【正文】 2)+ 106 (+32)2－ 667 105P－ +－ 103 Si1/2 (+32) ④ Is= log {[Ba2+][S042]}++ 103 (+32)+ 106 (+32)2－ 696 105P－ +－ 103 Si1/2 (+32) ⑤ 因溶液中多種離子共存，難以求得活度系數(shù)，且游離離子溶液的活度系數(shù) 接近 1，故實(shí)際預(yù)測中以濃度代替活度。 logKst = + 103 (+ 32) － 106 (+ 32)2+ 10 5P－ + － 10 3Si1/2(+ 32) (4f) [SO42] = 【 [1 + Kst(CM CSO42)] + {[1 + Kst(CM CSO42)]2 + 4KstCSO42}】/(2Kst) (4g) [Mg2+] = CMg2+/{1 +Kst[SO42]} (4h) [Ca2+] = CCa2+/{1 +Kst[SO42]} (4i) [Sr2+] = CSr2+/{1 +Kst[SO42]} (4j) [Ba2+] = CBa2+/{1 +Kst[SO42]} (4k)式①～（ 4f） 中： t —— 溫度 ， ℃ ； P —— 總絕對(duì)壓力 ， MPa； 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 25 Si —— 離子強(qiáng)度 Si 若以總礦化度 TDS 計(jì)算 ， 則近似計(jì)算為 Si(mol/L)≈ TDS(mg/L)247。 87620 CBa2+： mol/L 數(shù) = mg/L 數(shù)247。 如何預(yù)測碳酸鹽結(jié)垢 為預(yù)測能否生成 CaCO3 垢 ,按下述步驟進(jìn)行 : 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 27 (1)首先判定油層內(nèi)有無氣相存在。計(jì)算程序?qū)τ布o特殊要求，能夠運(yùn)行與 WINDOWS XP，在中文 WINDOWS環(huán)境下實(shí)現(xiàn)了全漢化操作。 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 32 用 OddoTomson飽和指數(shù)法預(yù)測注水井硫酸鹽結(jié)垢計(jì)算機(jī)程序 程序代碼 Private Sub Command1_Click() TDS = Si = TDS / 53470 p = t = A = + * 10 ^ 3 * ( * t + 32) * 10 ^ 6 * ( * t + 32) ^ 2 + * 10 ^ 5 * p * Si ^ + * Si * 10 ^ 3 * Si ^ * ( * t + 32) = 10 ^ A 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 33 B = C = H = F = Log(B * H) + + 2 * 10 ^ 3 * ( * t + 32) + * 10 ^ 6 * ( * t + 32) ^ 2 667 * 10 ^ 5 * p * Si ^ + * Si * 10 ^ 3 * Si ^ * ( * t + 32) = F G = Log(B * C) + * 10 ^ 3 * ( * t + 32) + * 10 ^ 6 * ( * t + 32) 696 * 10 ^ 5 * p * Si ^ + * Si 2 * 10 ^ 3 * Si ^ * ( * t + 32) = G D = I。 (4)依據(jù)計(jì)算出的 Is 大小判斷油井是否生成 CaCO3。 (6)根據(jù) Is 大小判斷是否生成硫酸鹽垢。 24305 CCa2+： mol/L 數(shù) = mg/L 數(shù)247。 欲求游離金屬離子和游離硫酸根離子濃度 ,必須知道穩(wěn)定常數(shù) Kst,而在室溫條件下 Ca、 Mg、 Sr、 Ba 四種硫酸鹽絡(luò)合物的穩(wěn)定常數(shù)值近似相等。1/ 2H2O）、無水石膏（ CaSO4） 、硫酸鍶、硫酸鋇 的方 法。 Langelier 的飽和指數(shù)法對(duì) CO2的逸度和 CO2在 油、水中的分配均未考慮。 掛片法也是一種較常用的結(jié)垢趨勢實(shí)驗(yàn)法。 判斷標(biāo)準(zhǔn) ： 當(dāng) SAI6 時(shí)，無結(jié)垢趨勢 ； 當(dāng) 6SAI5 時(shí)，有結(jié)垢趨勢 ； 當(dāng) SAI5 時(shí)，結(jié)垢嚴(yán)重。 由 ① 式可引入飽和指數(shù) Is， 其公式變?yōu)?下式： Is=log(Fs)=log{[Me][An]/Kc(t, P, Si)} ② 或 Is=log {[Me][An]+PKc(t, P, Si)} ③ 式中 t, P, Si—— 分別表示溫度、壓力和離子強(qiáng)度。 包括酸洗、整合劑溶劑清洗和大環(huán)聚醚化合物溶液清洗等方法。對(duì)于一般油田注入水來說，水的 PH值好測定，問題是水量不易測算，因此不好確定加酸量， PH 值也就不好調(diào)節(jié)。 (2)分散作用：當(dāng)水溶液中的無機(jī)鹽生成晶核而未成為大晶體時(shí)，采用聚羥酸陰離子型防垢劑 （如聚丙烯酸），由于溶劑化作用，可使其離解的帶負(fù)電性的聚離子與成垢微晶碰撞，發(fā)生物理和化學(xué)吸附。 磁防垢效果與含鹽量最有關(guān)，含鹽量越高，防垢效果越差。而且因超聲波輻射在垢層和管壁上，加熱管上的吸收和傳播速度不同，產(chǎn)生速度差，故在其界面上形成剪切應(yīng)力，導(dǎo)致垢與界面的結(jié)合力降低，致使垢層產(chǎn)生疲勞而脫落，達(dá)到清除垢的作用。但是即使在 這種特別困難的條件下，晶種技術(shù)常常還是有效；另外，由于晶種必須放置在流液中，因此晶種的制備是個(gè)問題。 (3)電解作用：當(dāng)可能結(jié)垢的液流 經(jīng)過設(shè)置的高壓靜電場時(shí)，液流發(fā)生微電解并生成氣體，此時(shí) 金屬 電極上的腐蝕產(chǎn)物與垢物生成膠體，在溶液中起晶核作用，從而阻止垢物形成。當(dāng)這兩種水混合，離子的最終濃度達(dá)到過飽和狀態(tài) ，就產(chǎn)生沉淀，導(dǎo)致垢的生成。 要控制垢的生成，則可以控制和調(diào)節(jié)其中一些條件，就可以改變鹽垢的析出程度，抑制垢的生成。細(xì)菌垢的形成主要有生物化學(xué)作用和新陳代謝作用。由于鐵離子的機(jī)構(gòu)等特性，它在水中的反應(yīng)復(fù)雜，包括水解、水和、 中間產(chǎn)物的聚合，有下列反應(yīng)： Fe2+ + H2O → Fe(OH)+ + H+ Fe3+ + H2O → Fe(OH)2+ + H+ 這兩個(gè)反應(yīng)存在 于一系列反 應(yīng)中。在西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 14 地層礦物中，二氧化硅 類礦物占有很大比例，有的可達(dá) 40％～ 50％ 以上，與很多礦物相比，它有著較大的溶解度 。 BaSO4的溶解隨溫度升高而增大。其溶解度一般受溫度、壓力、礦化度及 PH 值的影響。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(yīng)： 2FeS + 7O2 + 2H2O = 2FeSO4 + 2H2SO4 (3)注入水與油藏內(nèi)封存的水混合。 硫酸鹽結(jié)垢機(jī)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。 碳酸鹽結(jié)垢機(jī)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(jié)垢。 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(yīng)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(yùn)移等 ， 嚴(yán)重破壞了地層各相間的平衡 ， 從而造成了注入水與地層復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng) 。在其他條件不變的情況下 ， 水的流速越大 ， 結(jié)構(gòu)傾向越小。 (6)同時(shí)采幾個(gè)地層的原油時(shí)，采出的水和由地面注入的水在化學(xué)性質(zhì)上互不相溶，在通道內(nèi)發(fā)生不相溶反應(yīng)而生成水垢。投加阻垢劑可起兩方面的作用 ： 一是在晶體中引入雜質(zhì)，阻礙晶體的進(jìn)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)。 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 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(gè)特點(diǎn) ： ① 鹽類的溶解度越 小，介穩(wěn)區(qū)就越寬。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(shí)鹽類溶解度曲線和晶體析出曲線基本可重合，因而不會(huì)出現(xiàn)介穩(wěn)區(qū)。紊流使水質(zhì)點(diǎn)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。雜質(zhì)的粘結(jié)作用或水垢析出時(shí)的共同沉淀作用都會(huì)增加粒子 的沉降力而使粒子加速沉積。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(zhì)。 (2)微溶鹽類的溶解度隨溫度、壓力變化情況。 通過上述注水井結(jié)垢實(shí)例我們可以得出結(jié)論，注水井結(jié)垢會(huì)給油田的實(shí)際生產(chǎn)帶來相當(dāng)大的影響，因此研究注水井結(jié)垢問題 有其實(shí)際意義和實(shí)用價(jià)值，這也是本文撰寫的初衷。朝陽溝油田因結(jié)垢平均年檢泵 270井次，占平均年檢泵井次的四分之一。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(fù)油層壓力，使油藏有較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)力，以提高油藏的開采速度和采收率。 (5)在氣田使用電潛泵排水采氣時(shí)，垢會(huì)使泵效率下降，增加維修時(shí)間和生產(chǎn)成本。人們普遍認(rèn)為，流體通道（如地層空隙，井筒輸油管線和各種流體導(dǎo)管等）的截面大小、形狀和內(nèi)表形態(tài)以及特殊地段與是否結(jié)垢的嚴(yán)重程度有直接的關(guān)系。西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 1 目 錄 1 緒 論 .................................................... 3 油田結(jié)垢概論 ............................................... 3 油田生產(chǎn)系統(tǒng)的結(jié)垢問題概述 .................................. 3 油田可能發(fā)生結(jié)垢的地方 ...................................... 3 油田結(jié)垢的危害 .............................................. 3 注水井結(jié)垢概述 ............................................. 4 注水井結(jié)垢問題概述 .......................................... 4 注水井結(jié)垢危害及實(shí)例研究 .................................... 4 2 注水井結(jié)垢機(jī)理研究 .......................................... 5 結(jié)垢機(jī)理理論研究現(xiàn)狀 ....................................... 5 油田結(jié)垢影響因素 ........................................... 9 注水井結(jié)垢機(jī)理及影響因素 ................................... 11 碳酸鹽結(jié)垢機(jī)理及影響因素 ................................... 11 硫酸鹽結(jié)垢機(jī)理及影響因素 ................................... 12 其他沉積物結(jié)垢 ............................................. 13 3 控垢除垢方法研究 ........................................... 15 油田結(jié)垢一般控制方法 ...................................... 15 物理?xiàng)l件控制法 ............................................. 15 從水中除去成垢物質(zhì) ......................................... 15 避免不相容的水混合 ......................................... 15 除垢劑控制法 ............................................... 16 物理防垢技術(shù) .............................................. 16 物理法防垢機(jī)理分析 ......................................... 16 物理法防垢技術(shù) .......