CN108019188A - 一种适用于岩盐矿山地下竖井技术套管千米注水管线的酸洗除垢方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种适用于岩盐矿山地下竖井技术套管千米注水管线的酸洗除垢方法，包括以下步骤：首先，对系统进行试压、试漏检测；然后，向水管中注入清洗液进行清洗，并依次注入中和液和预膜液，对管内进行后处理；在清洗过程中，对水管内清洗液浓度及管道压力实时监控。本发明的酸洗除垢方法对岩盐矿山企业碳钢材质的千米注水管线及竖井技术套管的缓蚀效率在99.9%以上；同时清洗剂对水垢有效溶解，确保清洗的腐蚀率、除垢率符合《HG2387工业设备化学清洗质量标准》的规定。
Description
技术领域
本发明属于石膏型卤水岩盐矿山地下竖井技术套管千米注水管线的除垢技术领域，特别涉及一种适用于岩盐矿山地下竖井技术套管千米注水管线的酸洗除垢方法。
背景技术
如今，为积极落实国家环保要求，岩盐矿山企业的废水实现零排放，所有废水经无害化处理后，全部返回矿山注入井下循环利用。一些岩盐矿山企业卤水属于硫酸钙型卤水，制盐车间排放的废水中含大量硫酸钙、碳酸钙及其他钙族元素杂质。采卤系统中长期、长距离输送含大量硫酸钙、碳酸钙及其他钙族元素杂质，加上温差等其他一些物理因素会逐渐在卤井技术套管内壁结垢。如果垢层形成时间较短，垢层比较疏松，在倒井后，可以把垢层冲洗下来，这样就会表现出倒井前流量小，倒井后流量有回升的现象。当垢层形成时间较长，垢层较致密，就会冲不下来，表现出的现象就是冲井前后注水量和返卤量变化不明显。
卤水是制盐生产的主要原材料，卤水供应是否充足直接关系到制盐生产的方方面面。一旦出现卤水供应不足的情况，制盐必须降负荷生产，生产任务无法完成，甚至有时还需要补充大量的淡水进系统，以保证制盐、热电及全厂生产汽电平衡，这就造成岩盐矿山企业能源的大量浪费，生产成本增高，经济效益降低。尽快解决卤水管道结垢问题，保证采、注稳定，保质保量的为制盐生产提供高质量的卤水原料，是岩盐矿山企业迫切需要解决的问题。因此，如何在不影响卤井正常使用的前提下，将竖井技术套管内壁上垢层除去，是我们开展研究的重点。
矿山地下竖井千米注水管线及技术套管内壁结垢问题如果能够顺利解决，不仅可以解决矿山运行操作困难的问题，减少倒井频率，降低卤井事故率，同时还可以保证制盐生产的稳定运行，提高产量，降低生产成本。充足的生产原材料保证，对岩盐矿山企业今后制盐方面的技改、进一步提高产量，降本增效也有重大意义。
发明内容
本发明的目的是解决矿山地下竖井千米注水管道在运行中结成的碳酸盐混合垢，最大限度地保护千米下竖井技术套管，使套管的腐蚀降到最低，并且不能让垢层快速脱落从而堵塞竖井井筒。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种适用于岩盐矿山地下竖井技术套管千米注水管线的酸洗除垢方法，包括以下步骤：
1）将需要清洗的井管与生产系统隔离，试压、试漏，确保可进行清洗；
2）在第1）步的试压、试漏结束后，向井管中注入清洗液，使清洗液循环对井管进行清洗，采用间歇注入清洗液和排气的清洗工艺分段清洗，清洗过程中，对清洗液浓度、管道压力进行监控，检验周期为每小时一次，当注入清洗液后没有气体排出时，清洗结束；
3）清洗结束后，向井管中注入中和液，进行循环清洗，用中和液置换清洗液；
4）向清洗过的井管内注入预膜液，对井管表面进行预膜处理，使清洗完成的管道内壁形成完整连续的钝化膜，保护被清洗的系统，在预膜液注入完成之后，注入大量清水，将反应溶液向前推，直到井管完全注满清水，清洗工作全部结束。
作为本发明优选的技术方案，所述步骤2）中分段清洗为，每200~300米为一个清洗单元，每次注入清洗液4~6m3并进行循环清洗，同时根据系统压力进行排气作业，反应气体排出后再进行下一个单元的清洗作业，每个清洗单元至少清洗一次。
作为本发明优选的技术方案，所述步骤3）中所述中和液的使用量为步骤2）中清洗液的1.2~1.5倍。
作为本发明优选的技术方案，所述步骤2）中清洗液的配制过程为：在清洗槽中将质量分数为1~8‰的缓蚀剂、质量分数为1~8‰的溶垢剂按体积比1:1混合且搅拌均匀，配制成清洗母液，然后向清洗母液中按体积比1:1加入强酸溶液和清水，配制成强酸的体积百分比浓度为4%~6%的清洗液。
作为本发明优选的技术方案，所述步骤3）中中和液的配制过程为：将质量分数为1~8‰的中和剂和清水混合均匀制成中和液，其中，中和剂的体积百分比浓度为1%。
作为本发明优选的技术方案，所述步骤4）预膜液的配制过程为：将质量分数为1~8‰的预膜剂和清水混合均匀制成预膜液，其中，预膜剂的体积百分比浓度为1%。
作为本发明优选的技术方案，所述缓蚀剂为乌洛托品、苯丙三氮唑、咪唑啉中的一种、两种或多种混合配制而成。
作为本发明优选的技术方案，所述溶垢剂为苯甲酸、苯甲酸钠、水杨酸、水杨酸钠、对氨基苯甲酸、酰胺、乙酰胺中的一种、两种或多种混合配制而成。
作为本发明优选的技术方案，所述中和剂为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢钠、醋酸钠、碳酸钠、氨水、磷酸、醋酸中的一种、两种或多种混合配制而成。
作为本发明优选的技术方案，所述预膜剂为硬脂酸单甘油酯、硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸镁、聚乙二醇、羧酸、磺酸中的一种、两种或多种混合配制而成。
作为本发明优选的技术方案，所述强酸为六大无机强酸中的一种或固体酸，进一步优选为盐酸、硫酸、固体酸中的一种。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、对于矿山地下水管中硫酸钙水垢的溶解，只采用酸碱反应是不能完成的，需通过酸碱反应溶解、氧化还原反应溶解、配位化学反应溶解、沉淀转化溶解等手段逐步完成，但要选择合适的配位剂，对于水垢中夹杂的碳酸盐垢，采用离子互换反应能使其溶解。同时，在除垢过程中加入的强化剂中有渗透剂使水垢完全溶解、表面活性剂使水垢与管壁及时剥离、助溶剂以加快混合垢的溶解速度。
2、本发明内容对岩盐矿山企业碳钢材质的千米注水管线及竖井技术套管的缓蚀效率在99.9%以上；同时清洗剂对水垢有效溶解，确保清洗的腐蚀率、除垢率符合《HG2387工业设备化学清洗质量标准》的规定。
3、本发明除垢方法中清洗完毕后对水管内壁进行预膜处理，保护清洗系统，延长水管系统的使用寿命。
具体实施方式
本发明提供一种适用于岩盐矿山地下竖井技术套管千米注水管线的酸洗除垢方法，具体包括如下步骤：
1）将需要清洗的井管与生产系统隔离，试压、试漏，确保可进行清洗；
2）在第1）步的试压、试漏结束后，向井管中注入清洗液，使清洗液循环对井管进行清洗，具体为，采用间歇注入清洗液和排气的清洗工艺分段清洗，更具体的是，每200~300米为一个清洗单元，每次注入清洗液4~6m3并进行循环清洗，同时根据系统压力进行排气作业，反应气体排出后再进行下一个单元的清洗作业；其中，每个清洗单元至少清洗一次；清洗过程中，对清洗液浓度、管道压力进行监控，检验周期为每小时一次，当注入清洗液后没有气体排出时，清洗结束；
其中，所述清洗液的配制过程为：在清洗槽中将质量分数为1~8‰的缓蚀剂、质量分数为1~8‰的溶垢剂按体积比1:1混合且搅拌均匀，配制成清洗母液，然后向清洗母液中按体积比1:1加入强酸溶液和清水，配制成强酸的体积百分比浓度为4%~6%的清洗液，其中，强酸为六大无机强酸中的一种或固体酸，进一步优选为盐酸、硫酸、固体酸中的一种，在下述实施例中具体采用的是质量分数为36.5%（体积分数为31%）的浓盐酸，除下述实施例中所用的浓盐酸外，其余六大强酸或固体酸也适用于本发明；
3）清洗结束后，向井管中注入中和液，进行循环清洗，用中和液置换清洗液，其中，中和液的使用量为清洗液的1.2~1.5倍，这里所指的中和液的使用量既是中和液总使用量也指对应分段的使用量；
所述中和液的配制过程为：将质量分数为1~8‰的中和剂和清水混合均匀制成中和液，其中，中和剂的体积百分比浓度为1%。
4）向清洗过的井管内注入预膜液，对井管表面进行预膜处理，使清洗完成的管道内壁形成完整连续的钝化膜，保护被清洗的系统，在预膜液注入完成之后，注入大量清水，将反应溶液向前推，直到井管完全注满清水，清洗工作全部结束；
所述预膜液的配制过程为：将质量分数为1~8‰的预膜剂和清水混合均匀制成预膜液，其中，预膜剂的体积百分比浓度为1%。
上述中所述缓蚀剂为乌洛托品、苯丙三氮唑和咪唑啉中的一种、两种或多种混合配制而成；
所述溶垢剂为苯甲酸、苯甲酸钠、水杨酸、水杨酸钠、对氨基苯甲酸、酰胺、乙酰胺中的一种、两种或多种混合配制而成；
所述中和剂为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢钠、醋酸钠、碳酸钠、氨水、磷酸、醋酸中的一种、两种或多种混合配制而成；
所述预膜剂为硬脂酸单甘油酯， 硬脂酸锌，硬脂酸钙，硬脂酸镁，聚乙二醇、羧酸、磺酸中的一种、两种或多种混合配制而成；
下述实施例中，所述缓蚀剂、溶垢剂、中和剂、预膜剂为对应实施例中所用组合，但是不仅仅是下述情况，对上述四种物质中任何两种或多种混合配制成的也适用于本发明。
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
一种适用于岩盐矿山地下竖井技术套管千米注水管线的酸洗除垢方法，包括以下步骤：
1）将需要清洗的井管与生产系统隔离，试压、试漏，确保可进行清洗；
2）在第1）步的试压、试漏结束后，向井管中注入清洗液，使清洗液循环对井管进行清洗，具体过程为，每250米为一个清洗单元，每次注入清洗液5m3并进行循环清洗，同时根据系统压力进行排气作业，反应气体排出后再进行下一个单元的清洗作业，清洗过程中，对清洗液浓度、管道压力进行监控，检验周期为1次/小时，当注入清洗液后没有气体排出时，清洗结束；
3）清洗结束后，向井管中注入中和液，进行循环清洗，用中和液置换清洗液，中和液的使用量为清洗液的1.2倍；
4）向清洗过的井管内注入预膜液，对井管表面进行预膜处理，使清洗完成的管道内壁形成完整连续的钝化膜，保护被清洗的系统，在预膜液注入完成之后，注入大量清水，将反应溶液向前推，直到井管完全注满清水，清洗工作全部结束。
其中，清洗液的配制步骤为：启动搅拌泵，在清洗槽中，将20L质量分数为5‰的缓蚀剂、20L质量分数为5‰的溶垢剂配制清洗母液，搅拌均匀，然后再往清洗母液中按体积比1:1加入10L质量分数为36.5%的盐酸溶液和10L清水，配制盐酸体积百分比浓度为5%的清洗液。
中和液的配制过程为：将20L浓度为5‰的中和剂和清水在清洗槽中混合均匀，配制成中和液，其中，中和剂的体积百分比浓度为1%。
预膜液的配制过程为：将20L浓度为5‰的预膜剂和清水在清洗槽中混合均匀，配制成预膜液，其中，预膜剂的体积百分比浓度为1%。
本实施例中腐蚀速度每平方米每小时1.47克，腐蚀速度是原水腐蚀速度的36倍。
其中，缓蚀剂为乌洛托品、苯丙三氮唑和咪唑啉按摩尔比1:1:1混合稀释而成；
所述溶垢剂为苯甲酸、乙酰胺摩尔比2:1混合稀释而成；
所述中和剂为氢氧化钠、醋酸钠摩尔比3:1混合稀释而成；
所述预膜剂为硬脂酸锌，硬脂酸镁摩尔比1:1混合稀释而成。
实施例2
一种适用于岩盐矿山地下竖井技术套管千米注水管线的酸洗除垢方法，包括如下步骤：
1）将需要清洗的井管与生产系统隔离，试压、试漏，确保可进行清洗；
2）在第1）步的试压、试漏结束后，向井管中注入清洗液，使清洗液循环对井管进行清洗，具体过程为，每200米为一个清洗单元，每次注入清洗液4m3并进行循环清洗，同时根据系统压力进行排气作业，反应气体排出后再进行下一个单元的清洗作业，清洗过程中，对清洗液浓度、管道压力进行监控，检验周期为1次/小时，当注入清洗液后没有气体排出时，清洗结束；
3）清洗结束后，向井管中注入中和液，进行循环清洗，用中和液置换清洗液，中和液的使用量为清洗液的1.3倍；
4）向清洗过的井管内注入预膜液，对井管表面进行预膜处理，使清洗完成的管道内壁形成完整连续的钝化膜，保护被清洗的系统，在预膜液注入完成之后，注入大量清水，将反应溶液向前推，直到井管完全注满清水，清洗工作全部结束。
其中，清洗液的配制步骤为：启动搅拌泵，在清洗槽中，将20L质量分数为7‰的缓蚀剂、20L质量分数为7‰溶垢剂按体积比1:1配制除垢清洗母液，搅拌均匀，然后再往除垢清洗母液中按体积比1:1加入质量分数为36.5%的盐酸溶液10L和清水10L，配制成盐酸体积百分比浓度为5%的清洗液。
中和液的配制过程为：将20L浓度为7‰的中和剂和清水在清洗槽中混合均匀，配制成中和液，其中，中和剂的体积百分比浓度为1%。
预膜液的配制过程为：将20L浓度为7‰的预膜剂和清水在清洗槽中混合均匀，配制成预膜液，其中，预膜剂的体积百分比浓度为1%。
本实施例中腐蚀速度每平方米每小时0.6克，腐蚀速度是原水腐蚀速度的15倍。
其中，缓蚀剂为乌洛托品、苯丙三氮唑和咪唑啉按摩尔比1:1:1混合稀释而成；
所述溶垢剂为苯甲酸、乙酰胺摩尔比2:1混合稀释而成；
所述中和剂为氢氧化钠、醋酸钠摩尔比3:1混合稀释而成；
所述预膜剂为硬脂酸锌，硬脂酸镁摩尔比1:1混合稀释而成。
实施例3
一种适用于岩盐矿山地下竖井技术套管千米注水管线的酸洗除垢方法，包括如下步骤：
1）将需要清洗的井管与生产系统隔离，试压、试漏，确保可进行清洗；
2）在第1）步的试压、试漏结束后，向井管中注入清洗液，使清洗液循环对井管进行清洗，具体过程为，每240米为一个清洗单元，每次注入清洗液5m3并进行循环清洗，同时根据系统压力进行排气作业，反应气体排出后再进行下一个单元的清洗作业，清洗过程中，对清洗液浓度、管道压力进行监控，检验周期为1次/小时，当注入清洗液后没有气体排出时，清洗结束；
3）清洗结束后，向井管中注入中和液，进行循环清洗，用中和液置换清洗液，中和液的使用量为清洗液的1.5倍；
4）向清洗过的井管内注入预膜液，对井管表面进行预膜处理，使清洗完成的管道内壁形成完整连续的钝化膜，保护被清洗的系统，在预膜液注入完成之后，注入大量清水，将反应溶液向前推，直到井管完全注满清水，清洗工作全部结束。
其中，清洗液的配制步骤为：启动搅拌泵，在清洗槽中，将20L质量分数为8‰的缓蚀剂、20L质量分数为8‰的溶垢剂按体积比1:1配制清洗母液，搅拌均匀，然后再往清洗母液中按体积比1:1加入质量分数为36.5%的盐酸溶液10L和清水10L，配制盐酸体积百分比浓度为5%的清洗液。
中和液的配制过程为：将20L浓度为8‰的中和剂和清水在清洗槽中混合均匀，配制成中和液，其中，中和剂的体积百分比浓度为1%。
预膜液的配制过程为：将20L浓度为8‰的预膜剂和清水在清洗槽中混合均匀，配制成预膜液，其中，预膜剂的体积百分比浓度为1%。
本实施例中腐蚀速度每平方米每小时0.64克，腐蚀速度是原水腐蚀速度的16倍。
其中，缓蚀剂为乌洛托品、苯丙三氮唑和咪唑啉按摩尔比1:1:1混合稀释而成；
所述溶垢剂为苯甲酸、乙酰胺摩尔比2:1混合稀释而成；
所述中和剂为氢氧化钠、醋酸钠摩尔比3:1混合稀释而成；
所述预膜剂为硬脂酸锌，硬脂酸镁摩尔比1:1混合稀释而成。
使用效果
该技术在KY2卤井注水管线及技术套管酸洗工作中得到成功应用，酸洗时间持续12小时，酸洗结束后技术套管内壁光亮如新。开始生产后，注水顺利，没有出现垢层快速脱落而导致的堵井现象，同时KY2卤井注水量由酸洗前的28立方/小时提升至70立方/小时，注水量为酸洗前的2.5倍。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种适用于岩盐矿山地下竖井技术套管千米注水管线的酸洗除垢方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）将需要清洗的井管与生产系统隔离，试压、试漏，确保可进行清洗；
2）在第1）步的试压、试漏结束后，向井管中注入清洗液，使清洗液循环对井管进行清洗，采用间歇注入清洗液和排气的清洗工艺分段清洗，清洗过程中，对清洗液浓度、管道压力进行监控，检验周期为每小时一次，当注入清洗液后没有气体排出时，清洗结束；
3）清洗结束后，向井管中注入中和液，进行循环清洗，用中和液置换清洗液；
4）向清洗过的井管内注入预膜液，对井管表面进行预膜处理，使清洗完成的管道内壁形成完整连续的钝化膜，保护被清洗的系统，在预膜液注入完成之后，注入大量清水，将反应溶液向前推，直到井管完全注满清水，清洗工作全部结束。
2.根据权利要求1所述的一种适用于岩盐矿山地下竖井技术套管千米注水管线的酸洗除垢方法，其特征在于，所述步骤2）中分段清洗为，每200~300米为一个清洗单元，每次注入清洗液4~6m3并进行循环清洗，同时根据系统压力进行排气作业，反应气体排出后再进行下一个单元的清洗作业，每个清洗单元至少清洗一次。
3.根据权利要求1所述的一种适用于岩盐矿山地下竖井技术套管千米注水管线的酸洗除垢方法，其特征在于，所述步骤3）中所述中和液的使用量为步骤2）中清洗液的1.2~1.5倍。
4.根据权利要求1所述的一种适用于岩盐矿山地下竖井技术套管千米注水管线的酸洗除垢方法，其特征在于，所述步骤2）中清洗液的配制过程为：在清洗槽中将质量分数为1~8‰的缓蚀剂、质量分数为1~8‰的溶垢剂按体积比1:1混合且搅拌均匀，配制成清洗母液，然后向清洗母液中按体积比1:1加入强酸溶液和清水，配制成强酸的体积百分比浓度为4%~6%的清洗液。
5.根据权利要求1所述的一种适用于岩盐矿山地下竖井技术套管千米注水管线的酸洗除垢方法，其特征在于，所述步骤3）中中和液的配制过程为：将质量分数为1~8‰的中和剂和清水混合均匀制成中和液，其中，中和剂的体积百分比浓度为1%。
6.根据权利要求1所述的一种适用于岩盐矿山地下竖井技术套管千米注水管线的酸洗除垢方法，其特征在于，所述步骤4）中预膜液的配制过程为：将质量分数为1~8‰的预膜剂和清水混合均匀制成预膜液，其中，预膜剂的体积百分比浓度为1%。
7.根据权利要求4所述的一种适用于岩盐矿山地下竖井技术套管千米注水管线的酸洗除垢方法，其特征在于，所述缓蚀剂为乌洛托品、苯丙三氮唑、咪唑啉中的一种、两种或多种混合配制而成。
8.根据权利要求4所述的一种适用于岩盐矿山地下竖井技术套管千米注水管线的酸洗除垢方法，其特征在于，所述溶垢剂为苯甲酸、苯甲酸钠、水杨酸、水杨酸钠、对氨基苯甲酸、酰胺、乙酰胺中的一种、两种或多种混合配制而成。
9.根据权利要求5所述的一种适用于岩盐矿山地下竖井技术套管千米注水管线的酸洗除垢方法，其特征在于，所述中和剂为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢钠、醋酸钠、碳酸钠、氨水、磷酸、醋酸中的一种、两种或多种混合配制而成。
10.根据权利要求6所述的一种适用于岩盐矿山地下竖井技术套管千米注水管线的酸洗除垢方法，其特征在于，所述预膜剂为硬脂酸单甘油酯、硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸镁、聚乙二醇、羧酸、磺酸中的一种、两种或多种混合配制而成。
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