CN211688618U - 一种油井采出水的除垢装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种油井采出水的除垢装置，属油井采出水处理设备技术领域。该油井采出水的除垢装置由过滤罐、过滤盘、过滤筒、供液泵、供碱泵、供药泵、加压泵和主汇管构成；所述的过滤罐底部通过进液阀和进液管连接有供液泵；过滤罐的内部呈上下状间隔安装有多个过滤盘；过滤盘的下端面呈规则状间隔安装有多个过滤筒；过滤盘的一侧连接有出水支管；出水支管延伸至过滤罐的外端后通过出液阀与主汇管连通；主汇管的下端通过加压泵连接有出液管。该油井采出水的除垢装置结构紧凑、设计巧妙；解决了现有除垢装置存有的除垢效果差和除垢效率低的问题，满足了企业对油井采出水除垢使用的需要。

Description

一种油井采出水的除垢装置

技术领域

本实用新型涉及一种油井采出水的除垢装置，属油井采出水处理设备技术领域。

背景技术

在油田采油系统中，从油井采出的油井采出水分为三种类型：硫酸氢钠型、氯化钙型和混合型。氯化钙型油井采出水中含有较多的Ca²⁺和Cl^-，硫酸氢钠水型的油井采出水含有较多的Na⁺和HSO₄ ^-，混合型的油井采出水含有较多的Ca²⁺、Cl^-、Na⁺和HSO₄ ^-。在油井采出水输送过程中，Ca²⁺和HSO₄ ^-会大量析出形成酸盐和硫盐等结垢物质，使得输送管道和地面设备经常结垢和堵塞。

为了解决油井采出水堵塞输送管道和地面设备的问题，人们常常将油井采出水进行除垢处理后，再进行其它处理，已有的除垢方法如授权公告号为CN103805228B,公开的一种除垢设备和除垢系统；如授权公告号为CN209318373U的实用新型专利公开的一种冷却塔填料除垢装置；其均是利用在油井采出水中加入除垢剂，使其与油井采出水中易产生结垢的离子发生化学反应生成沉淀物，而后将沉淀物分离而达到“除垢”的目的。但是除垢剂与油井采出水中离子反应生成沉淀物的化学反应，是一种可逆反应，即除垢剂与油井采出水中离子反应生成沉淀物后，沉淀物也会反向发生反应再次溶解。因此采用现有除垢设备即除垢方式对油井采出水进行处理时存有，除垢效果差的问题。此外现有的除垢设备还存有过滤板设置不足导致其存有工作效率低的问题，不能满足企业对油井采出水除垢使用的需要。

发明内容

本实用新型的目的在于：提供一种结构紧凑、设计巧妙；以解决现有油井采出水的除垢装置存有的除垢效果差和工作效率低问题的油井采出水的除垢装置。

本实用新型的技术方案是：

一种油井采出水的除垢装置，它由过滤罐、过滤盘、过滤筒、供液泵、供碱泵、供药泵、加压泵和主汇管构成；其特征在于：所述的过滤罐底部通过进液阀和进液管连接有供液泵；过滤罐的内部呈上下状间隔安装有多个过滤盘；过滤盘的下端面呈规则状间隔安装有多个过滤筒；过滤盘的一侧连接有出水支管；出水支管延伸至过滤罐的外端后通过出液阀与主汇管连通；主汇管的下端通过加压泵连接有出液管；所述的过滤罐的底部通过管道连接有供碱泵；通过管道连接有供药泵。

所述的过滤盘呈内部中空的圆盘状结构；所述的过滤筒由内骨架、过滤纤维筒、上端盖和下端盖构成；内骨架的圆周面上通过螺纹连接的上端盖和下端盖装有过滤纤维筒；过滤筒通过上端盖与过滤盘螺纹连接。

所述的过滤罐的底部装有除垢加热器；过滤罐的下部装有温度传感器和PH测试传感器。

所述的过滤罐的底部通过管道连接有排污泵；排污泵的出口依次连接有溢流分层箱和提升泵；提升泵的出口端通过管道和阀门与出液管连通。

所述的溢流分层箱由分层箱体、隔离板和翻水板构成；分层箱体内间隔状固装有多个隔离板；隔离板将分层箱体分隔成多个腔室；隔离板的上端与分层箱体的沿口之间存有一端距离；隔离板一侧的分层箱体内装有翻水板；翻水板的下端与分层箱体的底板存有一定距离；翻水板的上端端面位置高于隔离板的上端位置；所述的分层箱体的右侧上端与排污泵连通；分层箱体的左侧上端与提升泵连通；所述的分层箱体内部的隔离板，从左至右逐步升高。

所述的过滤罐的内部设置有吹扫总管；所述的过滤盘的上方装有吹扫支管；吹扫支管上装有多个吹扫喷头；吹扫支管与吹扫总管相连通；吹扫总管的上端延伸至过滤罐外端后通过冲洗管和阀门与出液管连通；冲洗管两侧的出液管上分别装有隔离阀。

所述的加压泵出口的出液管上通过安全检测管和阀门与过滤罐的底部连通；所述的出水支管上装有压差传感器；压差传感器的一个探头与对应的出水支管连通，另一个探头与过滤罐连通。

所述的过滤罐的上端通过排气阀装有排气弯头。

所述的过滤罐一侧装有储气罐；储气罐通过管道和反吹阀与主汇管连通。

本实用新型的优点在于：

该油井采出水的除垢装置结构紧凑、设计巧妙；不仅通过在过滤罐内设置过滤盘和过滤筒的方式，提高了现有除垢装置的产量；还通过调节PH值和控制温度的方式，抑制了沉淀物的重新溶解，提升了除垢效果；由此解决了现有除垢装置存有的除垢效果差和除垢效率低的问题，满足了企业对油井采出水除垢使用的需要。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型过滤罐的结构示意图；

图3为本实用新型的滤芯结构示意图；

图4为本实用新型的俯视结构示意图；

图5为图2中A-A向的结构示意图；

图6为本实用新型过滤罐的侧面结构示意图。

图中：1、过滤罐，2、过滤盘，3、过滤筒，4、供液泵，5、供碱泵，6、供药泵，7、加压泵，8、进液阀，9、进液管，10、出水支管，11、出液阀，12、主汇管，13、出液管，14、除垢加热器，15、内骨架，16、过滤纤维筒，17、上端盖，18、下端盖，19、排气弯头，20、排气阀，21、储气罐，22、排污泵，23、溢流分层箱，24、提升泵，25、分层箱体，26、隔离板，27、翻水板，28、吹扫支管，29、吹扫喷头，30、吹扫总管，31、冲洗管，32、隔离阀，33、安全检测管，34、压差传感器。

具体实施方式

该油井采出水的除垢装置由过滤罐1、过滤盘2、过滤筒3、供液泵4、供碱泵5、供药泵6、加压泵7和主汇管12构成（参见说明书附图1）。

过滤罐1底部通过进液阀8和进液管9连接有供液泵4；供液泵4与外部的油井采出水储罐连通；供液泵4工作时可通过进液阀8和进液管9将油井采出水输入至过滤罐1中。

过滤罐1的内部呈上下状间隔安装有多个过滤盘2（参见说明书附图2）；过滤盘2呈内部中空的圆盘状结构；过滤盘2的四周与过滤罐1的内壁之间存有一定间隙（参见说明书附图5）；如此油井采出水从底部进入到过滤罐1中中后，可以通过过滤盘2与过滤罐1之间的间隙向上运动，直至充满过滤罐1。

过滤盘2的下端面呈规则状间隔安装有多个过滤筒3（参见说明书附图2）；过滤筒3由内骨架15、过滤纤维筒16、上端盖17和下端盖18构成；内骨架15的圆周面上通过螺纹连接的上端盖17和下端盖18装有过滤纤维筒16；过滤筒3通过上端盖17与过滤盘2螺纹连接（参见说明书附图3）。工作时，油井采出水可穿过过滤纤维筒16后进入到过滤盘2的内部，在这一过程中，过滤纤维筒16将对油井采出水进行过滤，将垢状物隔离在过滤筒3的外部；经过过滤后的油井采出水将通过出水支管10外排。

过滤盘2的一侧连接有出水支管10（参见说明书附图2）；出水支管10延伸至过滤罐1的外端后通过出液阀11与主汇管12连通；主汇管12的下端通过加压泵7连接有出液管13（参见说明书附图1）。工作时经过过滤处理的油井采出水，将通过出水支管10进入到主汇管12中，并最终经过加压泵7加压后通过出液管13外排。

过滤罐1的底部通过管道连接有供碱泵5；通过管道连接有供药泵6（参见说明书附图1）。供碱泵5工作时，即可将外部的碱液输送到过滤罐1中，用于调节过滤罐1内部的PH值。

过滤罐1的底部装有除垢加热器14（参见说明书附图1）；除垢加热器14工作时可对过滤罐1内部的液体进行加热。除垢加热器14为市场采购设备，其具有加热面积大、加热速度快、加热效率高以及适用于快速流动液体的特点，除垢加热器14工作时能够将过滤罐1内部液体稳定到某一指定的温度，进而达到通过调节过滤罐1内部温度的手段达到抑制沉淀重新分解的目的。

过滤罐1的下部装有温度传感器和PH测试传感器。温度传感器和PH测试传感器能够分别对过滤罐1内部液体的温度和PH值进行监控；工作时人们可根据温度和PH值的监控值，对过滤罐1内部液体的温度和PH值进行调节。

过滤罐1的底部通过管道连接有排污泵22；排污泵22的出口依次连接有溢流分层箱23和提升泵24；提升泵24的出口端通过管道和阀门与出液管13连通（参见说明书附图1）。排污泵22工作时，可将过滤罐1底部的沉积物随同清洗水一起抽出，并经过溢流分层箱23分层处理后，将处理后的油井采出水通过提升泵24和出液管13外排。

溢流分层箱23由分层箱体25、隔离板26和翻水板27构成（参见说明书附图1）；分层箱体25内间隔状固装有多个隔离板26；隔离板26将分层箱体25分隔成多个腔室；隔离板26的上端与分层箱体25的沿口之间存有一端距离；隔离板26一侧的分层箱体25内装有翻水板27；翻水板27的下端与分层箱体25的底板存有一定距离；翻水板27的上端端面位置高于隔离板26的上端位置。

分层箱体25的右侧上端与排污泵22连通；分层箱体25的左侧上端与提升泵24连通；分层箱体25内部的隔离板26，从左至右逐步升高。如此设置溢流分层箱23后，以使带有沉积物的油井采出水进入分层箱体25后，油井采出水从翻水板27的下部进入到隔离板26与翻水板27之间，并最终通过隔离板26的上端溢流至下个腔体内；在这一过程中沉积物由于密度大容易沉底，因此油井采出水与沉积物逐步分离，如此当油井采出水经过多个翻水板27和隔离板26后，油井采出水与沉积物彻底分离，最后提升泵24将分离出来的油井采出水通过管道输送至出液管13中进行外排。

当该除垢装置工作一段时间后，需要对过滤罐1底部的沉淀进行清理时，直接启动排污泵22和提升泵24，使其将过滤罐1底部的沉淀和混合液一起输送至分层箱体25中，并在翻水板27和隔离板26的作用下将沉淀物分离，使混合液通过提升泵24输送至出液管13中进行外排。

过滤罐1的内部设置有吹扫总管30（参见说明书附图2）；过滤盘2的上方装有吹扫支管28；吹扫支管28上装有多个吹扫喷头29；吹扫支管28与吹扫总管30相连通（参见说明书附图2）。

吹扫总管30的上端延伸至过滤罐1外端后通过冲洗管31和阀门与出液管13连通（参见说明书附图1）；冲洗管31两侧的出液管13上分别装有隔离阀32（参见说明书附图1）。如此设置吹扫总管30和吹扫支管28的目的在于：以使该除垢装置工作一段时间后，过滤盘2的上表面沉积许多沉积物需要清理时，可将出液管13与外界的清洗水系统连通，并开启冲洗管31上的阀门，使一定压力的清洗水可通过出液管13、冲洗管31和吹扫总管30进入到吹扫支管28中，并最终通过吹扫支管28上的吹扫喷头29喷出，以达到对过滤盘2上表面进行清理的目的。

过滤罐1的上端通过排气阀20装有排气弯头19（参见说明书附图1）。在该除垢装置工作前期，可将排气阀20打开，使过滤罐1内部的气体可通过排气弯头19外排；当气体外排完毕后，关闭排气阀20该除垢装置即可进入正常工作模式。

加压泵7出口的出液管13上通过安全检测管33和阀门与过滤罐1的底部连通（参见说明书附图1）；出水支管10上装有压差传感器34；压差传感器34的一个探头与对应的出水支管10连通，另一个探头与过滤罐1连通（参见说明书附图6）。压差传感器34可对出水支管10和过滤罐1之间的压差进行检测。

如此设置安全检测管33和压差传感器34的目的在于：一是工作时可通过压差传感器34监测出水支管10和过滤罐1之间的压差，通过判断压差是否在合格的范围内，判定该除垢装置是否处于正常运行的状态。随后可开启出液阀11和安全检测管33上的阀门关闭其它阀门，然后启动加压泵7使过滤罐1中的液体在过滤罐1、加压泵7和安全检测管33之间循环流动；如此人们即可对该除垢装置的进行监测看其是否能够正常运转；同时也可通过观察压差传感器34的数值判断过滤筒3是否需要清洗或更换。

过滤罐1一侧装有储气罐21；储气罐21通过管道和反吹阀与主汇管12连通（参见说明书附图1）。设置储气罐21的目的在于：以使该除垢装置工作一段时间后，过滤筒3上垢状物积累太多导致该除垢装置的工作效率下降时，可将该除垢装置关闭，开启反吹阀、出液阀11、排气阀20关闭其他阀门，使储气罐21中的气体带有一定的压力通过主汇管12和出水支管10进入到过滤盘2的内部，并最终从内部穿过滤筒3后外排。如此即可达到通过“反吹扫”的方式，清理过滤筒3的目的。

该油井采出水的除垢装置工作过程如下：

1、根据国家标准SY/T5523-2016《油气田水分析方法》测得油井采出水中的Na⁺、HSO4^-、Ca²⁺和Cl^-的浓度；若该油井采出水检测出Na⁺的浓度比Ca²⁺的浓度高两个数量级，且HSO4^-离子的浓度比Cl^-的浓度高两个数量级，则该油井采出水为硫酸氢钠型；

若该油井采出水检测出Ca²⁺的浓度比Na⁺的浓度高两个数量级，且Cl^-离子的浓度比HSO4^-的浓度高两个数量级，则该油井采出水为氯化钙型；

若该油井采出水检测出Ca²⁺的浓度和Na⁺的浓度相差不足两个数量级，且Cl^-离子的浓度和HSO4^-的浓度相差不足两个数量级，则该油井采出水为混合型；

2．1若该油井采出水为硫酸氢钠型，硫酸氢钠型油井采出水的除垢方式如下：

（1）将供药泵6进口端切换至与氯化钡水溶液药剂供药系统连通；氯化钡水溶液的浓度为C₂，C₂的浓度范围为208～312g/L；设步骤1中测得的油井采出水中的NaHSO₄浓度为C₁；供液泵4的流量为V1，供药泵6流量为V₂；已知BaCl₂的相对分子质量为208，NaHSO4的相对分子质量为120；BaCl₂与NaHSO4的反应方程如下：

(2）、以上过程计算完毕后，将供液泵4的进口端与外界清水连通，随后开启进液阀8和排气阀20，然后启动供液泵4，使供液泵4向过滤罐1的内部输入清水，当过滤罐1内部装满清水，排气弯头19中有清水冒出时关闭排气阀20；排气的作用为排出罐内空气，检测整个装置是否安全，且具有保护泵的作用。

（3）、过滤罐1内部的气体排出完毕后，将供液泵4的进口端与油井采出水连通；开启出液阀11和隔离阀32；而后启动供液泵4和供药泵6；使供液泵4以V₂的流量通过进液管9将油井采出水输入到过滤罐1内；使供药泵6以V₂的流量将氯化钡水溶液泵入过滤罐1内；而后启动加压泵7，加压泵7启动后，过滤罐1中油井采出水和氯化钡水溶液的混合液体经过过滤筒3过滤后，经过过滤盘2、出水支管10、出液阀11和主汇管12后进入到加压泵7中，并经过加压泵7加压后，通过隔离阀32和出液管13将完成过滤的混合液外排；在这一过程中油井采出水进入到过滤罐1内的过程中，与氯化钡水溶液充分混合；氯化钡水溶液中的BaCl₂与油井采出水中的NaHSO4反应生成沉淀BaSO4；沉淀生成后一部分将在重力作用下下沉到过滤罐1的底部，一部分将随着混合液体一起逐步向上移动，混合液体向上移动过程中经过过滤筒3过滤后，附着在其表面；如此油井采出水中的HSO4^-将在氯化钡水溶液的作用下，以BaSO4的形式沉淀下来，从而达到了给硫酸氢钠型油井采出水除垢的目的；

2．2若该油井采出水为氯化钙型，氯化钙型油井采出水的除垢方式如下：

（1）将供药泵6进口端切换至与NaHCO₃溶液药剂供药系统连通；NaHCO₃溶液药剂的浓度为C₃；C₃的浓度范围为0.3～0.6 g/L；设步骤1中测得的油井采出水中的NaHCO₃浓度为C₄；供液泵4的流量为V3，设供药泵6流量为V₄；已知CaCl₂的相对分子质量为111，NaHCO₃的相对分子质量为84；CaCl₂与NaHCO₃反应方程如下：

（2）、以上过程计算完毕后，将供液泵4的进口端与外界清水连通，随后开启进液阀8和排气阀20，然后启动供液泵4，使供液泵4向过滤罐1的内部输入清水，当过滤罐1内部装满清水，排气弯头19中有清水冒出时关闭排气阀20；排气的作用为排出罐内空气，检测整个装置是否安全，且具有保护泵的作用。

（3）、过滤罐1内部的气体排出完毕后，将供液泵4的进口端与油井采出水连通；开启出液阀11和隔离阀32；而后启动供液泵4和供药泵6；使供液泵4以V3的流量通过进液管9将油井采出水输入到过滤罐1内；使供药泵6以V₄的流量将NaHCO₃溶液泵入过滤罐1内；而后启动加压泵7，加压泵7启动后，过滤罐1中油井采出水和NaHCO₃溶液的混合液体经过过滤筒3过滤后，经过过滤盘2、出水支管10、出液阀11和主汇管12后进入到加压泵7中，并经过加压泵7加压后，通过隔离阀32和出液管13将完成过滤的混合液外排；在这一过程中油井采出水进入到过滤罐1内的过程中与NaHCO₃溶液充分混合，NaHCO₃溶液与油井采出水中的CaCl₂反应生成沉淀CaCO₃；在这一过程中通过供碱泵5将NaOH溶液泵入过滤罐1内；NaOH溶液浓度为C₅，C₅的浓度范围为4～40g/L；使NaOH溶液输入到过滤罐1中达到调节过滤罐1内PH值的目的；随后通过观察PH测试传感器的读数，并通过调节供碱泵5流量的方式，使过滤罐1中罐底混合液的PH保持在8；此外需同时打开除垢加热器14使得过滤罐1中混合液的温度保持在70℃；沉淀生成后一部分将在重力作用下下沉到过滤罐1的底部，一部分将随着混合液体一起逐步向上移动，混合液体向上移动过程中经过过滤筒3过滤后，附着在其表面；如此油井采出水中的Ca²⁺将在NaHCO₃溶液的作用下，以CaCO₃的形式沉淀下来，从而达到了给氯化钙型油井采出水除垢的目的；

2．3若该油井采出水为混合型，则需串联两个除垢装置分别除去Na⁺、HSO4^-和Ca²⁺、Cl^-，在第一除垢装置中先除去Na⁺、HSO4^-，在第二除垢装置中再除去Ca²⁺、Cl^-；混合型油井采出水的除垢方式如下：

（1）在第一除垢装置中，将供药泵6进口端切换至与氯化钡水溶液药剂供药系统连通；氯化钡水溶液的浓度为C₂，C₂的浓度范围为208～312 g/L；在第二除垢装置中供药泵6进口端切换至与NaHCO₃溶液药剂供药系统连通；NaHCO₃溶液药剂的浓度为C₃；C₃的浓度范围为0.3～0.6 g/L；

设步骤1中测得的油井采出水中的NaHSO4浓度为C₁；第一除垢装置中供液泵4的流量为V1，供药泵6流量为V₂；设设步骤1中测得的油井采出水中的NaHCO₃浓度为C₄；设第二除垢装置中供液泵4的流量为V3，供药泵6流量为V₄；已知CaCl₂的相对分子质量为111，NaHCO₃的相对分子质量为84；BaCl₂的相对分子质量为208，NaHSO4的相对分子质量为120；BaCl₂与NaHSO4的反应方程和CaCl₂与NaHCO₃反应方程如下：

（2）、以上过程计算完毕后，将供液泵4的进口端与外界清水连通，随后开启进液阀8和排气阀20，然后启动供液泵4，使供液泵4向过滤罐1的内部输入清水，当过滤罐1内部装满清水，排气弯头19中有清水冒出时关闭排气阀20；排气的作用为排出罐内空气，检测整个装置是否安全，且具有保护泵的作用。

（3）、第一除垢装置和第二除垢装置过滤罐1内部的气体排出完毕后，将第一除垢装置供液泵4的进口端与油井采出水连通；将第二除垢装置供液泵4的进口端与第一除垢装置的出液管13连通；随后同时开启第一除垢装置和第二除垢装置中的出液阀11和隔离阀32；而后启动第一除垢装置和第二除垢装置中的供液泵4和供药泵6；使第一除垢装置中的供液泵4以V₂的流量通过进液管9将油井采出水输入到过滤罐1内；使第一除垢装置中供药泵6以V₂的流量将氯化钡水溶液泵入过滤罐1内；而后启动第一除垢装置中的加压泵7；加压泵7启动后，将第一除垢装置中完成HSO4^-除垢的混合液通过出液管13输送到第二除垢装置中；此时第二除垢装置中的供液泵4以V3的流量通过进液管9将油井采出水输入到第二除垢装置过滤罐1内；使供药泵6以V₄的流量将NaHCO₃溶液泵入过滤罐1内；而后启动第二除垢装置的加压泵7，加压泵7启动后，过滤罐1中混合液体经过过滤筒3过滤后，经过过滤盘2、出水支管10、出液阀11和主汇管12后进入到加压泵7中，并经过加压泵7加压后，通过隔离阀32和出液管13将完成过滤的混合液外排；在这一过程中通过供碱泵5将NaOH溶液泵入过滤罐1内；NaOH溶液浓度为C₅，C₅的浓度范围为4～40g/L；使NaOH溶液输入到过滤罐1中达到调节过滤罐1内PH值的目的；随后通过观察PH测试传感器的读数，并通过调节供碱泵5流量的方式，使过滤罐1中罐底混合液的PH保持在8；此外需同时打开除垢加热器14使得过滤罐1中混合液的温度保持在70℃；如此混合液中的Ca²⁺将在NaHCO₃溶液的作用下，以CaCO₃的形式沉淀下来，从而达到了给混合型油井采出水除垢的目的。

为了证明本申请中通过调节PH值和控制温度的方式，可有效抑制沉淀物的重新溶解，提升除垢效果的先进性，申请人分别对硫酸氢钠水型和氯化钙水型的油井采出水进行了如下试验。

针对硫酸氢钠水型油井采出水的试验过程如下：

试验材料：硫酸氢钠水型油井采出水，其Na⁺和HSO4^-的含量为；浓度为1mol/L的氯化钡水溶液药剂、宇电温控器、温度计、烧杯、量杯、玻璃棒、PH计、电子天平、过滤纸。

一、变量为温度时的试验过程如下：

1、使用烧杯量取1000ml的硫酸氢钠水型油井采出水，然后在烧杯内加入64ml的氯化钡水溶液药剂，使用玻璃棒搅拌均匀；在搅拌过程中逐步生成沉淀；随后将烧杯放置于温控器内部，调整温控器使其保持在25℃，24h后取出烧杯；然后使用过滤纸，将沉淀物过滤出来，静置2h后，使用天平对沉淀物进行称重，记录称重结果。

2、按照步骤1的试验方法重复15次，使烧杯放置于温控器内部后，调整温控器使温度分别保持在30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃和100℃后，24h后取出烧杯；然后使用过滤纸，将沉淀物过滤出来，静置2h后，使用天平对沉淀物进行称重，记录称重结果。

试验结果：沉淀物的试验结果如下：

从上面的试验结果可以看出，在25℃～100℃的范围内，随着温度的升高，BaSO₄沉淀结垢生成量不断减少，在25℃时，BaSO₄沉淀结垢生成量为2012mg/L，当温度升高到100℃时，BaSO₄沉淀结垢生成量减少为531mg/L，因此,当油井采出水水型为硫酸氢钠水型时，取常温可保证较高的除垢效率。

二、变量为PH值时的试验过程如下：

1、使用烧杯量取1000ml的硫酸氢钠水型油井采出水，然后在烧杯内加入64ml的氯化钡水溶液药剂，使用玻璃棒搅拌均匀；在搅拌过程中逐步生成沉淀；随后向烧杯内逐步加入浓度为0.1mol/L的氢氧化钠，并不停的对其进行搅拌；在这一过程中使用PH计对PH值进行测定，当烧杯内的PH值为6时，停止加入氢氧化钠并停止搅拌；静置2h后使用过滤纸，将沉淀物过滤出来，静置2h后，使用天平对沉淀物进行称重，记录称重结果。

2、按照步骤1的试验方法重复6次，使烧杯内的PH值分别在6.5、7、7.5、8、8.5和9的条件下对烧杯内生成的沉淀进行称重并记录称重结果。

试验结果：沉淀物的试验结果如下：

从上面的试验结果可以看出，当PH值为6时，BaSO₄沉淀结垢生成量为1996mg/L，当PH值为9时，BaSO₄沉淀结垢生成量为2011mg/L，由此可见随着PH的变化，BaSO₄沉淀结垢生成量变化较小，因此PH值对BaSO₄沉淀结垢生成量的影响较小，所以油井采出水为硫酸氢钠型时，不予调节PH值。

针对氯化钙水型油井采出水的试验过程如下：

试验材料：氯化钙水型油井采出水，其Ca²⁺和Cl^-的含量为；浓度为0.37g/L的NaHCO3溶液药剂、宇电温控器、温度计、烧杯、量杯、玻璃棒、PH计、电子天平、过滤纸。

一、变量为温度时的试验过程如下：

1、使用烧杯量取1000ml的氯化钙水型油井采出水，然后在烧杯内加入157ml的NaHCO3溶液药剂，使用玻璃棒搅拌均匀；在搅拌过程中逐步生成沉淀；随后将烧杯放置于温控器内部，调整温控器使其保持在25℃，24h后取出烧杯；然后使用过滤纸，将沉淀物过滤出来，静置2h后，使用天平对沉淀物进行称重，记录称重结果。

2、按照步骤1的试验方法重复15次，使烧杯放置于温控器内部后，调整温控器使温度分别保持在30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃和100℃后，24h后取出烧杯；然后使用过滤纸，将沉淀物过滤出来，静置2h后，使用天平对沉淀物进行称重，记录称重结果。

试验结果：沉淀物的试验结果如下：

从上面的试验结果可以看出，在25℃～70℃范围内，CaCO₃沉淀结垢生成量由526mg/L增加至1678mg/L，当温度由70℃升高至100℃时，CaCO₃沉淀结垢生成量仅由1678mg/L增加至1721mg/L，在70℃～100℃范围内，CaCO₃沉淀结垢生成量已经基本不随温度的升高而变化，因此取70℃的温度可保证较高的除垢效率。

二、变量为PH值时的试验过程如下：

1、使用烧杯量取1000ml的氯化钙水型油井采出水，然后在烧杯内加入157ml的NaHCO3溶液药剂，使用玻璃棒搅拌均匀；在搅拌过程中逐步生成沉淀；随后向烧杯内逐步加入浓度为0.1mol/L的氢氧化钠，并不停的对其进行搅拌；在这一过程中使用PH计对PH值进行测定，当烧杯内的PH值为6时，停止加入氢氧化钠并停止搅拌；静置2h后使用过滤纸，将沉淀物过滤出来，静置2h后，使用天平对沉淀物进行称重，记录称重结果。

2、按照步骤1的试验方法重复6次，使烧杯内的PH值分别在6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5、10的条件下对烧杯内生成的沉淀进行称重并记录称重结果。

试验结果：沉淀物的试验结果如下：

从上面的试验结果可以看出，当产出水PH值由6调节至8时，CaCO₃沉淀结垢生成量由658mg/L增加至1565mg/L，当产出水PH值由8调节至10时，CaCO₃沉淀结垢生成量仅由1565mg/L增加至1603mg/L，由此可得在PH值大于8后，CaCO₃沉淀结垢生成量已经基本不随pH值增大而变化，因此PH值取8可保证较高的除垢效率。

举例说明（典型案例）：

1、根据国家标准SY/T5523-2016《油气田水分析方法》可测得某A井油井采出水的Na⁺浓度为

HSO4^-浓度为

Ca²⁺浓度为

Cl^-浓度为

，NaHSO4浓度为

，由于Na⁺的浓度比Ca²⁺的浓度高于两个数量级，且HSO4^-离子的浓度比Cl^-的浓度高于两个数量级，则该油井采出水为硫酸氢钠型。某A井油井采出水的除垢方式如下：

（1）将供药泵6进口端切换至与氯化钡水溶液药剂供药系统连通；氯化钡水溶液的浓度C₂为208g/L，已测得油井采出水中的NaHSO₄浓度为

；已知供液泵4的流量为10⁵L/h，BaCl₂的相对分子质量为208，NaHSO4的相对分子质量为120；设供药泵6流量为V₂L/h，已知BaCl₂与NaHSO4的反应方程如下：

（2）、以上过程计算完毕后，将供液泵4的进口端与外界清水连通，随后开启进液阀8和排气阀20，然后启动供液泵4，使供液泵4向过滤罐1的内部输入清水，当过滤罐1内部装满清水，排气弯头19中有清水冒出时关闭排气阀20；排气的作用为排出罐内空气，检测整个装置是否安全，且具有保护泵的作用。

（3）、过滤罐1内部的气体排出完毕后，将供液泵4的进口端与油井采出水连通；开启出液阀11和隔离阀32；而后启动供液泵4和供药泵6；使供液泵4以10⁵L/h的流量通过进液管9将油井采出水输入到过滤罐1内；使供药泵6以6394L/h的流量将氯化钡水溶液泵入过滤罐1内；而后启动加压泵7，加压泵7启动后，过滤罐1中油井采出水和氯化钡水溶液的混合液体经过过滤筒3过滤后，经过过滤盘2、出水支管10、出液阀11和主汇管12后进入到加压泵7中，并经过加压泵7加压后，通过隔离阀32和出液管13将完成过滤的混合液外排；在这一过程中油井采出水进入到过滤罐1内的过程中，与氯化钡水溶液充分混合；氯化钡水溶液中的BaCl₂与油井采出水中的NaHSO4反应生成沉淀BaSO4；沉淀生成后一部分将在重力作用下下沉到过滤罐1的底部，一部分将随着混合液体一起逐步向上移动，混合液体向上移动过程中经过过滤筒3过滤后，附着在其表面；如此油井采出水中的HSO4^-将在氯化钡水溶液的作用下，以BaSO4的形式沉淀下来，从而达到了给硫酸氢钠型油井采出水除垢的目的；

2、根据国家标准SY/T5523-2016《油气田水分析方法》可测得某B井油井采出水的Ca²⁺浓度为

、Cl^-浓度为

、Na⁺浓度为

HSO4^-浓度为

CaCl₂浓度为

,由于Ca²⁺的浓度比Na⁺的浓度高于两个数量级，且Cl^-离子的浓度比HSO4^-的浓度高于两个数量级，则该油井采出水为氯化钙型。某B井油井采出水的除垢方式如下：

（1）将供药泵6进口端切换至与NaHCO₃溶液药剂供药系统连通；NaHCO₃溶液药剂的浓度为C₃0.37 g/L；已测得油井采出水中的的NaHCO₃浓度C₄为

；已知供液泵4的流量为10⁵L/h，CaCl₂的相对分子质量为111，NaHCO₃的相对分子质量为84；设供药泵6流量为V₄L/h； CaCl₂与NaHCO₃反应方程如下：

（2）、以上过程计算完毕后，将供液泵4的进口端与外界清水连通，随后开启进液阀8和排气阀20，然后启动供液泵4，使供液泵4向过滤罐1的内部输入清水，当过滤罐1内部装满清水，排气弯头19中有清水冒出时关闭排气阀20；排气的作用为排出罐内空气，检测整个装置是否安全，且具有保护泵的作用。

（3）、过滤罐1内部的气体排出完毕后，将供液泵4的进口端与油井采出水连通；开启出液阀11和隔离阀32；而后启动供液泵4和供药泵6；使供液泵4以10⁵ L/h的流量通过进液管9将油井采出水输入到过滤罐1内；使供药泵6以的流量将NaHCO₃溶液泵入过滤罐1内；而后启动加压泵7，加压泵7启动后，过滤罐1中油井采出水和NaHCO₃溶液的混合液体经过过滤筒3过滤后，经过过滤盘2、出水支管10、出液阀11和主汇管12后进入到加压泵7中，并经过加压泵7加压后，通过隔离阀32和出液管13将完成过滤的混合液外排；在这一过程中油井采出水进入到过滤罐1内的过程中与NaHCO₃溶液充分混合，NaHCO₃溶液与油井采出水中的CaCl₂反应生成沉淀CaCO₃；在这一过程中通过供碱泵5的NaOH溶液浓度为40g/L，通过供碱泵5泵入过滤罐1内，使NaOH溶液输入到过滤罐1中达到调节过滤罐1内PH值的目的；随后通过观察PH测试传感器的读数，并通过调节供碱泵5流量的方式，使过滤罐1中罐底混合液的PH保持在8；此外需同时打开除垢加热器14使得过滤罐1中混合液的温度保持在70℃；沉淀生成后一部分将在重力作用下下沉到过滤罐1的底部，一部分将随着混合液体一起逐步向上移动，混合液体向上移动过程中经过过滤筒3过滤后，附着在其表面；如此油井采出水中的Ca²⁺将在NaHCO₃溶液的作用下，以CaCO₃的形式沉淀下来，从而达到了给氯化钙型油井采出水除垢的目的；

3、根据国家标准SY/T5523-2016《油气田水分析方法》可测得某C井油井采出水的Ca²⁺浓度为

、Cl^-浓度为

、Na⁺浓度为

、HSO4^-浓度为

，NaHSO₄浓度为

，CaCl₂浓度为

，由于该油井采出水检测出的Ca²⁺浓度和Na⁺浓度相差不足两个数量级，且Cl^-浓度和HSO4^-浓度相差不足两个数量级，则该油井采出水为混合型；某C井油井采出水的除垢方式如下：

串联两个除垢装置分别除去Na⁺、HSO4^-和Ca²⁺、Cl^-，在第一除垢装置中先除去Na⁺、HSO4^-，在第二除垢装置中再除去Ca²⁺、Cl^-；混合型油井采出水的除垢方式如下：

（1）在第一除垢装置中，将供药泵6进口端切换至与氯化钡水溶液药剂供药系统连通；氯化钡水溶液的浓度为208 g/L；在第二除垢装置中供药泵6进口端切换至与NaHCO₃溶液药剂供药系统连通；NaHCO₃溶液药剂的浓度为0.37 g/L；

已测得油井采出水中的NaHSO4浓度为

；第一除垢装置中供液泵4的流量为10⁵L/h，供药泵6流量为6394 L/h；设步骤1中测得的油井采出水中的NaHCO₃浓度为

；设第二除垢装置中供液泵4的流量为10⁵L/h，供药泵6流量为

；已知CaCl₂的相对分子质量为111，NaHCO₃的相对分子质量为84；BaCl₂的相对分子质量为208，NaHSO4的相对分子质量为120；BaCl₂与NaHSO4的反应方程和CaCl₂与NaHCO₃反应方程如下：

（2）、以上过程计算完毕后，将供液泵4的进口端与外界清水连通，随后开启进液阀8和排气阀20，然后启动供液泵4，使供液泵4向过滤罐1的内部输入清水，当过滤罐1内部装满清水，排气弯头19中有清水冒出时关闭排气阀20；排气的作用为排出罐内空气，检测整个装置是否安全，且具有保护泵的作用。

（3）、第一除垢装置和第二除垢装置过滤罐1内部的气体排出完毕后，将第一除垢装置供液泵4的进口端与油井采出水连通；将第二除垢装置供液泵4的进口端与第一除垢装置的出液管13连通；随后同时开启第一除垢装置和第二除垢装置中的出液阀11和隔离阀32；而后启动第一除垢装置和第二除垢装置中的供液泵4和供药泵6；使第一除垢装置中的供液泵4以10⁵L/h的流量通过进液管9将油井采出水输入到过滤罐1内；使第一除垢装置中供药泵6以6394 L/h的流量将氯化钡水溶液泵入过滤罐1内；而后启动第一除垢装置中的加压泵7；加压泵7启动后，将第一除垢装置中完成HSO4^-除垢的混合液通过出液管13输送到第二除垢装置中；此时第二除垢装置中的供液泵4以10⁵L/h的流量通过进液管9将油井采出水输入到第二除垢装置过滤罐1内；使供药泵6以的流量将NaHCO₃溶液泵入过滤罐1内；而后启动第二除垢装置的加压泵7，加压泵7启动后，过滤罐1中混合液体经过过滤筒3过滤后，经过过滤盘2、出水支管10、出液阀11和主汇管12后进入到加压泵7中，并经过加压泵7加压后，通过隔离阀32和出液管13将完成过滤的混合液外排；在这一过程中通过供碱泵5的NaOH溶液浓度为40g/L，通过供碱泵5泵入过滤罐1内，使NaOH溶液输入到过滤罐1中达到调节过滤罐1内PH值的目的；随后通过观察PH测试传感器的读数，并通过调节供碱泵5流量的方式，使过滤罐1中罐底混合液的PH保持在8；此外需同时打开除垢加热器14使得过滤罐1中混合液的温度保持在70℃；如此混合液中的Ca²⁺将在NaHCO₃溶液的作用下，以CaCO₃的形式沉淀下来，从而达到了给混合型油井采出水除垢的目的。

该油井采出水的除垢装置结构紧凑、设计巧妙；不仅通过在过滤罐1内设置过滤盘2和过滤筒3的方式，提高了现有除垢装置的产量；还通过调节PH值和控制温度的方式，抑制了沉淀物的重新溶解，提升了除垢效果；由此解决了现有除垢装置存有的除垢效果差和除垢效率低的问题，满足了企业对油井采出水除垢使用的需要。

Claims (9)

1.一种油井采出水的除垢装置，它由过滤罐（1）、过滤盘（2）、过滤筒（3）、供液泵（4）、供碱泵（5）、供药泵（6）、加压泵（7）和主汇管（12）构成；其特征在于：所述的过滤罐（1）底部通过进液阀（8）和进液管（9）连接有供液泵（4）；过滤罐（1）的内部呈上下状间隔安装有多个过滤盘（2）；过滤盘（2）的下端面呈规则状间隔安装有多个过滤筒（3）；过滤盘（2）的一侧连接有出水支管（10）；出水支管（10）延伸至过滤罐（1）的外端后通过出液阀（11）与主汇管（12）连通；主汇管（12）的下端通过加压泵（7）连接有出液管（13）；所述的过滤罐（1）的底部通过管道连接有供碱泵（5）；通过管道连接有供药泵（6）。

2.根据权利要求1所述的一种油井采出水的除垢装置，其特征在于：所述的过滤盘（2）呈内部中空的圆盘状结构；所述的过滤筒（3）由内骨架（15）、过滤纤维筒（16）、上端盖（17）和下端盖（18）构成；内骨架（15）的圆周面上通过螺纹连接的上端盖（17）和下端盖（18）装有过滤纤维筒（16）；过滤筒（3）通过上端盖（17）与过滤盘（2）螺纹连接。

3.根据权利要求2所述的一种油井采出水的除垢装置，其特征在于：所述的过滤罐（1）的底部装有除垢加热器（14）；过滤罐（1）的下部装有温度传感器和PH测试传感器。

4.根据权利要求3所述的一种油井采出水的除垢装置，其特征在于：所述的过滤罐（1）的底部通过管道连接有排污泵（22）；排污泵（22）的出口依次连接有溢流分层箱（23）和提升泵（24）；提升泵（24）的出口端通过管道和阀门与出液管（13）连通。

5.根据权利要求4所述的一种油井采出水的除垢装置，其特征在于：所述的溢流分层箱（23）由分层箱体（25）、隔离板（26）和翻水板（27）构成；分层箱体（25）内间隔状固装有多个隔离板（26）；隔离板（26）将分层箱体（25）分隔成多个腔室；隔离板（26）的上端与分层箱体（25）的沿口之间存有一端距离；隔离板（26）一侧的分层箱体（25）内装有翻水板（27）；翻水板（27）的下端与分层箱体（25）的底板存有一定距离；翻水板（27）的上端端面位置高于隔离板（26）的上端位置；所述的分层箱体（25）的右侧上端与排污泵（22）连通；分层箱体（25）的左侧上端与提升泵（24）连通；所述的分层箱体（25）内部的隔离板（26），从左至右逐步升高。

6.根据权利要求5所述的一种油井采出水的除垢装置，其特征在于：所述的过滤罐（1）的内部设置有吹扫总管（30）；所述的过滤盘（2）的上方装有吹扫支管（28）；吹扫支管（28）上装有多个吹扫喷头（29）；吹扫支管（28）与吹扫总管（30）相连通；吹扫总管（30）的上端延伸至过滤罐（1）外端后通过冲洗管（31）和阀门与出液管（13）连通；冲洗管（31）两侧的出液管（13）上分别装有隔离阀（32）。

7.根据权利要求6所述的一种油井采出水的除垢装置，其特征在于：所述的加压泵（7）出口的出液管（13）上通过安全检测管（33）和阀门与过滤罐（1）的底部连通；所述的出水支管（10）上装有压差传感器（34）；压差传感器（34）的一个探头与对应的出水支管（10）连通，另一个探头与过滤罐（1）连通。

8.根据权利要求7所述的一种油井采出水的除垢装置，其特征在于：所述的过滤罐（1）的上端通过排气阀（20）装有排气弯头（19）。

9.根据权利要求8所述的一种油井采出水的除垢装置，其特征在于：所述的过滤罐（1）一侧装有储气罐（21）；储气罐（21）通过管道和反吹阀与主汇管（12）连通。

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