超声波防除垢技术在油田加热炉上的应用分析

　　引言

　　加热炉是保障油田正常生产的重要设备之一，在使用过程中因蒸发浓缩、高温沉淀、高温分解、表面结晶[1]等原因，炉水及被加热介质中的杂质会在炉壁和加热盘管内外壁上沉淀、结垢、结晶、结焦，甚至会造成污堵现象，不仅影响了加热炉的传热效率，增加了能耗，还会导致系统的压力升高，给油田的正常生产带来安全隐患。目前，油田仍较多的采用停炉清洗的定期除垢方法进行加热炉除垢，这不仅会增加维修作业成本还会使金属受损，影响加热炉使用寿命。超声波防除垢技术是通过破坏污垢的附着条件来阻止污垢形成的。超声脉冲振荡波会使加热炉管、板壁发生高频振动，在金属管、板壁和附近的介质之间产生一系列效应来进行防垢和除垢[2]。为了实现油田加热炉的清洁、长周期运行，引入了超声波防除垢技术，并对其进行了实验区试验和现场工程应用试验。

　　1 防除垢实验区试验情况

　　1.1 实验区简介

　　垦90防垢现场试验区位于胜利油田垦利经济开发区垦90接转站内，承担着区块的集输、注水、掺水等任务，于1992年投入开发。该站平均日产液量800m3，日产油量40t，日注水量1000m3，日掺水量200～300m3。该区块结垢主要集中在加热炉盘管、掺水管线、原油外输管线等处，白云石、方解石、霰石是主要的结垢形式，区块管道的平均年结垢速率为24.05mm，结垢现象严重。主要表现在如下几个方面:

　　1) 结垢对加热炉的影响。

　　站内5台800kW的掺水加热炉，设计效率为85% ，受结垢影响，加热炉热效率最低时只有56%左右，日均多消耗燃油2.5t。加热炉运行3～4个月就需要对炉管进行酸洗除垢[3]，平均13个月就需要更换炉管。

　　2) 结垢对注水系统的影响。

　　由于管线结垢，注水系统效率只有46.23%，比全厂50. 96%平均效率低4.73个百分点，年多耗电60万 kWh。结垢还经常堵塞掺水表、注水表叶轮，影响其计量精度。

　　3) 结垢造成管线结垢腐蚀严重。

　　结垢导致管线垢下腐蚀严重，管线穿孔频繁。2010年，该站掺水总干线穿孔12次，单井管线穿孔32次。

　　1.2 防除垢试验流程和方法

　　在实验区块的掺水生产管线上引出一个旁路并分出两路支线，其中一条支线安装超声波防除垢装置，另一条支线不采用任何防除垢技术或装置。试验一定时间后将 2 根试验管段进行拆除对比，考察超声波防除垢效果。

　　试验时间为2010年3月1日～4月6日，共计35d。试验管线直径10cm，长度5m。该掺水生产管段内水温约45℃、水压约1MPa、流速约1m/s。

　　1.3 试验结果