磁防垢机理简介(采)

1、磁防垢机理（简介）1 、 磁 场 对 水 的 作 用计 算 机 分 子 动 力 学 模 拟 实 验 证 实 ，磁 场 作 用 于 水 可 以 改 变水的内能，随着磁场强度的增加，内能虽起伏式多极值 变化，即某种磁场强度下内能改变量大，再增加磁场强度 又会减小，继续增大磁场强度达到某种值内能改变又会增 大等等。水内能的改变导致水的表面张力变化、热传导性能变 化 、离 子 在 水 中 的 迁 移 速 率 变 化 等 等 一 系 列 物 理 参 数 改 变 。2、 磁 场 引 起 的 磁 化 能 量 改 变 溶 液 结 晶 形 态 及 结 晶 速 度溶液达到过饱和时，其中的离子（例如Ca + +,

2、CO 3-等） 具 有 结 合 成 分 子 的 趋 势 ， 但 必 须 越 过 一 个 势 垒 才 能 结 合 成 分 子 ， 由 液 态 转 化 为 固 态 。 一 般 来 说 管 壁 存 在 的 固 态 颗 粒 可 以 帮 助 离 子 克 服 势 垒 ， 故 通 常 固 化 过 程 是 在 管 壁 形 成 结 垢 物 的 晶 核 ， 晶 粒 形 成 后 ， 离 子 更 易 向 晶 核 聚 集 使 晶 核 生 长 ， 这 就 是 结 垢 容 易 在 管 壁 形 成 的 原 理 。磁 化 改 变 了 水 的 内 能 后 ，磁 化 造 成 水 分 子 及 离 子 的 具 有 磁 矩 （ 它 们

3、都 变 成 了 具 备 S、 N 极 的 小 磁 体 ）， 磁 矩 间 的 相 互作用会帮助正负离子在过饱和状态下克服势垒迅速在液 体 内 部 形 成 数 目 巨 大 的 晶 核 （ 成 为 固 态 分 子 聚 集成 晶 核 ）， 且晶核生长速度较普遍水的速度快。综合效果是形成的固 态颗粒多而小，并快速地使液体退出过饱和区。长成的小 晶粒小到纳米至微米数量级，与水溶液形成胶体，以稳定 的液态流动。从而使形成的固态物质较少地沉积在管壁上 这样可以起到防垢作用。3、 磁 防 垢 的 长 效 原 理磁防垢机理基于使离子结成极细小的固态物与溶液形 成胶体一起流动只要溶液遇不到破坏胶体的条件析出物就 不

4、再向管壁沉积再度结垢，因此是长效的。4 、 磁 防 垢 是 环 保 性 措 施磁 处 理 是 物 理 方 法 ，不 投 入 污 染 环 境 的 化 学 品 。且 结 垢 长效，无后期再行结垢而污染水处理系统及回注地层的问 题，因此是一项环保性措施。5 、 磁 防 垢 需 要 优 化 参 数磁 防 垢 效 果 与 磁 参 数 密 切 相 关 ，参 数 恰 当 则 效 果 好 ，否 则效果不好，甚至会产生负效果。而磁优化参数又与具体 的被处理水的化学结构及温度、流速等物理参数有关。要 取得优化参数必须经过较复杂的实验研究。二、在胜利油田东辛采油厂井筒除防垢技术对水井优化参数强磁防垢 的研究情况 为

5、解决油套管的结垢问题，采取了防、治相结合的措施。1、为防治管柱结垢，配套应用了强磁防垢器。1 磁防垢机理改变磁作用条件进行计算得出水内能随磁场条件的变化，结果如 图1所示U /KJmol 1图1 内能随磁场变化的多极值特征图1表明，水的内能随磁场的增强具有多极值变化特征，即有的磁条件下内能增大，而有时减小，呈跳跃变化，这说明只有取优化参数 才可以使内能发生理想的改变。实验表明当磁化后水的内能绝对值降低时，则其黏度和表面张力系数降低，溶液的成核速率及晶体的生长速率均将增大。模拟Ca2+、HCO3-及CO2-的结垢情况，采取优化参数，常温下（25C）,成核速率将增加 144%,晶体生长速率将增加

6、9%; 80C时，将分别增加28%和2.5 %。 由于晶体的成核速率远远大于晶体生长速率，必致使各个晶体最终长 成的粒度小，易生成胶体。磁防垢的作用机理是：磁化促使溶液更易结晶，但结出的晶体数 量多，粒度小，形成胶体，致使器壁结晶与沉淀减少，起到防垢作用。2 磁防垢参数优化及应用根据以上理论，对东辛采油厂 5 口水井的水样进行了磁防垢参数 优化，按照每个污水样优化的最佳磁防垢参数制造了磁防垢器。并于 2001 年初在井下管柱结垢严重的 10 口注水井上进行应用，这 10 口井 由于管柱结垢严重，原先每年至少检管 2 次，自安装防垢器后，截至 2001年末，管柱有效期已达 10个月以上，且仍有效

7、，如辛 11-88 井， 该井 2000 年共作业 3次，每次作业都发现油管内壁结垢严重， 遂更换 油管，自 2001年 2月份安装磁防垢器，一直正常生产，自 2001年 10 月份上作业，起出全井油管，发现油管良好，基本没有结垢现象。三、优化参数电泵防垢缓蚀器的应用1、电泵井引进防垢器的原因 电泵作为东辛采油厂原油生产的重要抽吸工艺设备 , 使用已经有 十几年的历史了 , 随着电泵井含水的逐步升高 , 大量油井污水井反注以 及施工时对地层污染 , 同时电泵泵型趋向于小型化 , 底层水中垢物对抽 吸设备的影响越来越突出了 .从目前电泵检泵情况看 , 广利区块底层水 矿化度比较高 , 井下结垢较

8、严重 ,其他油田不同区块层系电泵井也不同 程度存在井下设备结垢问题 , 电泵井结垢对电泵机组影响主要表现在 以下几个方面 :1 分离器吸入口滤网被垢物堵塞 , 造成泵吸入口吸入阻力增大 .2 离心泵叶轮流通表面结垢 , 减少了流通空间 , 降低了泵效 .3 离心泵叶轮与导叶轮轴承间结垢 , 造成泵卡 , 电流高 , 据统计 2001 年保修期内由于电泵井结垢造成检电泵 5 井次 ,占井况问题总作 业次数的8.5 % .2000年下半年在比较了多种防垢设备的应用效果后 , 我们引进了 电泵强磁缓蚀防垢器 .2、电泵防垢器原理及选井条件其作业原理 : 原油和地层水均为抗磁性物质 , 它们流经一定形

9、式的 磁场后, 会被磁化而产生分子磁矩 . 存在分子磁矩的水分子团的部分氢 键被破坏 , 它们包围正负离子的能力减弱 ,因此正负离子相结合而生成 盐的机会增加 , 从而容易在液体内部生成细小盐粒晶粒 , 结果使液化中 的离子浓度下降 . 降低了离子浓度的油或地层水再流经电潜泵时对泵 体的侵蚀减轻 , 在泵体上结晶沉积也减缓 ,这就同时起到了阻垢和缓蚀 的双重作用 .本产品通过使用和改进 ,复合型强磁防垢器产品更趋成熟 , 其主要 特点是适应性较广 , 对不同的垢物有防阻作用 .我们制定电泵下防垢器选井条件 :1 频繁作业电泵井2 从检电泵作业现场及解剖机组过程看 , 井下设备结垢严重 , 已经

10、 影响到电泵井的工作寿命 .符合以上两个条件的电泵井优先下防垢器 .防垢施工要求 :1 防垢器作业施工时要轻拿轻放 , 防止碰撞 , 否则会影响磁性能 .2 强磁防垢器两端要加扶正装置 .3、电泵下防垢器具体使用情况及评价2000年下半年以来 , 我们主要对符合条件的 25口结垢严重的电泵井检泵时陆续下了防垢器，在作业施工过程中，我们严格要求作业队按 产品的使用方法和注意事项认真去做，使产品发挥最好的效果.具体使用及效果统计剪下表.从表1中可以看出,由于每口结垢电泵井的结垢 类型不同，影响频繁检泵的主要原因不同，但复合型防垢器在阻垢防垢 方面都有效果.每口井结垢情况都有不同程度的减轻.通过检电

11、泵作业 现场描述及故障机组解剖等活动，我们看到有些电泵井防垢器的防垢 效果是非常好的，例如:Y93-平3 2000.10.20 检电泵,12.19因泵吸入 口大部分被垢物堵死造成液量低.检电泵，下防垢器后，连续运转到 2001.9.11,在检泵时仍没有发现吸入口堵塞现象.C37-39以前检泵频繁,检泵周期2到3个月，2000年9.12提出管柱发现该井结垢较严重， 下防垢器后，是该井检泵周期延长一倍还多.附表1:2000年下半年投入电泵防垢器效果部分统计井号下防垢器前后检电泵时间综合效果评价C37-392000.3.5 5.7*9.12*2001430防垢效果良好L36-372001 32*8.

12、3防垢效果较好C66-42001.3.24*4.9*6.28防垢效果较好Y13-922001.3.2*4.26*8.10防垢效果较好，气较大U432000.3.11*4.6*9.5*2001.1.19缓蚀效果好，气大,出沙Y93-平 32000.4.19*2001.9.11防垢效果明显强磁防垢缓蚀器在东辛电泵井运用事例（截至2005年4月10日部分井）1、 营93-P3: 2 000年10月22日检电泵，参数100方x1700米.2000 年 12 月 9 日由于泵结垢 , 液量低检电泵 , 下防垢器后生产至 2001 年 9月 11日,周期 260天,延长 205 天.2、永 43: 200

13、1年 6月 25日检电泵 , 参数 320方 x1000 米,2001 年 7 月 20 日由于垢卡及腐蚀造成泵抽断 , 下防垢器后生产至 2003 年 12月 18 日周期 573天, 延长 548天.3、辛50-x74: 2001年9月28日新下电泵,参数30方x1800米,2001 年 10 月 13 日泵结垢卡 , 下防垢器生产至 2003 年 8 月 6 日 , 由于 油管漏停 , 周期 657 天, 延长 642 天4、辛 136-1: 2002 年 5 月 9日检电泵 , 参数 60 方 x1750 米,2002 年 7 月 23日由于泵结垢卡 , 电机烧 , 下防垢器生产至 2

14、003年 3月 5日, 周期 222 天 , 延长 150 天.5、营 72-35 :2002 年 11 月 2 日检电泵 , 参数 100方 x1800 米.2001年 12月 9日由于供液不足 , 泵结垢, 并且腐蚀严重 , 下防垢器生产 参数 60 方 x2000 米, 至 2003年 9月 16 日待产上措施作业 , 周期 275 天, 延长 230 天 .6、辛 11-160:2004 年 6约 0日新下电泵 , 参数 150方 x1600 米,2004 年 7 月 18 日由于电流高洗井无效上作业 , 泵结垢卡 , 下防垢器生 产至 2005 年 4 月 2 日由于砂卡电流高 ,

15、提出机组无垢 . 周期 250 天 , 延长 216 天 .四、防垢缓蚀器优化参数过程及报告：1、磁处理水防垢参数优选报告（胜利油田现河采油厂）处理水防垢参数优选报吿备沖陛号规格的繊比器$恒温st相系统等，二、样品苹桥污水三* 方法得水样在恒温箱中加热到45匸取一定最的水执 经不同的腿 场处理后.取样在95C的恒温箱中加热蒸发.在显微镜下观察结垢的 數量以及形态分布等情况，并拍摄照片，进行分析比较*从而优选出 呈隹的礎化睾件口农验屮选取的磁化氓件如T我所示:tri予号磴场强度mT峥战序号总场强底皿丁一疥坟1105150312曲一261513100272002 !41502H20匚才不同条件卜拍

16、摄的垢粒状态如所附照片所示-咏 结论很拶照片屮的结埠苗况.分折比较.樹出肪垢散柴用伴的*件 为：I 50 mT4 斜肝汕大学物理系磁处理研究组1998. 3. IH_2为未加幽场处理的水样的结垢怖况为样 爲结;婕垢粒比蝴大丽多为样壯间的结垢状埶垢粒较大，数就也较多照片12照片61, 62为加150inT4峰的磁场处理后的水样的结垢 惜况.1为样品边缘的结垢状态，尺寸较大的垢粒数卅较少，2 为样品中间的结垢状态,数量虽较多,但垢粒较细小。-$ft照片6-1照片6-22、胜利油田海洋开发公司 CB11A-4#原油磁处理防垢参数优化报告CBH A射原汕礎处押防垢绫数优化报告A. hll2216357421M7J5001151IniF sIQ2783I19.287950 oo&z10GT19,990752O.tX) I CM0?01QJO150i30.0772020.08621C.000180,007-)7:f.G：I.122S221 13262站ife： Itil第蛙 2W m I - I荊A：学咸用物即杀锻处円制朮“五、优化参数防垢缓蚀器与非优化产品的比较（普通常规产品）如图:左图右图左图为优化参数强磁防垢缓蚀器 （使用后）右图为常规产品（即非优 化产品）