CN202921614U - 一种抑制油田注水系统结垢的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种抑制油田注水系统结垢的装置，所述油田注水系统包括管道，所述装置包括产生能量信号的主机、与所述主机相连并至少部分包裹在所述管道外围的能量注入器、以及能量均衡器，所述能量注入器的两端分别通过至少一根能量分布线与所述能量均衡器的两端相连。本实用新型通过能量注入器将主机产生的阻尼交变正弦波能量信号注入给管道及流经管道内的水，该阻尼交变正弦波能够有效地抑制油田注水系统生成硫酸钙垢的结垢现象并清除的管道中已有的硫酸钙等老垢。此外，本实用新型还具有结构简单、成本较低、效果明显、作用距离远等特点。

Description

一种抑制油田注水系统结垢的装置

技术领域

本实用新型涉及一种抑制管道结垢的设备，特别是涉及一种抑制油田注水系统结垢的装置。

背景技术

注水替油是油田控制递减的主要手段，也是奥陶系碳酸盐岩油藏后期开发的必经之路。然而，这种“以水换油”的权威技术，在实际使用过程当中很容易产生一个问题——注水系统结垢。

通常而言，由于油田的水质中富含各种矿物质，尤其是水中的成垢离子——钙镁离子、硫酸根离子的含量非常高。其浓度远高于溶解平衡时的浓度。进一步，由于水中阴、阳离子间电荷的相互作用，便会形成离子对。大量的离子彼此聚集，形成晶核并继续成长。从水中析出形成的硫酸钙晶体，这一个过程是在水中进行的，水中的硫酸钙晶体由于浓度差的作用而向注水管道内管壁扩散，最终完全覆盖于内管壁上，形成了以硫酸钙为主的水垢。所以注水的过程当中，特别是在注水管线上的结垢非常严重。

一般的使用条件下，当注水时间达到一定时间后，注水系统中球阀便会堵塞严重。随着注水管线结垢的逐渐增厚，管线缩径严重，使注水管线的压损达到1.5~4.8MP，严重影响了注水系统正常运行，也使注水系统的效率大大降低。

管线结垢中的物质通常以硫酸钙为主，而硫酸钙的化学状态又非常稳定，很难溶于一般的酸或碱。所以用普通的化学清洗方法根本达不到预想的结垢清洗目的；另一方面，硫酸钙的物理状态为致密性很高，硬度也很大，这使得用通常的机械清洗办法也很难去除管线中硫酸钙结垢。

实用新型内容

本实用新型的目的是提出一种抑制油田注水系统结垢的装置，该装置能够有效地抑制油田注水系统及相应输送管线的结垢现象，并能逐步清除已形成的硫酸钙垢。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种抑制油田注水系统结垢的装置，所述油田注水系统包括管道，所述装置包括产生能量信号的主机、与所述主机相连并至少部分包裹在所述管道外围的能量注入器、以及能量均衡器，所述能量注入器的两端分别通过至少一根能量分布线与所述能量均衡器的两端相连。

优选地，所述装置包括有多根能量分布线，且所述多根能量分布线多根能量分布线与所述能量均衡器组成能量分布网与所述能量注入器相连。

优选地，所述能量注入器中包括与所述管道紧密接触的金属电极。

优选地，所述能量注入器中包括四个在管道的横截面上呈中心对称并垂直设置在管道外围的金属电极。

优选地，所述主机产生并通过所述的能量注入器向管道内的流体注入频率为130~160kHz、振幅为30~70V的阻尼交变正弦波。

优选地，所述阻尼交变正弦波的频率调整梯度为0.5kHz。

优选地，所述阻尼交变正弦波为振幅从30~70V衰减至零的阻尼交变正弦波。

优选地，所述能量均衡器由阻容网络构成。

优选地，所述能量分布线为屏蔽线。

优选地，所述能量分布线分别安装在所述能量注入器两边，且所述能量分布线的远端与所述能量注入器之间的距离为5~200米。

基于上述技术方案，本实用新型的优点是：

本实用新型通过能量注入器将主机产生的阻尼交变正弦波能量信号注入给管道及流经管道内的水，该阻尼交变正弦波能够有效地抑制油田注水系统生成硫酸钙垢的结垢现象并清除的管道中已有的硫酸钙等老垢。此外，本实用新型还具有结构简单、成本较低、效果明显、作用距离远等特点。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型能量注入器横截面示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

参见图1和图2，其中示出本实用新型一种抑制油田注水系统结垢的装置的优选实施例，所述油田注水系统包括管道6，管道也是油田注水系统使用量最多、最容易结垢且最难处理的部件，本实用新型所述的装置还包括产生能量信号的主机2、与所述主机2相连并至少部分包裹在所述管道6外围的能量注入器3、以及能量均衡器5，所述能量均衡器5优选由阻容网络构成。使用时主机2通过电源线1与电源相连接，如图1所示；所述能量注入器3的两端分别通过至少一根能量分布线4与所述能量均衡器5的两端相连，在图1所示的实施例中，能量注入器3的两端各有一根能量分布线4，这两根能量分布线4的另外一端分别与所述能量均衡器5的两端相连接，如图1所示。

优选地，本实用新型的另一种实施例为抑制油田注水系统结垢的装置包括有多根能量分布线4，且所述多根能量分布线4与所述能量均衡器5组成能量分布网与所述能量注入器3相连，所述的多根能量分布线4两两一组，分别连接能量注入器3和能量均衡器5的两端，从而形成能量分布网，提高能量注入器3的能量注入强度和能力。

进一步，参见图2，所述能量注入器3中包括与所述管道6紧密接触的金属电极7。更优选地，所述能量注入器3中包括四个在管道6的横截面上呈中心对称并垂直设置在管道6外围的金属电极7，如图2所示，四个金属电极7呈柱状或呈板状垂直设置在能量注入器3和管道6之间，如上所述，能量注入器3一闭合结构并包裹在管道6的外围，而四个金属电极7的位置在管道6的横截面上相对于管道轴心呈中心对称，使得能量注入的时候能够保证相对均匀地作用于管道内的流体，当然，在实际应用中，根据管道6的直径以及考虑到重力等因素，也可以采用两个或者多个金属电极7，且多个金属电极7的位置等间距或不等间距地设置在能量注入器3和管道6之间，并与管道6保持良好的紧密接触。

本实施例中，所述能量注入器3为一闭合结构，并将管道6完全包裹，如图2所示，通过该种结构，能量注入器3将能量信号通过金属电极7注入到管道6内及其中流经的水或其他流体。

优选地，所述能量分布线4为屏蔽线，并分别安装在所述能量注入器3两边，且所述能量分布线4的远端与所述能量注入器3之间的距离为5~200米，在本实施例中该距离为10米。

更进一步，所述主机2产生并通过所述的能量注入器3向管道6内的流体注入频率为130~160kHz、振幅为30~70V的阻尼交变正弦波，该频率和振幅能够有效地抑制油田注水系统生成硫酸钙垢的结垢现象并逐步清除的管道中已有的硫酸钙等老垢。优选地，所述阻尼交变正弦波的频率调整梯度为0.5kHz，即通过本实用新型的主机2每次对阻尼交变正弦波的频率进行调整时，调整的梯度为0.5kHz。更优选地，本实用新型所述的阻尼交变正弦波为振幅从30V~70V衰减至零的阻尼交变正弦波。

此外，本实用新型的主机2和能量注入器3可以作为一个整体也可以为分体结构。分体时主机2和能量注入器3通过导线相连，进行信号和能量的传导。在本实施例中，该能量注入器3由管道外围的包裹部分和四个金属电极7组成，如图3所示；进一步，四个金属电极7围绕管道6呈90度逐个分布在管道6的外围。在本实施例中，能量均衡器5由阻容网络构成，能量分布线4为屏蔽线。进一步，所述能量分布线4，在安装时位于能量注入器3的两边，远端距离为5~200米不等，并且和管道要接触良好。

本实用新型的工作原理为：

主机2产生频率为130kHz~160kHz、振幅为30V~70V的阻尼交变正弦波，并通过能量注入器3将能量信号注入到油田注水系统的管道6和水中。工作时能量分布线可将频率为130kHz~160kHz、振幅为30V~70V的阻尼交变正弦波能量信号均衡的分布在整个管网中，并可调整能量均衡器5或直接调整主机2上的旋钮产生需要的能量大小。

对于新的或已经清洗过的油田注水系统，水中的阴阳成垢离子在本实用新型产生的阻尼交变正弦波信号的作用下，会向相反的方向运动，使其不能相互结合而形成化合物。特别是对钙镁离子和硫酸根离子，使其一直保持离子状态，而不能析出结晶，即：不会产生硫酸钙。也就是说，在油田注水系统的各个环节均不会有硫酸钙垢的产生。

对于已经存在硫酸钙垢的油田注水系统，由于本实用新型在管道中持续地存在能量注入器注入的阻尼交变正弦波信号。在该信号的作用下，附着在管道内壁上的硫酸钙，由于管道上电位的持续变化，减小了管壁与硫酸钙之间的吸附力；同时该阻尼交变正弦波信号对硫酸钙具有共振分离解析的作用。在这两个方面的共同作用下，老的硫酸钙垢会逐步分离脱落并随着水流被带走，从而达到了除垢的目的。

需要说明的是，能量注入器3至少部分安装在管道的外围，在本实用新型中，所述的“外围”是指能量注入器3以一定的几何形状（例如圆形、矩形、多边形或其他现有的形状结构形式）设置在管道6的管道壁外侧。

具体地，本实用新型的工作过程和技术效果为：

在本实施例中，阻尼交变正弦波的频率调整范围设定为135kHz、振幅最高设定为55V。将本实用新型装置安装在油田注水高压泵的出水口与球阀之间，能量分布网长度200米，管线长度3000米。经测定，水质情况为每升水含二价硫酸根800mg，含钙离子10596.78mg，结垢速率为0.4mm/月左右。

整个系统运行11个月后，打开注水系统进行实地验收。打开后，注水泵口附近的球阀及注水管线无任何结垢的迹象，内表面非常的干净。在管线中端1500米左右和管线末端3000米的地方打开后发现，也无任何结垢的迹象，内表面非常的干净。由此可见，本实用新型的防垢除垢效果极其明显，达到了本实用新型的预期目的。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种抑制油田注水系统结垢的装置，所述油田注水系统包括管道（6），其特征在于：所述装置包括产生能量信号的主机（2）、与所述主机（2）相连并至少部分包裹在所述管道（6）外围的能量注入器（3）、以及能量均衡器（5），所述能量注入器（3）的两端分别通过至少一根能量分布线（4）与所述能量均衡器（5）的两端相连。

2.根据权利要求1所述的抑制油田注水系统结垢的装置，其特征在于：所述装置包括有多根能量分布线（4），且所述多根能量分布线（4）与所述能量均衡器（5）组成能量分布网与所述能量注入器（3）相连。

3.根据权利要求2所述的抑制油田注水系统结垢的装置，其特征在于：所述能量注入器（3）中包括与所述管道（6）紧密接触的金属电极（7）。

4.根据权利要求3所述的抑制油田注水系统结垢的装置，其特征在于：所述能量注入器（3）中包括四个在管道（6）的横截面上呈中心对称并垂直设置在管道（6）外围的金属电极（7）。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的抑制油田注水系统结垢的装置，其特征在于：所述主机（2）产生并通过所述的能量注入器（3）向管道（6）内的流体注入频率为130~160kHz、振幅为30~70V的阻尼交变正弦波。

6.根据权利要求5所述的抑制油田注水系统结垢的装置，其特征在于：所述阻尼交变正弦波的频率调整梯度为0.5kHz。

7.根据权利要求5所述的抑制油田注水系统结垢的装置，其特征在于：所述阻尼交变正弦波为振幅从30~70V衰减至零的阻尼交变正弦波。

8.根据权利要求1所述的抑制油田注水系统结垢的装置，其特征在于：所述能量均衡器（5）由阻容网络构成。

9.根据权利要求1所述的抑制油田注水系统结垢的装置，其特征在于：所述能量分布线（4）为屏蔽线。

10.根据权利要求1或9所述的抑制油田注水系统结垢的装置，其特征在于：所述能量分布线（4）分别安装在所述能量注入器（3）两边，且所述能量分布线（4）的远端与所述能量注入器（3）之间的距离为5~200米。

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