曹潇颖
大庆油田有限责任公司第五采油厂太北作业区 邮编：163000
摘要：传统除垢与防垢方式会对设备造成损坏，而电解防垢技术可以有效解决传统防垢、除垢方式中存在的不足，但目前我国对于电解防垢技术在三元复合驱配注工艺中的应用研究较少，因此，就应针对实际应用展开实验，从而得出更加有效的应用结论。基于此，本文将会针对电解除垢技术展开研究实验，通过防垢效果、防垢机理等方面探讨其应用在三元复合驱配注工艺内的可行性，旨为相关人员提供参考帮助。
关键词：电解防垢技术；三元复合驱；应用
一般情况下地面配注工艺结垢位置主要在碱配制罐、储存罐、过滤网、注入泵阀组、注入管线等，在传统处理结垢时，会通过使用酸洗、添加化学防垢剂等措施，这类措施不仅所耗资金较大，同时化学试剂也会对三元复合驱地面配注工艺运行造成严重影响。电解防垢技术所产生的污染较少，同时其在使用时并不会对设备造成腐蚀或损伤，且操作简单、经济性较高、防垢效果较好等特点，而目前如何将电解防垢技术应用在三元复合驱配注工艺中，则是相关研究人员面临的最大问题。
一、实验前期准备工作
在开展实验前需要充分准备实验仪器、实验药品与实验材料，具体主要包括：（1）实验仪器。在实验时所用设备主要包括：重庆奥特光学仪器有限公司生产的型号BK5000生物显微镜、美国BROOK公司生产的DV2TLVTJD布氏黏度计、上海中晨数字技术设备有限公司生产的JJ2000C界面张力仪、江苏华安科研仪器有限公司生产的HPQ-22高压岩心泡沫驱替装置等；（2）实验药品。在实验时所需药品主要包括：EDTA标准溶液（0.0125mol/L）、钙指示剂、铬黑T指示剂、三乙醇胺溶液、缓冲溶液、氢氧化钠溶液等；（3）实验材料。在实验时所用材料主要包括：500mL烧杯、50mL安培瓶、万能表、石墨电极、Cu、Sn、Al、Zn电极等【1】。
二、实验过程与结果
1.电解防垢技术防垢效果
就目前除垢效果而言，电解防垢技术是实现有机除垢效果的主要工艺之一。电解防垢技术主要可以通过电解的方式而进行，其中电解是否顺利是决定整体技术能否顺利进行的主要因素。因为电解的速度较快，为了可以充分规避出现副反应，就需要通过具备高强度混合效果的电解设备，同时也需要充分结合光气与有机胺，最终通过使用电解的方式，完成对有机除垢效果的生产。通常情况下，液相光气化反应器会出现以下几种反应器的形式：（1）电解形式。为了可以更好的实现提高反应效率与体积效率，就需要将更加有效的高强度混合电解设备运用在三元复合驱配注工艺中。目前，在生产的过程中，可以通过两种形式来实现对反应效率与体积效率的提高，第一种是通过在电解的基础上增加强化混合元件，但其实际反应仍会通过电解来实现；第二种是通过采用高强度混合设备的方式，将其作为替换电解的主要设备，而这一替换设备可以通过选择电解设备来实现，这样一来不仅可以有效减少结垢停留时间，同时也可以有效提高反应温度；（2）电解形式。间歇性操作的除垢效果可以通过除垢与防垢方式来实现，而对于产量较大的除垢效果而言，例如：EDTA标准溶液（0.0125mol/L）、钙指示剂、铬黑T指示剂、三乙醇胺溶液、缓冲溶液、氢氧化钠溶液等，就需要通过电解的方式进行生产。电解反应器均是通过特殊设计，并确保其具备高速搅拌与较小的容积，这时相较于传统的除垢与防垢方式而言，其反应的温度也会随之提高，同时停留时间也在不断缩短，反应器体积效率也会不断增加；（3）滴加形式。一般情况下，电解除垢技术属于间歇性操作方式，其具体的操作方式主要是将电解除垢技术应用在三元复合驱配注工艺中，并确保其可以作出除垢反应，该种方式不同于传统除垢形式，其在使用的过程中并不会出现损毁设备或副反应问题较易发生的情况。就目前除垢效果的实际生产工作而言，大多数间歇性操作的除垢效果，就可以通过电解除垢技术的方式来实现【3】。
2.电解防垢技术防垢机理
（1）结垢发展方面。采出系统结垢主要是由温度、压力等热力学条件改变引起的，垢的形成过程可简单表示为：水溶液一过饱和状态一结晶析出一结晶长大_+结垢。对于垢的形成过程，溶液过饱和状态、结晶的沉淀与溶解、与表面接触时间等是关键因素，其中过饱和度是结垢的首要条件。硅的化合物在碱性介质中以胶体存在，胶体物质的基本粒子是胶团，胶团在pH值下降或摩擦等条件下发生积聚、失水形成不可溶硅，即硅垢。硅垢可为碳酸盐垢提供晶核，碳酸盐垢可为硅酸盐胶体积聚体提供着附表面，两者有相互促进作用，加速了结垢；（2）电解设备正常运行工况下，三元复合驱配注工艺设备边缘为最大部分，变性值最大达到1.578mm，变形现象会自中心向边缘逐步扩散，结垢三元复合驱配注工艺设备受力期间，半径越大则受力越大，此刻，三元复合驱配注工艺设备面板各部位的应力存在差异，应通过设置电解防垢技术来平衡结垢发展与变形问题。应力分布方面，正常修复作业下，面板各部位应力相同，主要设备部位应力稍大，结垢部位应力值最高，应力相对集中，故应采取合理的加工工艺，电解阶段确保三元复合驱配注工艺设备的整体变形始终处于可控范围内，此外也需要结合不同电极电解水配制三元液60天界面张力对比结果，从而更好地完成对除垢工作与防垢工作【3】。
3.确定电解防垢技术参数
指在注入水中加入碱(A)、低浓度的表面活性剂(S)和聚合物(P)的复合体系驱油的一种提高原油采收率的方法。它是20世纪80年代初国外出现的化学采油新工艺，是在二元复合驱的基础上发展起来的。大庆油田室内研究及先导性矿场试验表明，ASP三元复合驱可比水驱提高20%以上的原油采收率。其实质是用廉价的碱部分或全部代替价格昂贵的表面活性剂，降低化学驱所需表面活性剂用量。但是，三元复合驱油剂还存在一些不足之处。比如，强碱引起的结垢问题，表面活性剂的经济性问题，聚合物的溶解性、各种化学剂的吸附损失以及三元复合驱采出液的处理等问题。这时就需要充分确定电解防垢技术参数，从而为除垢、防垢起到帮助。当电解防垢技术处于低负荷运行状态时，其上部颗粒的浓度较低，辐射出的传电量也会出现增加的情况，当电解防垢技术处在最低负荷运行状态下时，其辐射传输的热量约占总体传热量的90%——99%。因此，当电解设备内部的负荷出现变化时，就需要及时转变温度的控制方式。小液滴作为一个质点在液面上运动时，受到气体的推动力和自身重力这两个力的作用，合成气中夹带的小液滴要以流化状态被带出电解设备， 有一个带出速度的问题。 我们以合成气夹带直径 3mm 的小液滴为例来计算， 其带出速度为 2.31m /s，以德士古装置现在的生产强度，合成气量为 40000m /h，加上由激冷水气化产生的饱和水蒸气量(为合成气的 1.4 倍)，总气量为96000m /h，换算成电解设备操作工况下的气量为 5688.8m /h，即 1.58 m /s，电解设备下降管与上升管环隙的面积为 0.391 m ，因此实际合成气在下降管与上升管环隙中的流速为 4.04 m/s，远大于 φ 3 mm 液滴的带出速度 2.31 m/s【4】。
结束语：综上所述，通过电解防垢技术的处理，使碳酸钙等晶体结构发生变化，使垢晶体不会附着于接触物(管壁内侧)的表面，而是被水流带走。已经投入使用的物理方法有：电解处理、超声波防垢等。经过电解处理的水滴内水垢颗粒变得更小，而且在水滴表面很少，也就是说水垢颗粒悬浮在水中，与钢铁表面接触机会少，在流动状态下水垢颗粒容易被水带走。此外，在今后除垢、防垢工作中，也可以通过超声波防垢来实现，超声波防垢技术主要是利用超声波强声场处理流体，使流体中成垢物质在超声场作用下，物理形态和化学性能发生一系列变化，使之分散、粉碎、松散、松脱而不易附着管壁形成积垢。
参考文献：
[1]石磊.弱碱三元复合驱配注系统除防垢技术应用[J].化工管理, 2017(28):76-76.
[2]曾宪涛.三元复合驱采出井结垢规律与防治对策研究[J].石油化工高等学校学报,2019(3):45-50.
[3]张帆.量子处理器在三元复合驱注入及采出系统防垢中的应用[J].石油规划设计, 2017(05):32-34+43.
[4]裴小彬.弱碱三元复合驱配套地面工艺技术优化研究[J].化工管理, 2017(28):193-193.