一、磁防垢机理（简介）
1、磁场对水的作用
计算机分子动力学模拟实验证实，磁场作用于水可以改变水的内能，随着磁场强度的增加，内能虽起伏式多极值变化，即某种磁场强度下内能改变量大，再增加磁场强度又会减小，继续增大磁场强度达到某种值内能改变又会增大等等。
水内能的改变导致水的表面张力变化、热传导性能变化、离子在水中的迁移速率变化等等一系列物理参数改变。
2、磁场引起的磁化能量改变溶液结晶形态及结晶速度
溶液达到过饱和时，其中的离子（例如Ca++，CO3—等）具有结合成分子的趋势，但必须越过一个势垒才能结合成分子，由液态转化为固态。
一般来说管壁存在的固态颗粒可以帮助离子克服势垒，故通常固化过程是在管壁形成结垢物的晶核，晶粒形成后，离子更易向晶核聚集使晶核生长，这就是结垢容易在管壁形成的原理。
磁化改变了水的内能后，磁化造成水分子及离子的具有磁矩（它们都变成了具备S、N极的小磁体），磁矩间的相互作用会帮助正负离子在过饱和状态下克服势垒迅速在液体内部形成数目巨大的晶核（成为固态分子聚集成晶核），且晶核生长速度较普遍水的速度快。
综合效果是形成的固
态颗粒多而小，并快速地使液体退出过饱和区。
长成的小晶粒小到纳米至微米数量级，与水溶液形成胶体，以稳定的液态流动。
从而使形成的固态物质较少地沉积在管壁上这样可以起到防垢作用。
3、磁防垢的长效原理
磁防垢机理基于使离子结成极细小的固态物与溶液形成胶体一起流动只要溶液遇不到破坏胶体的条件析出物就不再向管壁沉积再度结垢，因此是长效的。
4、磁防垢是环保性措施
磁处理是物理方法，不投入污染环境的化学品。
且结垢长效，无后期再行结垢而污染水处理系统及回注地层的问题，因此是一项环保性措施。
5、磁防垢需要优化参数
磁防垢效果与磁参数密切相关，参数恰当则效果好，否则效果不好，甚至会产生负效果。
而磁优化参数又与具体的被处理水的化学结构及温度、流速等物理参数有关。
要取得优化参数必须经过较复杂的实验研究。
二、在胜利油田东辛采油厂井筒除防垢技术对水井优化参数强磁防垢的研究情况
为解决油套管的结垢问题，采取了防、治相结合的措施。
1、为防治管柱结垢，配套应用了强磁防垢器。
1〉磁防垢机理
改变磁作用条件进行计算得出水内能随磁场条件的变化，结果如图1所示
U /KJmolˉ¹
-37.4
-37.6
-37.8
-38
-38.2
0 0.1 0.2 0.3 0.4 B /T
图1 内能随磁场变化的多极值特征
图1表明，水的内能随磁场的增强具有多极值变化特征，即有的磁条件下内能增大，而有时减小，呈跳跃变化，这说明只有取优化参数才可以使内能发生理想的改变。
实验表明当磁化后水的内能绝对值降低时，则其黏度和表面张力系数降低，溶液的成核速率及晶体的生长速率均将增大。
模拟Ca²+、HCO3-及CO32-的结垢情况，采取优化参数，常温下（25℃），成核速率将增加144﹪，晶体生长速率将增加9﹪；80℃时，将分别增加28﹪和2.5﹪。
由于晶体的成核速率远远大于晶体生长速率，必致使各个晶体最终长成的粒度小，易生成胶体。
磁防垢的作用机理是：磁化促使溶液更易结晶，但结出的晶体数量多，粒度小，形成胶体，致使器壁结晶与沉淀减少，起到防垢作用。
2〉磁防垢参数优化及应用
根据以上理论，对东辛采油厂5口水井的水样进行了磁防垢参数优化，按照每个污水样优化的最佳磁防垢参数制造了磁防垢器。
并于2001年初在井下管柱结垢严重的10口注水井上进行应用，这10口井由于管柱结垢严重，原先每年至少检管2次，自安装防垢器后，截至2001年末，管柱有效期已达10个月以上，且仍有效，如辛11-88井，该井2000年共作业3次，每次作业都发现油管内壁结垢严重，遂更换油管，自2001年2月份安装磁防垢器，一直正常生产，自2001年10月份上作业，起出全井油管，发现油管良好，基本没有结垢现象。
三、优化参数电泵防垢缓蚀器的应用
1、电泵井引进防垢器的原因
电泵作为东辛采油厂原油生产的重要抽吸工艺设备,使用已经有
十几年的历史了,随着电泵井含水的逐步升高,大量油井污水井反注以及施工时对地层污染,同时电泵泵型趋向于小型化,底层水中垢物对抽吸设备的影响越来越突出了.从目前电泵检泵情况看,广利区块底层水矿化度比较高,井下结垢较严重,其他油田不同区块层系电泵井也不同程度存在井下设备结垢问题,电泵井结垢对电泵机组影响主要表现在
以下几个方面:
1分离器吸入口滤网被垢物堵塞,造成泵吸入口吸入阻力增大.
2离心泵叶轮流通表面结垢,减少了流通空间,降低了泵效.
3离心泵叶轮与导叶轮轴承间结垢,造成泵卡,电流高,据统计2001年保修期内由于电泵井结垢造成检电泵5井次,占井况问题总作业次数的8.5﹪.
2000年下半年在比较了多种防垢设备的应用效果后,我们引进了电泵强磁缓蚀防垢器.
2、电泵防垢器原理及选井条件
其作业原理:原油和地层水均为抗磁性物质,它们流经一定形式的磁场后,会被磁化而产生分子磁矩.存在分子磁矩的水分子团的部分氢键被破坏,它们包围正负离子的能力减弱,因此正负离子相结合而生成盐的机会增加,从而容易在液体内部生成细小盐粒晶粒,结果使液化中的离子浓度下降.降低了离子浓度的油或地层水再流经电潜泵时对泵体的侵蚀减轻,在泵体上结晶沉积也减缓,这就同时起到了阻垢和缓蚀的双重作用.
本产品通过使用和改进,复合型强磁防垢器产品更趋成熟,其主要特点是适应性较广,对不同的垢物有防阻作用.
我们制定电泵下防垢器选井条件:
1频繁作业电泵井
2从检电泵作业现场及解剖机组过程看,井下设备结垢严重,已经影响到电泵井的工作寿命.
符合以上两个条件的电泵井优先下防垢器.
防垢施工要求:
1防垢器作业施工时要轻拿轻放,防止碰撞,否则会影响磁性能.
2强磁防垢器两端要加扶正装置.
3、电泵下防垢器具体使用情况及评价
2000年下半年以来,我们主要对符合条件的25口结垢严重的电泵
井检泵时陆续下了防垢器,在作业施工过程中,我们严格要求作业队按产品的使用方法和注意事项认真去做,使产品发挥最好的效果.具体使用及效果统计剪下表.从表1中可以看出,由于每口结垢电泵井的结垢类型不同,影响频繁检泵的主要原因不同,但复合型防垢器在阻垢防垢方面都有效果.每口井结垢情况都有不同程度的减轻.通过检电泵作业现场描述及故障机组解剖等活动,我们看到有些电泵井防垢器的防垢效果是非常好的,例如:Y93-平3 2000.10.20检电泵,12.19因泵吸入口大部分被垢物堵死造成液量低.检电泵,下防垢器后,连续运转到2001.9.11,在检泵时仍没有发现吸入口堵塞现象.C37-39以前检泵频繁,检泵周期2到3个月,2000年9.12提出管柱发现该井结垢较严重,下防垢器后,是该井检泵周期延长一倍还多.
附表1:2000年下半年投入电泵防垢器效果部分统计
⑵强磁防垢缓蚀器在东辛电泵井运用事例(截至2005年4月10日部分井)
1、营93-P3: 2000年10月22日检电泵,参数100方x1700米.2000
年12月9日由于泵结垢,液量低检电泵,下防垢器后生产至2001年9月11日,周期260天,延长205天.
2、永43: 2001年6月25日检电泵,参数320方x1000米,2001年7
月20日由于垢卡及腐蚀造成泵抽断,下防垢器后生产至2003年12月18日周期573天,延长548天.
3、辛50-x74:2001年9月28日新下电泵,参数30方x1800米,2001
年10月13日泵结垢卡,下防垢器生产至2003年8月6日,由于油管漏停,周期657天,延长642天
4、辛136-1:2002年5月9日检电泵,参数60方x1750米,2002年7
月23日由于泵结垢卡,电机烧,下防垢器生产至2003年3月5日,周期222天,延长150天.
5、营72-35:2002年11月2日检电泵,参数100方x1800米.2001
年12月9日由于供液不足,泵结垢,并且腐蚀严重,下防垢器生产参数60方x2000米,至2003年9月16日待产上措施作业,周期275天,延长230天.
6、辛11-160:2004年6约0日新下电泵,参数150方x1600米,2004
年7月18日由于电流高洗井无效上作业,泵结垢卡,下防垢器生产至2005年4月2日由于砂卡电流高,提出机组无垢.周期250天,延长216天.
四、防垢缓蚀器优化参数过程及报告：
1、磁处理水防垢参数优选报告(胜利油田现河采油厂)
2、胜利油田海洋开发公司CB11A-4#原油磁处理防垢参数优化报告
五、优化参数防垢缓蚀器与非优化产品的比较（普通常规产品）如图：
左图右图
左图为优化参数强磁防垢缓蚀器(使用后)右图为常规产品(即非优化产品)
左图产品原用在胜利油田现河采油厂T61-13井,该井1994年共作业三次都因结垢卡泵,检泵周期50天,该井1994年10月26日下优化参数电泵防垢缓蚀器.机组号为博山400方,1996年9月8日因机组烧作业,提出机组未发现结垢,泵盘轴灵活,检泵周期682天.
右图下井不到两个月自身结垢严重,泵因垢卡死,电机被烧.
磁防蜡需取油样、蜡样及区块油分析结果
磁防垢仅需取水样及区块水分析结果（区块几口井水分析报告），主要为了优化磁场的性质（磁程、磁峰、磁场强度、磁场方向），使在使用环境温度下作用予水样，水结垢程度最小。