超聲波在油田上防垢除垢的使用

1、在石油開(kāi)采中，提高中后期油井的產(chǎn)量及油田采收率，一直是采油工程中的重 要課題之一。在油井開(kāi)采過(guò)程中，常常會(huì)因各種原因在油井中形成一些堵塞物，阻礙原油流入井筒中，降低原油的滲透率.提高原油的滲透率，可采用各種 物理!化學(xué)的方法.其中物理方法有聲波技術(shù)!磁學(xué)技術(shù)!電磁場(chǎng)技術(shù)等.⒉超聲波采油技術(shù)則是近幾十年發(fā)展起來(lái)的三次采油技術(shù)之一，通過(guò)聲波處理生產(chǎn)油井!注 水井及近井油層，使油層中流體的物性及流態(tài)發(fā)生變化，改善井底近井油層的流通條件及滲透性

2、，解除采油井!注水井的堵塞及油井防垢!除垢!防蠟，提高采液量!原油產(chǎn)量和注水量，降低原油的粘度，提高原油!水在多孔巖石中的滲透 率。 超聲波防垢器主要是利用超聲波強(qiáng)聲場(chǎng)處理流體，使流體中成垢物質(zhì)在超聲場(chǎng)作用下，其物理形態(tài)和化學(xué)性能發(fā)生一系列變化，使之分散、粉碎、松散、松脫而不易附著管壁形成積垢。超聲波的防垢機(jī)理主要表現(xiàn)在：一、“空化”效應(yīng) 一、“空化”效應(yīng) 超 聲波的輻射能對(duì)被處理液體介質(zhì)直接產(chǎn)生大量的空穴和氣泡，也就是把液體拉裂而形成

3、無(wú)數(shù)極微小的局部空穴，當(dāng)這些空穴和氣泡破裂或互相擠壓時(shí)，產(chǎn)生一定范圍 的強(qiáng)大的壓力峰，這一強(qiáng)壓力峰能使成垢物質(zhì)粉碎懸浮于液體介質(zhì)中，并使已生成的垢層破碎使其易于脫落。根據(jù)理論和實(shí)踐測(cè)算，用 20KHz、50W/cm2 的超聲波對(duì) 1cm3 液體輻射時(shí)，其發(fā)生空化事件的氣泡數(shù)為 5×104/s， 局部增壓峰值可達(dá)數(shù)百甚至上千大氣壓。二、“活化”效應(yīng) 二、“活化”效應(yīng)超聲波在液體介質(zhì)中通過(guò)空化作用，可以使水分子裂解為 H·

4、;自由基和 HO·自由基，甚至 H+和 OH-等。而 OH 與成垢物質(zhì)離子可形成諸如 CaOH 、MgOH 等的配合物，從而增加水的溶解能力，使其溶垢能力相對(duì)提高。也就是說(shuō)，超聲波能提高流動(dòng)液體和成垢物質(zhì)的活性，增大被水分子包裹著的成垢物質(zhì)微晶核的釋放，破壞垢類(lèi)生成和在管壁沉積的條件，使成垢物質(zhì)在液體中形成分散沉 積體而不在管壁上形成硬垢。 三、“剪切”效應(yīng) 三、“剪切”效應(yīng)水分子裂解產(chǎn)生的活性 H 自由基的壽命比較長(zhǎng)，它進(jìn)入

5、管道后將產(chǎn)生還原作 用，可以使生成的積垢剝落下來(lái)。而且因超聲波輻射在垢層和管壁上，加熱管上的吸收和傳播速度不同，產(chǎn)生速度差，形成垢層與管壁界面上的相對(duì)剪切 力，從而導(dǎo)致垢層產(chǎn)生疲勞而松脫。 四、“抑制”效應(yīng) 四、“抑制”效應(yīng)通 過(guò)超聲波的作用，改變了液體主體的物理化學(xué)性質(zhì)，縮短了成垢物質(zhì)的成核 誘導(dǎo)期，刺激了微小晶核的生成。新生成的這些微小晶核，由于體積小、質(zhì)量輕、比表面 積大，懸浮于液體中，生成比壁面大得多的界面，有很強(qiáng)的爭(zhēng)奪水 中離

6、子的能力，能抑制離子在壁面處的成核和長(zhǎng)大，讓既定結(jié)構(gòu)的晶粒長(zhǎng)大，因此減少了粘附于換 熱面上成垢離子的數(shù)量，從而也就減小了積垢的沉積速 率。實(shí)驗(yàn)研究表明，當(dāng)液體的過(guò)飽和系數(shù)一定時(shí)，在同一超聲波參數(shù)下，超聲 波作用時(shí)間越長(zhǎng)，則成垢物質(zhì)的 成核誘導(dǎo)期越短。 此外，超聲波輻射壓力、聲學(xué)毛細(xì)管現(xiàn)象、科努瓦諾夫效應(yīng)和聲流對(duì)積垢生成也有直接的防除效應(yīng)。 五、超聲波防垢的應(yīng)用 五、超聲波防垢的應(yīng)用功率超聲是利用振動(dòng)形式的能量使物質(zhì)的一些物理，化學(xué)和生物