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[摘 要]由于油田水质高矿化度特性，加热装置严重结垢现象较为普遍，造成系统热效率的降低、加热设备损坏频率加大。通过近几年加热炉节能技术的筛选与应用，萨南油田近7年中共80台加热炉应用超声波防垢技术，实现综合热系统效率提升8.32%，实现年节气279万立方米/年，三年加热炉大修频率由9.38%降低至1.61%，每年减少基建维护投资143万元。通过节能、防垢技术的多年应用与监测，不仅实现了加热系统高效节能，同时大幅度降低了设备损坏频率，实现了保安全、促节能、降投资的目标，为油田加热装置安全运行、低耗高效提出切实可行的技术措施。
[关键词]高矿化度；超声波防垢；加热装置
中图分类号：TF76 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）20-0068-01
1 引言
多年来，由于处理介质的特殊性，加热炉结垢问题始终是地面工程难以有效解决的技术课题。因结垢严重造成的加热炉烧损等现象时有发生，不仅严重影响了油田正常生产，带来安全隐患，同时也增加了改造投资和生产运行成本，造成了不必要的浪费。因此找寻有效防垢节能措施，提高加热炉加热效率，减少维修成本成为了现今加热炉改造方面的重中之重。
为筛选高效的防垢节能措施，有效解决加热炉能耗高、结垢严重问题，自2007年开始，开展了地面防垢技术应用评价研究，通过室内机理研究与现场试验相结合，历经多年时间，总结出超声波防垢技术是油田现有条件下较为经济有效的区域性物理防垢技术。结垢问题的解决，不仅为生产系统节能降耗提供有力措施，同时也大大降低生产设备、管道的更新维护费用，对于降低油田基建投资、保证安全生产具有特殊的意义。
2 防垢技术原理
超声波防垢装置主要由控制箱和换能器两部分组成。控制箱将电能转化为电脉冲，将电能由信号电缆传输至换能器，换能器中磁致伸缩合金将电磁能转化成一定频率的超声波。通过与被保护金属的硬性连接，换能器产生的超声波作用于介质中，一方面在超声波“空化”作用下干扰水中成垢离子，快速形成稳晶核，进而凝聚成颗粒团，减少在金属表面聚集成垢，实现防垢作用；另一方面，在机械震动作用下，造成已经沉积垢的破裂、膨胀及脱落，对金属表面形成的垢质实现除垢的效果。
3 现场推广情况
3.1 超声波现场试验概况
超声波防垢技术现场实施效果主要通过生产运行分析、加热炉装置内检、加热炉效率监测三部分进行综合评价。
（1）生产运行分析（水套炉）
某转油站属于泵后加热转油站，该站加热装置由于水质结垢严重，掺水、热洗提温速度较慢，热洗炉需升温12小时才能对所辖区域油井进行热洗（70摄氏度），加热盘管进出口压差最高达0.8兆帕，平均在0.35兆帕，每年都至少进行一次加热炉酸洗解堵。自2008年安装超声波防垢仪后，热洗炉升温时间减少至6～8小时（70摄氏度），加热炉均无大修和酸洗记录。2011年12月监测数据，该站热洗加热炉进出口压差为0.1兆帕。
（2）加热炉装置内检（二合一）
通过对安装及未安装超声波除垢防垢系统的转油站二合一烟火管结垢情况，进行防垢效果直观检测。对某转油站5#二合一安装超声波防垢装置前后烟火管结垢状况进行分析。对使用超声波除垢防垢系统有阶段性认识：
一是由于双超声波的协同作用，大量成垢离子分子化加快，大幅度减缓块状垢的形成，表现在加热炉烟管和局部火管无明显结垢现象，与未安装超声波前有着明显的对比。
二是由于超声波机理中高频振荡作用，机械力产生垢“破碎”现象的发生，具有了除垢的作用。
因此，说明超声波防垢系统能够极大程度上防止垢的形成，极大的缩减了因为结垢而造成的加热炉损坏，降低了维修成本。
（3）加热炉效率监测
根据超声波在加热炉上应用运行方案，分别对5台水套炉及2台二合一加热效率进行监测。通过各项检测数据对比，共计4台安装超声波防垢措施加热炉加热效率较一年前（未安装超声波）平均提高0.0925%；而未安装超声波防垢措施的3台加热炉运行1年后，加热炉热效率平均降低8.32%。（见表1）
超声波产生防垢除垢作用下，加热炉烟火管结垢量减少，粘结的垢产生大面积脱落，因此反映出加热效率的上升，即使存在加热效率的降低，这也是加热炉垢沉积大于剥离的一种反映，当沉积有所减缓，加热效率仍然会呈现上升趋势。
3.2 经济效益分析
安装超声波防垢装置后，加热炉大修频率平均降低7.77%，按大修一台加热炉30万元计算，已安装防垢装置加热炉年节约大修费用约143万。
4 结论
4.1超声波防垢技术具有防垢效率高、安装简便、性能稳定等特点，能够对各类加热装置起到明显防垢作用，不仅对系统效率的提高有积极的促进作用，节气效果明显，而且可大幅度延长加热炉使用寿命，降低基建投资。
4.2由于超声波具有在弹性体以及非硬质连接处能量大幅度衰减的弱点，不适应当前站库内全面的防垢保护，但适宜对加热装置等独立设备进行区域性防垢保护。其换能装置需要直接作用在金属表面，避免弹性体的阻隔。
4.3在超声波作用下，水驱加热炉内聚集物质迅速飘移，大量絮凝后物质将在三合一内沉积，因此需要加大对转油站三合一的清淤力度；而聚合物驱，絮凝聚结产物与聚合物胶结，快速沉积大于漂移能力，加热炉内淤泥将大量增加，需要加大清淤力度。
[关键词]高矿化度；超声波防垢；加热装置
中图分类号：TF76 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）20-0068-01
1 引言
多年来，由于处理介质的特殊性，加热炉结垢问题始终是地面工程难以有效解决的技术课题。因结垢严重造成的加热炉烧损等现象时有发生，不仅严重影响了油田正常生产，带来安全隐患，同时也增加了改造投资和生产运行成本，造成了不必要的浪费。因此找寻有效防垢节能措施，提高加热炉加热效率，减少维修成本成为了现今加热炉改造方面的重中之重。
为筛选高效的防垢节能措施，有效解决加热炉能耗高、结垢严重问题，自2007年开始，开展了地面防垢技术应用评价研究，通过室内机理研究与现场试验相结合，历经多年时间，总结出超声波防垢技术是油田现有条件下较为经济有效的区域性物理防垢技术。结垢问题的解决，不仅为生产系统节能降耗提供有力措施，同时也大大降低生产设备、管道的更新维护费用，对于降低油田基建投资、保证安全生产具有特殊的意义。
2 防垢技术原理
超声波防垢装置主要由控制箱和换能器两部分组成。控制箱将电能转化为电脉冲，将电能由信号电缆传输至换能器，换能器中磁致伸缩合金将电磁能转化成一定频率的超声波。通过与被保护金属的硬性连接，换能器产生的超声波作用于介质中，一方面在超声波“空化”作用下干扰水中成垢离子，快速形成稳晶核，进而凝聚成颗粒团，减少在金属表面聚集成垢，实现防垢作用；另一方面，在机械震动作用下，造成已经沉积垢的破裂、膨胀及脱落，对金属表面形成的垢质实现除垢的效果。
3 现场推广情况
3.1 超声波现场试验概况
超声波防垢技术现场实施效果主要通过生产运行分析、加热炉装置内检、加热炉效率监测三部分进行综合评价。
（1）生产运行分析（水套炉）
某转油站属于泵后加热转油站，该站加热装置由于水质结垢严重，掺水、热洗提温速度较慢，热洗炉需升温12小时才能对所辖区域油井进行热洗（70摄氏度），加热盘管进出口压差最高达0.8兆帕，平均在0.35兆帕，每年都至少进行一次加热炉酸洗解堵。自2008年安装超声波防垢仪后，热洗炉升温时间减少至6～8小时（70摄氏度），加热炉均无大修和酸洗记录。2011年12月监测数据，该站热洗加热炉进出口压差为0.1兆帕。
（2）加热炉装置内检（二合一）
通过对安装及未安装超声波除垢防垢系统的转油站二合一烟火管结垢情况，进行防垢效果直观检测。对某转油站5#二合一安装超声波防垢装置前后烟火管结垢状况进行分析。对使用超声波除垢防垢系统有阶段性认识：
一是由于双超声波的协同作用，大量成垢离子分子化加快，大幅度减缓块状垢的形成，表现在加热炉烟管和局部火管无明显结垢现象，与未安装超声波前有着明显的对比。
二是由于超声波机理中高频振荡作用，机械力产生垢“破碎”现象的发生，具有了除垢的作用。
因此，说明超声波防垢系统能够极大程度上防止垢的形成，极大的缩减了因为结垢而造成的加热炉损坏，降低了维修成本。
（3）加热炉效率监测
根据超声波在加热炉上应用运行方案，分别对5台水套炉及2台二合一加热效率进行监测。通过各项检测数据对比，共计4台安装超声波防垢措施加热炉加热效率较一年前（未安装超声波）平均提高0.0925%；而未安装超声波防垢措施的3台加热炉运行1年后，加热炉热效率平均降低8.32%。（见表1）
超声波产生防垢除垢作用下，加热炉烟火管结垢量减少，粘结的垢产生大面积脱落，因此反映出加热效率的上升，即使存在加热效率的降低，这也是加热炉垢沉积大于剥离的一种反映，当沉积有所减缓，加热效率仍然会呈现上升趋势。
3.2 经济效益分析
安装超声波防垢装置后，加热炉大修频率平均降低7.77%，按大修一台加热炉30万元计算，已安装防垢装置加热炉年节约大修费用约143万。
4 结论
4.1超声波防垢技术具有防垢效率高、安装简便、性能稳定等特点，能够对各类加热装置起到明显防垢作用，不仅对系统效率的提高有积极的促进作用，节气效果明显，而且可大幅度延长加热炉使用寿命，降低基建投资。
4.2由于超声波具有在弹性体以及非硬质连接处能量大幅度衰减的弱点，不适应当前站库内全面的防垢保护，但适宜对加热装置等独立设备进行区域性防垢保护。其换能装置需要直接作用在金属表面，避免弹性体的阻隔。
4.3在超声波作用下，水驱加热炉内聚集物质迅速飘移，大量絮凝后物质将在三合一内沉积，因此需要加大对转油站三合一的清淤力度；而聚合物驱，絮凝聚结产物与聚合物胶结，快速沉积大于漂移能力，加热炉内淤泥将大量增加，需要加大清淤力度。