO2减少，促使反应向右进行，导致CaCO3沉淀。
8、管垢例图
二、管垢造成的不良影响
1、输水系统无功损耗增加，效率降低
由于注水管道结垢，压损大，管道末点压力底，为保证配注，泵站提高运行压力，造成注水系统无功损耗增加，整体效率降低，另外，由于管道结垢压损大，造成部分水井采取单井增注，能耗增加，管理及维修工作量增加。
2、造成回注污水水质的二次污染
由于管道结垢，对回注水水质造成二次污染，污染油层，注水压力上升，直接影响油田开发。
3、形成**隐患
由于管道结垢，压损增大，系统运行压力升高，造成地面注水设施承压升高，形成**隐患。
三、绿色**的物理清管技术
气脉冲清洗技术是采用专用设备对管道进行清洗，不添加任何化学药剂，具有不腐蚀管线、没有酸液排放、不产生有毒有害气体等特点，是绿色**的管道清洗技术。
四、“气脉冲”清管技术介绍
这项清管技术经过不断实践与更新，已经在油田得到了广泛的应用并赢得了一致好评。我公司经过不断吸收同行业的技术优点，利用自身从事管道清洗施工经验结合机械设备并采用气体瞬间爆破产生的强大气流原理，自主研发，拥有**知识产权的专利“气脉冲发生器”。
1、其优势如下：
①**构造
我公司研发的气脉冲清洗设备是由空压机、储水槽、脉冲发生器三大部分组成，脉冲发生器具有自动设定脉冲压力，压力输出稳定，不会出现脉冲压力忽高忽低，对管线造成损伤。
②清垢原理
将压缩气体和水送入脉冲震荡发生器，在与振腔中产生共振后，水气流通过出口，以脉冲方式喷入充满流水的管道中，随着压缩气体的急速膨胀和气泡的爆裂，管道中的水流突然加速，猛烈地冲刷管束内壁，在强劲剪切力的作用下，垢层疲劳，松动，脱落，并随水流走。
气脉冲除垢工艺例图
2、技术优点
● 可清洗复杂管线：不受管径变径、管线T接等影响；
● 不会出现通球过程中出现的卡球现象，造成管线长时间停止使用；
● 清洗速度快，时间较短。
五、适用范围
● 应用范围广：石油、化工、工业设备、油田各类管线、高压注水管线、采暖管网、给排水管网、道路雨排、各类**管线、水循环系统、锅炉、热交换设备、**空调系统等均可采用此技术。
六、气脉冲清洗施工工艺
施工准备 →施工技术及**交底—机械设备安装→吹扫→气脉冲工艺吹扫→清水清洗→排放→工艺恢复→结束。
6.1施工步骤
● 施工准备：所有施工人员进场待命，机具设备材料进场备用；
● 管道停水泄压，甲方负责协调；
● 在首端进水口处安装气脉冲装置及水泵接头，用1台水罐车供水；
● 在末端出水口处安装放空头，关闭其它阀门，用1台或多台水罐车吸收垢液；
● 使用空压机吹扫管线内污水，在出水口处用罐车回收污水；
● 吹扫结束后，使用气脉冲装置对注水管道进行清垢，压力控制为0.1-4MPa,用1台或多台水罐车在出口处进行回收至污水池，待垢液清扫干净后，恢复工艺，清洗结束；
● 清洗前后要进行水质、垢质取样，以备验收时使用。
七、技术应用情况
“气脉冲”清管技术是物理方法清洗中、长距离管道和盘管式加热炉方面另一项管道清洗技术，主要针对油田管线中低压力，且不能使用“高压射流”技术施工的如供水、掺水等管线。我公司与多家管道清洗公司合作，从技术研发到现场施工，有一套完善的施工方案及**处理预案。我们对油田管线及结垢特点了如指掌，可提供切实可行的解决方案，能迅速满足个性化的现场需求，并可根据客户要求对产品不断进行改进，能够做到产品个性化及定制化。
八、 “气脉冲”清洗技术案例
管垢例图
案例：
工现场图
排污口管垢状态图
管线清洗效果对比图
除垢前照片 除垢后照片
除垢前照片 除垢后照片
备注：注水管道实施除垢后，有效降低管道结垢对回注水产生的二次污染。
甲方评价结论：施工方能够按照施工要求进行施工，在规定的时间内较好的保证施工完成，综合节能效果跟踪表，注水管道清洗清垢效果达到了项目的预期技术指标， 达到了合同的要求标准。
九、气脉冲施工**保障措施
我公司从2012年开始推广应用“气脉冲”除垢技术，经过多年以来对施工中容易出现的问题了如指掌，为了更好的服务甲方，根据自身在施工中取得的经验，有一套较为完善的管道除垢施工方案及**保障措施，施工人员分工明确，有效地保证了如在施工过程中出现突发情况，能够快速有效的避免因突发情况给施工人员及甲方管道设施、生产设备等造成损失。
十、公司目标
我公司坐落在大庆油田内，作为一家科技技术型公司，心系油田的生产建设，近年来积极主动的深入油田各个采油厂基层单位，与基层技术人员进行沟通交流，为了更好地服务于油田建设，公司将积极参与并大力度研发对采油厂输油、输水工艺环节的节能降耗工作，力求将不符合绿色**的油水管线清洗工艺改造成先进、绿色、**型的清洗工艺，以实现为个采油厂生产过程中达到降压损、降污染、降能耗目标。能够为油田采油厂提供经得起考验的**产品是我们公司永恒的目标。
大庆利恒科技开发有限公司
