[發明專利]一種油田注水管道在線結垢監測裝置

有效

• 申請號: 201711192693.9
• 申請日: 2017-11-24
• 公開（公告）號: CN107991356B
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發明（設計）人: 劉晶姝;譚曉林;龍媛媛;楊為剛
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司技術檢測中心
• 主分類號: G01N27/26
• 分類號: G01N27/26
• 代理公司: 沈陽利泰專利商標代理有限公司 21209
• 代理人: 劉忠達

一種油田注水管道在線結垢監測裝置，包括結垢監測控制器和在線結垢監測傳感器，結垢監測控制器包括電流放大器、功率放大器、主極化電路、二個正弦波發生器，二個電位電流信號數據采集器，通信接口、電源模塊、和MCU控制器，在線結垢傳感器通過兩根電纜線與功率放大器和電流放大器相連。在線結垢監測傳感器主要由二個金屬絲電極、不銹鋼支撐柱、素燒陶瓷管、電熱絲、聚四氟乙烯防油罩、聚四氟乙烯防油殼體和6芯航插22裝配成。在線結垢傳感器通過兩根電纜線與功率放大器和電流放大器相連。本發明具有實時在線監測的功效，能及時調整阻垢劑的配方和濃度，防止管道結垢，且抗電磁干擾和交流干擾能力，提高了測量結果的穩定性和重現性。

技術領域

本發明涉及一種在線監測系統，特別涉及一種油田注水管道在線結垢監測裝置。

背景技術

隨著我國東部各油田逐步進入開采后期，采出液的綜合含水率逐年升高，甚至超過90％。由于回注污水的高礦化度(>10000mg/L)、高Cl^-含量以及高水溫(>60℃)等特性，再加H₂S、CO₂、SRB等協同作用，往往造成地面管線及井下管柱的嚴重腐蝕或者結垢。管線結垢不僅增加了注水壓力和能耗，還為垢下微生物腐蝕或濃差腐蝕提供了有利條件。與腐蝕監測不同，結垢趨勢監測尤其是在線監測十分困難，相關文獻報道較少。

目前，目前關于如何防止結垢的專利較多但關于現場結垢監測的報道很少。如中國專利CN103111446結合化學方法、電化學方法和物理方法設計的一種海上采油平臺管線設備內部結垢問題處理方法。其中利用化學方法，添加阻垢劑來阻垢；電化學方法除垢，同時該專利中還提出使用鎂合金來防腐阻垢，除垢的同時減緩管道腐蝕；但該方法利用Mg²⁺的存在緩解垢的生成存在一定的不確定性，且鎂鹽存在可能還會誘導污水中碳酸鹽沉積。中國專利CN105659075提出了一種用于監測沉積物的方法，利用電極測量流體的復數阻抗來確定流體中可能包含的成分，并且根據一系列的實驗得到溶液中各成分分別對阻抗的影響關系，確定流體具體成分，從而監測沉積物的形成和化學抑制劑的含量。但該技術并不能直接監測流體在管道表面的結垢趨勢，只能測量流體的電導率。在專利CN201740749U中，武漢鋼鐵公司組裝了一種對工業水運行系統中腐蝕結垢狀況的監測裝置，通過監測探頭污垢監測裝置分別在結垢與非結垢狀態下蒸餾水儲存器內溫度的溫升值和時間之間的關系得到在不同時間的腐蝕結垢情況。該裝置能夠實現循環水系統在不停產的情況下在線監測結構狀態。但根據傳熱效率作為依據存在一些不確定因素，當垢層比較疏松的時候，局部傳熱面積增大，溫升值與實際值之間出現誤差，導致判斷失效，而且裝置過于復雜，難以現場應用。中國專利CN204941518U中，設計一套適用于井口管柱及坐掛器的腐蝕結垢監測試片，將金屬試片固定在坐掛器上，通過試片取出觀測來掌握真實的結垢及腐蝕狀況，該技術使用時需將試片通過工具放入工作筒，一段時間將其取出進行分析，過程復雜，進行腐蝕結垢分析試需要停止生產。

油田地面管網系統的結垢監測傳統上采用熱阻法進行監測，利用傳熱面傳熱效率降低導致的流體前后溫差的變化來監測垢層生長狀態。但對于不存在傳熱的輸送管，該方法并不合適；此外，利用石英晶體微天平對沉積質量的敏感性，也可以實現結垢監測，但這種方法無法區分松散沉積物和致密垢層，且成本會相對較高。目前，基于電化學導納法的快速在線結垢監測的相關專利未見報道。

發明內容

本發明的目的，是提供一種油田注水管道在線結垢監測裝置，本發明能實時監測管道內的垢層生長情況，實現注水水質達標的精細化管理，從而降低管線腐蝕結垢趨勢和水處理成本，大幅度提高了油田注水管道的使用壽命。

采用的技術方案是：

一種油田注水管道在線結垢監測裝置，包括在線結垢監測傳感器和測量控制器，其特征在于：

所述在線結垢監測傳感器，包括結垢監測探頭。結垢監測探頭采用雙電極設計，相比傳統三電極電化學測量，避免了參比回路高阻抗和參比電極污染造成的影響，由于采用正弦波激勵，具有更高的抗電磁干擾能力。具體是：