超声波对硅垢离子的影响及防垢性能.pdfVIP

第32卷第4期化学反应工程与工艺、，0l32．N04

2016年8月ChemicalReactionand

EngineeringTechnologyAug．2016

超声波对硅垢离子的影响及防垢性能

余兰兰1，郭磊1，郑凯2，李妍2

1．东北石油大学化学化工学院，黑龙江大庆163318；

2．大庆油田第二采油厂，黑龙江大庆163414

摘要：三元复合驱采油技术的应用导致油田工艺管道及设备产生严重结垢现象，垢样以硅酸盐垢为主。简要

阐述超声波的防垢机理。针对饱和硅酸钙溶液，通过对比实验研究单、双超声波及相应的高低频对硅酸盐垢

离子浓度的影响，并对防垢性能进行探讨。结果表明：过滤与未过滤液体中成垢离子存在浓度差异，证明溶

液中有微晶存在；同时，双超声波低频对硅垢的防除效果较好。x射线衍射(Ⅺ①)和扫描电镜(SEM)分

析结果表明超声波能够抑制成垢离子向微晶转化并延缓诱导期，干扰微晶聚合成垢，促使结垢速率大大降低。

关键词：硅酸钙超声波防垢微量

中圈分类号：TQ021．9文献标识码：A

随着油田三次采油技术的研究开发，三元复合驱技术得到广泛应用，采收率明显提高，但对管道

造成的结垢现象不容忽视。垢样以质地坚硬的硅酸盐垢为主，处理难度大，严重影响油田的正常生产

运作…，因此防垢技术成为油田地面工程中的重点研究方向。目前超声波防垢技术机理表现为空化作

用、活化作用、剪切作用、热作用以及抑制效应【2】。超声波防垢技术具有自动化程度高、施工简单、

效率高和无污染等优点，但其对成垢离子影响的相关研究报道在国内外仍少见【3】。本工作针对三元复合

驱采油过程中产生的硅酸盐垢，配制过饱和硅酸钙溶液并分别施加单、双超声波，比较过滤与未过滤

溶液中成垢离子的浓度差异，并采用x射线衍射(Ⅺm)和扫描电镜(SEM)进行表征分析，从微

晶角度证实超声波防垢机理，同时调节单、双超声波频率，对比频率对过滤后成垢离子浓度的影响，

并测超声波技术的防垢率，以期为超声防垢技术的应用奠定基础。

1实验部分

1．1实验装置及过程

cmxl50

将测量范围为0～100℃的温度计悬挂于横向放置的圆柱形容器(080em)内。同时，

000

于容器一侧端面的中心处配有超声波换能器，实验时将换能器与超声波发生器(2W)相连。

于装置容器内注入约其体积2／3的蒸馏水，倒入500

g硅酸钠，500g氯化钙固体粉末，搅拌混合

h后，通电加热，同时开启超声波装置，分别对空白实验及单超声波(30kHz)、双超

均匀并沉积0．5

声波(均为30kHz)处理过的实验水质进行对比分析。测试水温20～70℃，每5℃为一个测试点，

利用中速定性滤纸过滤适量样液，对过滤前后溶液中Ca2+浓度和硅含量进行测定M，51。采用相同方法，

收稿日期：2016—02．04；修订日期：2016—07—06。

作者简介：余兰兰(1973一)，女，教授。E·mail：waterlikelan@126．corn。

万方数据

第32卷第4期余兰兰等．超声波对硅垢离子的影响及防垢性能367

kHz)

对单低(25kHz单超声波低频)、单高(50kHz单超声波高频)、双低(双超声波低频，均为25

和双高(双超声波高频，均为50kHz)处理过的水质进行对比分析，对过滤后溶液中Ca2+浓度和硅含