【正文】 修井次數(shù)， 腐蝕注水管線 ， 堵塞油層 ,使注水壓力不斷上升 , 損壞注水設備 , 縮短油水井的免修期 , 嚴重的造成油水井報廢 。 注水井是 用來向油層注水的井。 (8)最為嚴重的是，當垢物堵塞和腐蝕管道時，壓力增加可能出現(xiàn)管道爆裂現(xiàn)象，造成不良后果。 (4)注水系統(tǒng)發(fā)生水垢堵塞問題時，垢物和污染物、鹽類、氧化鐵等粘結在一起，造成注水壓力 上升，流量下降，增加能耗并降低生產(chǎn)能力。具體表現(xiàn)在如下幾個方面。 最易結垢的地方也是最易發(fā)生垢堵、卡死和最易腐蝕、損壞設備的地方。大量的無機垢產(chǎn)生給油田的正常生產(chǎn)帶來巨大危害。西南石油大學本科畢業(yè)設計 （ 論文 ） 1 目 錄 1 緒 論 .................................................... 3 油田結垢概論 ............................................... 3 油田生產(chǎn)系統(tǒng)的結垢問題概述 .................................. 3 油田可能發(fā)生結垢的地方 ...................................... 3 油田結垢的危害 .............................................. 3 注水井結垢概述 ............................................. 4 注水井結垢問題概述 .......................................... 4 注水井結垢危害及實例研究 .................................... 4 2 注水井結垢機理研究 .......................................... 5 結垢機理理論研究現(xiàn)狀 ....................................... 5 油田結垢影響因素 ........................................... 9 注水井結垢機理及影響因素 ................................... 11 碳酸鹽結垢機理及影響因素 ................................... 11 硫酸鹽結垢機理及影響因素 ................................... 12 其他沉積物結垢 ............................................. 13 3 控垢除垢方法研究 ........................................... 15 油田結垢一般控制方法 ...................................... 15 物理條件控制法 ............................................. 15 從水中除去成垢物質 ......................................... 15 避免不相容的水混合 ......................................... 15 除垢劑控制法 ............................................... 16 物理防垢技術 .............................................. 16 物理法防垢機理分析 ......................................... 16 物理法防垢技術 ............................................. 16 化學防垢技術 .............................................. 18 ........................................... 18 ............................................. 19 4 注水井結垢預測方法研究 ...................................... 19 .......................................... 19 推薦方法 —— OddoTomson 飽和指數(shù)法 ......................... 20 西南石油大學本科畢業(yè)設計 （ 論文 ） 2 其他方法 ................................................... 20 用 OddoTomson 飽和指數(shù)法預測硫酸鹽和碳酸鹽結垢 ............... 22 硫酸鹽垢的飽和指數(shù)方程 ..................................... 23 如何預測硫酸鹽結垢 ......................................... 25 碳酸鹽垢的飽和指數(shù)方程 ..................................... 25 如何預測碳酸鹽結垢 ......................................... 26 5 注水井結垢預測計算機程序設計 ................................ 27 程序設計工具 .............................................. 27 用 OddoTomson 飽和指數(shù)法預測注水井碳酸鹽結垢計算機程序 ....... 27 程序代碼 ................................................... 27 程序界面 ................................................... 30 實例運算 ................................................... 30 用 OddoTomson 飽和指數(shù)法預測注水井硫酸鹽結垢計算機程序 ....... 32 程序代碼 ................................................... 32 程序界面 ................................................... 34 實例運算 ................................................... 34 6 結論 與建議 ................................................. 35 主要結論 ................................................. 35 對今后工作地建議 .......................................... 36 致 謝 ...................................................... 38 參考文獻 .................................................... 38 西南石油大學本科畢業(yè)設計 （ 論文 ） 3 1 緒 論 油田結垢概論 油田生產(chǎn)系統(tǒng)的結垢問題概述 在油氣田生產(chǎn)過程中，油、氣、水和泥漿是都需要經(jīng)過底層或管道運輸?shù)牧黧w，當諸如溫度、壓力、酸堿度等條件發(fā)生變化時，在底層通道或傳輸設備中都有可能產(chǎn)生油垢、水垢或泥垢。 油田可能發(fā)生結垢的地方 研究表明 只要有油、氣、水和泥漿流過的地方都可能結垢。人們普遍認為，流體通道（如地層空隙，井筒輸油管線和各種流體導管等）的截面大小、形狀和內表形態(tài)以及特殊地段與是否結垢的嚴重程度有直接的關系。 (1)與水接觸的設備管道內表面結垢后，往往還有粘泥附著管道內表面，可能造成不同程度的堵塞和管道腐蝕。 (5)在氣田使用電潛泵排水采氣時，垢會使泵效率下降，增加維修時間和生產(chǎn)成本。 注水井結垢概述 注水井結垢問題概述 通過第一節(jié) 內容的分析我們知道在 油氣田生產(chǎn)中結垢現(xiàn)象是普遍存在的，是凡和流體接觸的生產(chǎn)設備或地層在一定的條件下都有結垢的可能性。在油田開發(fā)過程中，通過專門的注水井將水注入油藏，保持或恢復油層壓力，使油藏有較強的驅動力，以提高油藏的開采速度和采收率。 以下是幾個由于注水井結垢而給油田生產(chǎn)造成危害的典型例子。朝陽溝油田因結垢平均年檢泵 270井次，占平均年檢泵井次的四分之一。結垢導致地層產(chǎn)能下降，井泵垢卡、斷脫頻繁、檢泵周期縮短，集輸受阻，從而使現(xiàn)場管理難度加大，停產(chǎn)維修、清理管線費用加大，員工勞動強度加大，嚴重影響生產(chǎn)。 通過上述注水井結垢實例我們可以得出結論，注水井結垢會給油田的實際生產(chǎn)帶來相當大的影響，因此研究注水井結垢問題 有其實際意義和實用價值，這也是本文撰寫的初衷。對于垢形成過程，溶液過飽和狀態(tài)、結晶 的沉淀與溶解、與表面的接觸時間等是關鍵因素。 (2)微溶鹽類的溶解度隨溫度、壓力變化情況。一旦結晶析出，晶體的晶格規(guī)則，排列整齊，晶體間的內聚力以及晶體與 金屬表面間的粘著力都很強，所以形成的垢層比較結實而且連續(xù)增長。懸 浮粒子和析出的晶體共同沉淀，使晶格中含有一定數(shù)量的雜質。水中懸浮的粒子，如鐵銹、砂土、粘土、泥渣等將同時受到沉降力和切力的作用。雜質的粘結作用或水垢析出時的共同沉淀作用都會增加粒子 的沉降力而使粒子加速沉積。腐蝕會使金屬表面變得很粗糙，粗糙的表面將催化結晶和沉降作用。紊流使水質點相互碰撞，流速增加使液流攪合程度增大，沉淀晶體凝聚加劇，促使晶核快速形成。 (6)結晶過程理論研究現(xiàn)狀 對于像 碳酸鈣這類微溶鹽類，碳酸鈣析出濃度遠大于碳酸鈣的飽和濃度。若鹽類在水中的溶解度較大，則水中溶解的離子和粒子濃度都較高，晶核形成后很容易生長，這時鹽類溶解度曲線和晶體析出曲線基本可重合，因而不會出現(xiàn)介穩(wěn)區(qū)。微溶或難溶鹽類的過飽和程度和晶體生長速度的關系見圖 。 西南石油大學本科畢業(yè)設計 （ 論文 ） 9 圖 微溶或難溶鹽類晶體生長速度示意圖 介穩(wěn)區(qū)具有以下幾個特點 ： ① 鹽類的溶解度越 小，介穩(wěn)區(qū)就越寬。 ③介穩(wěn)區(qū)與溶液中的雜質有關。投加阻垢劑可起兩方面的作用 ： 一是在晶體中引入雜質，阻礙晶體的進一步生長，或使晶體的晶格發(fā)生變形，使晶體變得疏松腫脹而易被水流帶出系統(tǒng)。 (3)采出的油和氣中大多含水 (稱為伴生水 )，其中混有鹽類、 CO2 和 H2S(又稱為西南石油大學本科畢業(yè)設計 （ 論文 ） 10 淡鹵水 )，經(jīng)分離油氣后的伴生水仍然含有少量的油類。 (6)同時采幾個地層的原油時，采出的水和由地面注入的水在化學性質上互不相溶，在通道內發(fā)生不相溶反應而生成水垢。 (10)在油氣生產(chǎn)作業(yè)中，井下溫度和壓力時常變化，水質 (比如修井流體、注入水、增產(chǎn)措施流體等 )也經(jīng)常改變。在其他條件不變的情況下 ， 水的流速越大 ， 結構傾向越小。由于離子間的靜電相互作用，使 Ca2+離子和 CO32離子的活動性減弱，結果降低了這些離子在碳酸鈣固體上的沉淀速度，溶解的速度占了優(yōu)勢，從而碳酸鈣溶解度增大。 在這里除了注入水與地層水 、 原油的混合外 ， 還有注入水與巖石的溶解反應不相容水產(chǎn)生的沉淀與溶解 、 氣體的分配與逸出 ， 粘土的膨脹運移等 ， 嚴重破壞了地層各相間的平衡 ， 從而造成了注入水與地層復雜的化學反應 。 水和巖石的另一個作用是巖石 中硫化物，如開式注水系統(tǒng)，水中的 氧可使二價的硫化物轉化為硫酸鹽或鐵的氫氧化物。 碳酸鹽結垢機理 及影響因素 油田多采用污水回注，通常礦化度極高，且含有多種成分的離子，不同水型 的水混合或回注過程中，環(huán)境條件如溫度和壓力等發(fā)生變化，常使原來穩(wěn)定的體系失衡，產(chǎn)生沉淀，沉 積在管線表面或巖石空隙 表面形成結垢。在 PH 值低于 時，只有極少數(shù)的 HCO3離子 離解成 CO32離子，而油田水的 PH 值大都低于 ，多數(shù)地層水中都不含或只少量含有 CO32。 硫酸鹽結垢機理及影響因素 油田硫酸鹽垢主要是有 CaSO BaSO SrSO4，而以 CaSO4最為常見。在 這種情況下，地層中的注入水中硫酸鹽的富集是由于下述過程造成的： (1)巖石中所含石膏的溶解作用，如果巖層的 孔 隙度 20％，體積為 1m3巖石中含水 200L，巖石 密度 ,石膏含量 1％。所以在未經(jīng)除氧的 系統(tǒng)中，注入水在地層中發(fā)生如下反應： 2FeS + 7O2 + 2H2O = 2FeSO4 + 2H2SO4 (3)注入水與油藏內封存的水混合。 SO42的來源是巖石孔隙間表面 脫附作用所致，這一點已從室內試驗證明。其溶解度一般受溫度、壓力、礦化度及 PH 值的影響。 150g/L 以上時，隨礦化度升高， CaSO4溶解度降低；③壓力的影響。 BaSO4的溶解隨溫度升高而增大。 (3)