1、电磁防垢降粘技术电磁防垢降粘技术2022年年8月月15日星期一日星期一环保节能科技环保节能科技前言前言 随着现代电子技术的飞速发展，我公司同科研院校合作，以电磁理随着现代电子技术的飞速发展，我公司同科研院校合作，以电磁理论为基础，以先进的电子技术和电磁技术巧妙结合，研制出一种具有突破论为基础，以先进的电子技术和电磁技术巧妙结合，研制出一种具有突破性的防垢技术性的防垢技术-电磁防垢降粘器。电磁防垢降粘器。工艺技术路线是将交流电变换后给电磁转换装置供电，电磁转换装置工艺技术路线是将交流电变换后给电磁转换装置供电，电磁转换装置将电能转换成变化的电磁场，电磁场作用于流体后，可改变形成垢的分子将电能转换
2、成变化的电磁场，电磁场作用于流体后，可改变形成垢的分子排列结构，使其不易结晶析出，从而起到防垢的目的。排列结构，使其不易结晶析出，从而起到防垢的目的。由于电磁防垢降粘器具有完善的保护功能和自动感应温度以及优良的由于电磁防垢降粘器具有完善的保护功能和自动感应温度以及优良的防潮、防腐蚀性能，基本不需任何维护。安装本产品后无需加药，也不存防潮、防腐蚀性能，基本不需任何维护。安装本产品后无需加药，也不存在副作用，而且会降低原油黏度增强其流动性，更有利于管线输送。其使在副作用，而且会降低原油黏度增强其流动性，更有利于管线输送。其使用交流用交流50HZ电源，可利用抽油机井原有电源，有功功率电源，可利用抽油
3、机井原有电源，有功功率600W，用电费，用电费用低，适合于各种油井，如游梁式抽油机井，电泵井，螺杆泵井等。磁处用低，适合于各种油井，如游梁式抽油机井，电泵井，螺杆泵井等。磁处理技术属于原油的物理改性技术，特点是设备安装简单、使用方便、无污理技术属于原油的物理改性技术，特点是设备安装简单、使用方便、无污染、成本低、时效长。染、成本低、时效长。本产品为国家专利产品，是我公司与哈尔滨工业大学的应用物理化学本产品为国家专利产品，是我公司与哈尔滨工业大学的应用物理化学专家合作，对原油组份和结垢机理进行广泛分析研究并取得丰硕成果。在专家合作，对原油组份和结垢机理进行广泛分析研究并取得丰硕成果。在此基础上根
4、据我国不同油田的油品和水质，研制出适应于不同工况和要求此基础上根据我国不同油田的油品和水质，研制出适应于不同工况和要求的电磁防垢降粘器。以适应大庆油田、胜利油田、辽河油田、塔里木油田、的电磁防垢降粘器。以适应大庆油田、胜利油田、辽河油田、塔里木油田、大港和独山子等油田。在各油田经过大量实验、应用，证实具有良好的防大港和独山子等油田。在各油田经过大量实验、应用，证实具有良好的防垢降粘效果。因此全国各油田都有广泛的应用意义。垢降粘效果。因此全国各油田都有广泛的应用意义。基本原理基本原理 电磁场的低频极化作用对水垢分子和原油中石蜡胶质电磁场的低频极化作用对水垢分子和原油中石蜡胶质分子是有效的，就好像
5、它们是小小的磁体，当受到低频率分子是有效的，就好像它们是小小的磁体，当受到低频率波长作用后波长作用后,改变了分子排列结构改变了分子排列结构,由原来的类似杂乱无章由原来的类似杂乱无章结构变得平行有序结构变得平行有序,水垢和原油中石蜡胶质的结晶析出是水垢和原油中石蜡胶质的结晶析出是通过在任意方向形成多方向晶格结构吸附于管壁。如果大通过在任意方向形成多方向晶格结构吸附于管壁。如果大多数分子被引导为平行位置，则分子无法成团吸附析出，多数分子被引导为平行位置，则分子无法成团吸附析出，例如你将火柴或牙签通过不同方向放置可以建成各种样式例如你将火柴或牙签通过不同方向放置可以建成各种样式结构，但是如果他们都是
6、并排摆成平行式，任何结构都不结构，但是如果他们都是并排摆成平行式，任何结构都不能形成。能形成。在电磁场中低频极化处理后，没有添加或带走任何东在电磁场中低频极化处理后，没有添加或带走任何东西，而重新配置现有的分子。低频极化电磁感应圈感应能西，而重新配置现有的分子。低频极化电磁感应圈感应能量，使得大多数原子自旋在并排平行位置，从而使水垢和量，使得大多数原子自旋在并排平行位置，从而使水垢和原油中石蜡胶质保持在原流体中不析出，起到防垢防蜡的原油中石蜡胶质保持在原流体中不析出，起到防垢防蜡的目的，且不改变流体物质成分目的，且不改变流体物质成分,是目前较为理想的防蜡防是目前较为理想的防蜡防垢方式。垢方式。
7、油田开发油田开发 中结垢的研究中结垢的研究 由于原油中的水含有很高的盐分，引起井内管住、地面管线和设由于原油中的水含有很高的盐分，引起井内管住、地面管线和设备结垢严重，成垢的主要因素为备结垢严重，成垢的主要因素为Ca、Mg、HCO3、CO3。形成水垢。形成水垢的主要成分是碳酸钙及氢氧化镁。的主要成分是碳酸钙及氢氧化镁。与大多数盐类的性质相反，温度升高时，碳酸钙的溶解度降低，与大多数盐类的性质相反，温度升高时，碳酸钙的溶解度降低，即温度升高碳酸钙沉淀加快。因此在加热炉油气分离器处及地面输油即温度升高碳酸钙沉淀加快。因此在加热炉油气分离器处及地面输油管线中易结垢。尤其经过油水分离器处后，进入排水管
8、的水，由于水管线中易结垢。尤其经过油水分离器处后，进入排水管的水，由于水中含有负电荷油的质点减少，对钙离子和镁离子的静电作用减弱，使中含有负电荷油的质点减少，对钙离子和镁离子的静电作用减弱，使其更易与碳酸根结合，结晶成垢。一般在半年内，地面管线将几乎被其更易与碳酸根结合，结晶成垢。一般在半年内，地面管线将几乎被坚硬如石的硬垢堵死。坚硬如石的硬垢堵死。油井和管线结垢状况油井和管线结垢状况防垢的室内评价防垢的室内评价 根据磁防垢的机理，当流体通过磁场时，水中成垢离子（钙离子、镁离子、钡离子及重碳酸盐离子）受到磁力的作用，发生偏转和旋转，增大了相互碰撞的几率，在水中形成小的悬浮颗粒，不再粘附在管壁和
9、设备壁上成垢。基于上述理论，首先做了选择最佳工况点的试验。磁化后5小时总硬度随磁通密度的变化情况。从下图中可以看出，当磁通密度在0.1T时，总硬度下降率约为18%，当磁通密度小于0.1T时，总硬度的下降率随磁通密度的增加而增加。钙硬度和镁硬度随磁通密度的变化类似于总硬度的变化。先导性试验开展情况先导性试验开展情况 通过先期的调研，先导性试验选在华北油田第二采油厂。该厂通过先期的调研，先导性试验选在华北油田第二采油厂。该厂1978年开始开采，现含水已达到年开始开采，现含水已达到72%左右。水中含盐量较高，总盐左右。水中含盐量较高，总盐量达到量达到30 g/l。水中结垢离子浓度很高，钙离子浓度。水
10、中结垢离子浓度很高，钙离子浓度600-1600 g/l,镁镁离子浓度离子浓度200-600 g/l,钡离子浓度钡离子浓度70-100 g/l,钠离子浓度钠离子浓度9000-10000 g/l，重碳酸根浓度，重碳酸根浓度550-700 g/l，氯离子浓度，氯离子浓度14000 g/l，PH值略高值略高于于7，因此井内管柱、输送管线和设备结垢严重。另外石蜡和胶质含，因此井内管柱、输送管线和设备结垢严重。另外石蜡和胶质含量较高加大了管道输送阻力，需要定期投加降粘清蜡剂。电磁防垢量较高加大了管道输送阻力，需要定期投加降粘清蜡剂。电磁防垢降粘器安装在采油井口、计量室和加热炉之间。降粘器安装在采油井口、计
11、量室和加热炉之间。该试验时间为半年，每天记录电磁器前后压力表的读数及加热炉前后该试验时间为半年，每天记录电磁器前后压力表的读数及加热炉前后压力表的读数。同时测定水中的钙离子、镁离子、重碳酸根离子、电导及压力表的读数。同时测定水中的钙离子、镁离子、重碳酸根离子、电导及PH值的变化。值的变化。六个月内磁化器前后的压力变化为零，说明设备本身阻力很小，加热六个月内磁化器前后的压力变化为零，说明设备本身阻力很小，加热炉前和油水分离器前的压差前期为炉前和油水分离器前的压差前期为0.05MPa，后期，后期0.06 MPa，说明加热炉，说明加热炉以后的管线结垢轻微。以后的管线结垢轻微。试验表明在磁化试验表明在
12、磁化20S，可溶性钙浓度下降，可溶性钙浓度下降4%，可溶性镁下降，可溶性镁下降4%，总硬，总硬度下降度下降4%，暂时硬度下降，暂时硬度下降2%，永久硬度下降，永久硬度下降5%，电导率下降，电导率下降2%,PH值上值上升升0.05。磁化后。磁化后5h.，可溶性钙浓度下降，可溶性钙浓度下降22%，可溶性镁下降，可溶性镁下降8%，总硬度下，总硬度下降降16%，暂时硬度下降，暂时硬度下降50%，永久硬度下降，永久硬度下降10%,电导率下降电导率下降0.36。防垢的对比试验防垢的对比试验 为什么流体流经磁场时成垢离子浓度下降，而且不为什么流体流经磁场时成垢离子浓度下降，而且不沉积在管壁上形成硬垢？当原油
13、流经磁场时，在磁场作用沉积在管壁上形成硬垢？当原油流经磁场时，在磁场作用下，原油中的水分子、水化离子、油滴等粒子都要受到磁下，原油中的水分子、水化离子、油滴等粒子都要受到磁场的作用，作用力为罗伦兹力：场的作用，作用力为罗伦兹力：F=KgVB 式中：式中：F为罗伦兹力；为罗伦兹力；V为带电粒子的运动速度；为带电粒子的运动速度；B为磁通密度；为磁通密度；g为带电粒子的电荷数；为带电粒子的电荷数；K为比例常数。为比例常数。罗伦兹力对离子的作用结果是使得正负离子反方向罗伦兹力对离子的作用结果是使得正负离子反方向螺旋运动。由于离子的水化层变薄，在螺旋运动中的正负螺旋运动。由于离子的水化层变薄，在螺旋运动
14、中的正负离子相互碰撞的几率增大，因而容易生成离子缔合体，进离子相互碰撞的几率增大，因而容易生成离子缔合体，进而形成微晶悬浮于水中。根据这一理论，水中形成钙镁离而形成微晶悬浮于水中。根据这一理论，水中形成钙镁离子和重碳酸根相遇就可能形成碳酸钙或氢氧化镁结晶。使子和重碳酸根相遇就可能形成碳酸钙或氢氧化镁结晶。使得水溶液的成核速率和晶体生长速率都有大幅度的提高。得水溶液的成核速率和晶体生长速率都有大幅度的提高。这样降低了溶液的过饱和度，并在溶液中形成晶核（结晶这样降低了溶液的过饱和度，并在溶液中形成晶核（结晶中心）而降低了在管壁结晶生长速率，从而使结垢量下降。中心）而降低了在管壁结晶生长速率，从而使
15、结垢量下降。防垢机理的探讨防垢机理的探讨放置放置20天前后的降粘率比较天前后的降粘率比较 电磁降粘的效果与流体温度、磁通密度及原油的含水率电磁降粘的效果与流体温度、磁通密度及原油的含水率有关。由于试验现场的原油温度恒定，故磁通密度及含水率有关。由于试验现场的原油温度恒定，故磁通密度及含水率是对原油粘度的主要影响因素。下图为磁通密度对原油粘度是对原油粘度的主要影响因素。下图为磁通密度对原油粘度的影响。的影响。技术特点技术特点 1、防垢降粘效果明显；2、通电后自动进入工作状态，无须监控养护3、使用寿命长；4、结构简单，安装方便，安全可靠；5、环保无污染，不需要任何化学药品；6、节能，耗电低；7、此
16、技术已覆盖多种类型原油油质；8、投资回收周期短。注意事项注意事项 电磁防垢降粘器正常工作时，会产生热量，最高达85左右，用手触摸时应注意防护，其温度与环境温度、管内液体流速度及液体温度有关。1、在安装和检修时，严禁带电操作。安装检修人员应自觉遵守操作规程和规范。本公司不承担违反安全操作规程和规定的一切责任；2、电磁防垢降粘器通电几分钟后主体表面有一定工作温升，此属正常现象。工作温度达到一定温度控制器会自动停止工作，待温度下降后自动通电继续工作；3、使用过程中应保证供电质量，电压应在允许范围内即10%以内；4、对电敏感的人可以感觉到外壳有电，为感应电不会对人产生危险，可通过接地方式消除；5、使用
17、过程中应保证连接电缆绝缘良好，确保无触电及漏电事故发生；6、电源变流控制器不能进雨水雪等；7、应定期检查是否工作正常；8、井口作业时应加以保护以防损坏。大庆油田大庆油田电磁防垢降粘器的应用电磁防垢降粘器的应用研究成果：研究成果：通过大庆、辽河、长庆、华北等油田通过大庆、辽河、长庆、华北等油田50多口多口油井和油井和16座计量间输油管线电磁防垢降粘技术的座计量间输油管线电磁防垢降粘技术的应用，得到了以下效果：应用，得到了以下效果：1、多极电磁器具有良好的脱水作用，脱水、多极电磁器具有良好的脱水作用，脱水率随磁通密度增加而增加。磁通密度为率随磁通密度增加而增加。磁通密度为0.1T时，时，原油脱水率
18、为原油脱水率为12%，磁通密度大于，磁通密度大于0.1T时，原油时，原油脱水率增加缓慢；脱水率增加缓慢；2、实验表明原油经磁化后、实验表明原油经磁化后5h，总硬度下降，总硬度下降16%，使得输水管线中垢的沉积率下降，使得输水管线中垢的沉积率下降55%，从，从而延长了输水管线的使用周期；而延长了输水管线的使用周期；3、原油经磁化后粘度降低，降粘率随磁通、原油经磁化后粘度降低，降粘率随磁通密度的增加而增大，当磁通密度达到密度的增加而增大，当磁通密度达到0.1T时，降时，降粘率趋于稳定。粘率趋于稳定。几点认识几点认识 电磁防蜡降粘器能使原油中容易形成垢的化学成分保电磁防蜡降粘器能使原油中容易形成垢的
19、化学成分保持在油流中。当采出液流经电磁防垢降粘器后，由于电磁持在油流中。当采出液流经电磁防垢降粘器后，由于电磁感应力的作用使结垢分子电中性化，失去脱离溶液而附着感应力的作用使结垢分子电中性化，失去脱离溶液而附着到油管内壁上的能力。在油井井口附近装上该装置，油流到油管内壁上的能力。在油井井口附近装上该装置，油流极化会对来自井底的液体有一反作用力，其原因是它对碳极化会对来自井底的液体有一反作用力，其原因是它对碳钢管有强大的电磁感应力，可使碳钢油管中的油重新排列，钢管有强大的电磁感应力，可使碳钢油管中的油重新排列，在油管到井底方向上形成一个分子链，使结垢分子悬浮在在油管到井底方向上形成一个分子链，使
20、结垢分子悬浮在溶液之中，从而达到井筒油管防垢的目的。溶液之中，从而达到井筒油管防垢的目的。通过极化而产生的作用可在两个方向无限远处传播。通过极化而产生的作用可在两个方向无限远处传播。在油井地面装上该电磁系统时，油流极化会在来自油井的在油井地面装上该电磁系统时，油流极化会在来自油井的石油中反向传递，使管线中和油井中的分子排序，在整个石油中反向传递，使管线中和油井中的分子排序，在整个管柱长度方向上形成分子链，使结垢分子留在溶液中。管柱长度方向上形成分子链，使结垢分子留在溶液中。电磁防垢降粘技术同化学防垢、热洗清蜡和修井作业电磁防垢降粘技术同化学防垢、热洗清蜡和修井作业清蜡相比，效果明显且恒定，减少了大量的维护工作量。清蜡相比，效果明显且恒定，减少了大量的维护工作量。不受雨雪天气等恶劣环境的影响，同时也不受道路、机械不受雨雪天气等恶劣环境的影响，同时也不受道路、机械故障的影响。故障的影响。我们坚忍不拔，我们坚忍不拔，决心扎根石油行业；决心扎根石油行业；我们百折不挠，我们百折不挠，诚心服务油田一线；诚心服务油田一线；我们众志成城，我们众志成城，齐心协力共谋发展；齐心协力共谋发展；我们着眼未来，我们着眼未来，用心持续探索创新！用心持续探索创新！谢谢 谢！谢！
