摘要：分析了管線的主要結(jié)垢點(diǎn)，并探討管線防垢方向。根據(jù)終點(diǎn)的壓力降低是管線結(jié)垢最直接的變化這一特性，可以在管線結(jié)垢初期采取措施。分析表明，只有找到管線的主要結(jié)垢點(diǎn)和在結(jié)垢初期進(jìn)行治理，才能降低能耗的損失。

　　關(guān)鍵詞：結(jié)垢危害,防垢設(shè)想

　　自把水作為熱交換介質(zhì)之日起，受熱表面和傳熱表面的結(jié)垢就成為熱交換工藝中主要困擾問題之一。結(jié)垢會(huì)造成管線的腐蝕，縮短了管線的使用壽命，影響生產(chǎn)井的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，會(huì)降低整個(gè)系統(tǒng)的流量和效率。查閱相關(guān)資料，水溫在50℃時(shí)開始結(jié)垢，60℃時(shí)結(jié)垢速度加快，同時(shí)水溫度上升速度加快，到95℃時(shí)結(jié)垢轉(zhuǎn)趨于平緩，在流速越緩的地方結(jié)垢程度越大。椐科學(xué)測(cè)算，每結(jié)1mm的水垢，就白白浪費(fèi)8%的熱量。而目前廣泛采用的方式，還是按照垢結(jié)到一定程度以后才進(jìn)行清洗和維護(hù)。在這個(gè)結(jié)垢過程中，不知有多少能源不知不覺被浪費(fèi)掉，而且結(jié)垢也會(huì)造成管線的腐蝕，縮短了管線的使用壽命，因此只有找到管線的主要結(jié)垢點(diǎn)和在結(jié)垢初期進(jìn)行治理，才能降低能耗的損失。

　　1查找管線的主要結(jié)垢點(diǎn)

　　(1)當(dāng)液體流經(jīng)彎頭、閘門等局部裝置時(shí)，因?yàn)橐后w的邊界條件發(fā)生了突然變化，流速的大小和方向被迫改變，因此在液流中產(chǎn)生漩渦等現(xiàn)象，由于液體都存在一定的粘滯性，在這種性質(zhì)的作用下，液體質(zhì)點(diǎn)間發(fā)生劇烈的磨擦、碰撞和動(dòng)量交換，因而對(duì)液流形成阻力，在低流速、向心力及管線內(nèi)壁的粗糙度三者作用下，液體中雜質(zhì)和CaCo3成分被大量甩出，聚集在流速最低的地方并形成水垢，因此彎頭及閘門等局部裝置是主要結(jié)垢點(diǎn)之一。

　　(2)對(duì)于站間摻水管線而言，出口處由于溫度偏高，根據(jù)CaCo3成分溫度越高析出越多的特點(diǎn)，于是出口處結(jié)垢相對(duì)嚴(yán)重，且液體攜帶的結(jié)垢源為一定量，在出口處析出后，在溫降較小的情況下，其他部位的結(jié)垢程度要遠(yuǎn)小于出口處。

　　為查找主要結(jié)垢段，2007年利用某計(jì)量間摻水壓力偏低的時(shí)機(jī)進(jìn)行確認(rèn)，該計(jì)量間在中轉(zhuǎn)站摻水壓力1.8MPa的情況下，到達(dá)計(jì)量間壓力只有0.9Mpa，分別在中轉(zhuǎn)站外輸口、50m、100m、200m和中間位置400m分別割口觀察結(jié)垢情況，管線投產(chǎn)于1998年。見表1。由表1可知，結(jié)垢最嚴(yán)重的部位為距離出口處200m以內(nèi)。

　　2管線防垢方向探討

　　2.1適當(dāng)改變管線連接彎頭的直徑

　　通過查閱“彎頭局部阻力系數(shù)ζ”數(shù)據(jù)表可知，彎頭直徑增加與縮短，局部阻力系數(shù)ζ的增加值為0.02左右。

　　根據(jù)連續(xù)性方程：

　　直徑增加后，流速、局部水頭損失、壓強(qiáng)數(shù)值在原有的基礎(chǔ)上均有不同程度的降低，當(dāng)液體流經(jīng)此處時(shí)，會(huì)有充分緩沖時(shí)間，結(jié)垢源的分離更加徹底，此處的結(jié)垢程度會(huì)較以往更加嚴(yán)重，而且彎頭的出口處由于管徑縮小，對(duì)于降低的流速起到了一個(gè)提速作用，因此液體在流經(jīng)彎頭時(shí)是一個(gè)減速-提速的過程。由于彎頭直徑的增加，在短期內(nèi)不會(huì)影響各類生產(chǎn)，但是以消耗大量能量為代價(jià)的。直徑減少后，根據(jù)式公式可知，流速等數(shù)值均有不同程度的上升，目前生產(chǎn)在用為標(biāo)準(zhǔn)鑄鐵90°彎頭，由于彎頭的這種特殊性液體在流經(jīng)此處時(shí)，將分兩次進(jìn)行提速，這樣造成截面后的壓強(qiáng)下降較大，不利于正常生產(chǎn)。

　　2.2增加站間摻水管線直線距離的流速

　　實(shí)踐表明，流速越大，可使垢結(jié)晶還在懸浮狀態(tài)來不及沉積到管壁上之前就被液流帶走，而且隨著流速的增加，剪切力也相應(yīng)的增加，對(duì)管壁的沖刷能力增大，還可以將沉積在管壁上的雜質(zhì)沖擊下來。這樣在管線的直線范圍內(nèi)加裝類似于提速器的裝置，可以將主要結(jié)垢段后移，最佳后移點(diǎn)為單井管線，由于單井的產(chǎn)液、管線管徑、走向、長(zhǎng)度不盡相同，因此個(gè)別井將結(jié)垢嚴(yán)重，但處理單井管線結(jié)垢的費(fèi)用要遠(yuǎn)小于站間管線的消耗。

　　根據(jù)連續(xù)性方程 ①可知：節(jié)流前流速ν與截面A的乘積與節(jié)流后的流速ν1與截面A1的乘積相等，因此改變截面A是可以提高液體流速，同時(shí)要保證截面前后的壓強(qiáng)差較小。

　　通過計(jì)算得出直徑比D/d≤1.15時(shí)，截面前后壓力損耗在0.1MPa左右，平均流速增加0.45m/s，而截面前后的流量沒有變化，因此適當(dāng)?shù)母淖児軓皆黾右后w流速方法是可行的。

　　2.3利用摻水壓力的變化判斷管線結(jié)垢程度

　　管線結(jié)垢最直接的變化是終點(diǎn)的壓力降低，我們可以根據(jù)這一特性可以在管線結(jié)垢初期采取措施，減少不必要的人力、物力損耗。管線結(jié)垢后，由于各段的結(jié)垢程度不盡相同，因此各段的管徑縮小率也不相同，這就類似于工程中常用的測(cè)量流量的串聯(lián)管路，同樣利用以上的數(shù)據(jù)及公式，通過計(jì)算，當(dāng)末端壓力下降超過0.25MPa以上時(shí)，管線已經(jīng)結(jié)垢且部分段管徑由106 mm縮至82mm，如此時(shí)不進(jìn)行處理，隨著管徑的不斷縮小，流速的不斷增加，當(dāng)流速達(dá)到3m/s以上，管徑75mm以下時(shí)，將造成管線末端流量減少，平均降幅在0.001m3/s以上，日影響水量為86.4 m3，這將嚴(yán)重影響油井的摻水、熱洗工作，同時(shí)也會(huì)造成處理的難度增加。

　　3結(jié)束語

　　站間管線的鋪設(shè)盡可能采取直線方式，降低拐點(diǎn)次數(shù);若不可避免的使用彎頭，應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)兩彎頭間的管線距離，并適當(dāng)增加彎頭直徑，可以減緩管線的結(jié)垢速度;適當(dāng)?shù)母淖冎本€距離管徑增加流速可以將主要結(jié)垢段后移;利用管線末端壓力變化可以及時(shí)掌握管線的結(jié)垢程度。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1] 高蔭桐.油井的防蠟和清蠟[M].北京：石油工業(yè)出版社，1991