【文章內(nèi)容簡介】 晶體的結(jié)合，還能起緩蝕作用。榆樹林油田注入水 85℃時對 N80 鋼試片的腐蝕率為h()，加入 30ppmYFG 可使腐蝕率下降至 g/m2h()，緩蝕率高達(dá) %。(以上腐蝕數(shù)據(jù)均為 3 個試片的平均值。)關(guān)于防垢劑與地層巖石和地層流體的配伍問題，早在二十世紀(jì) 80 年代國外就有深入研究，其結(jié)論是：在酸性環(huán)境中(PH 在 4 附近)多數(shù)防垢劑防垢效率幾乎為零。為了與絡(luò)合型除垢劑相配伍，最好選用堿金屬鹽類防垢劑。防垢劑是通過反應(yīng)+絡(luò)合機理和吸附機理起防垢作用的。反應(yīng)+絡(luò)合機理是防垢劑在水中離解后產(chǎn)生的陰離子與成垢金屬陽離子生成穩(wěn)定的絡(luò)合物，其實質(zhì)是增大鹽垢的溶解量。依據(jù)反應(yīng)+ 絡(luò)合機理的溶垢量符合化學(xué)計量關(guān)系，即一定量的防垢劑可按化學(xué)配位關(guān)系控制一定量的成垢離子。又因為防垢劑的使用量一般很低，故依據(jù)反應(yīng)+ 絡(luò)合機理僅能控制很少量的成垢離子。而防垢劑的吸附是通過晶格崎變機理和靜電排斥機理起防垢作用的。由于吸附機理不是按照化學(xué)計量關(guān)系起作用，所以依據(jù)吸附機理能夠控制遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于化學(xué)計量的成垢離子。顯然，擠入地層的防垢劑主西安石油大學(xué)高等繼續(xù)教育畢業(yè)設(shè)計（論文）11要是通過吸附機理起作用的。如果希望防垢劑在地層中有較長的有效期，就必須要求它在地層巖石表面有較大的吸附量和較小的解吸附速率。為此在防垢劑中還復(fù)配了可以增大其在地層巖石表面吸附量的表面活性劑。2）油井井底加入固體緩釋型防垢劑對于油井井筒發(fā)生結(jié)垢的井，可采用在油井底部加入固體緩釋型防垢劑，根據(jù)藥劑具有在油水中均可釋放的特性要求、根據(jù)釋放量必須滿足采出液對藥劑濃度要求，采用防垢主劑，選擇合適載體，制成固體緩釋型防垢劑，并建立藥劑釋放量的檢測方法與實施工藝。將固體防垢劑放入工作筒中，工作筒連接在油泵下部、篩管的上部，液體通過防塊時，防垢劑溶于液體中，起到防垢作用。 除垢措施清垢解堵劑 YQG對于發(fā)生在近井地層孔隙中的垢，用普通酸化作業(yè)一般可以達(dá)到增加產(chǎn)液量或提高注水能力的目的。但由于酸性物質(zhì)只對碳酸鹽垢有效，對地層巖石結(jié)構(gòu)有破壞作用以及可能在地層中發(fā)生二次沉淀等原因，普通酸化作業(yè)的有效期普遍較短，對于酸敏性地層及套管已發(fā)生腐蝕穿孔井更是一種禁忌。而向結(jié)垢地層深部擠入化學(xué)中性的絡(luò)合物除垢劑和防垢劑的清防垢聯(lián)合技術(shù)是將不溶性垢轉(zhuǎn)化成水溶性絡(luò)合物隨產(chǎn)出液排出，不會破壞地層巖石結(jié)構(gòu)。又由于擠入的清防垢劑工作液的 pH 與地層水接近，無論它們在地層中或井筒中停留多久都不會產(chǎn)生二次沉淀和腐蝕作用，從而不會對地層或井下套管造成傷害，措施有效期比酸化作業(yè)要長得多。清垢包括地層和井筒兩部分。榆樹林油田屬低孔、低滲油田，儲層泥質(zhì)含量高、溫度高、埋藏深。注水井堵塞的因素除結(jié)垢外，還有懸浮物雜質(zhì)堵塞、乳化堵塞等。地層清垢劑配方研究中必須考慮對地層堵塞物的溶解能力及防止二次污染等因素。我們針對上述堵塞因素，研制了清垢解堵劑 YQG。這是一種多功能的綜合解堵劑，主要成分為有機酸、緩蝕劑、表面活性劑等。它具有解無機垢堵、解有機垢堵、減緩反應(yīng)速度、洗油、破乳和緩蝕等多種作用，且不產(chǎn)生二次沉淀，尤其在解除無機垢堵塞，較好地與粘土礦物反應(yīng)而不產(chǎn)生二次沉淀等方面具有良好的性能。清垢解堵劑 YQG 的綜合性能如下：對無機垢的溶蝕率 %；對儲層巖心的溶蝕率 %，對 N80 油管鋼的腐蝕速率h(85℃) ；洗油率 %；與原油間的界面張力 ；破乳率100%(100min)。配制 1m3 清垢解堵劑 YQG(酸液)的材料費用為 804 元。西安石油大學(xué)高等繼續(xù)教育畢業(yè)設(shè)計（論文）12西安石油大學(xué)高等繼續(xù)教育畢業(yè)設(shè)計（論文）13第 3 章 油田常見水垢類型及影響因素油田注入水成分通常十分復(fù)雜，性質(zhì)也特殊。大多數(shù)油田水的 PH 值為 5~9，屬中性或弱堿或弱酸性。水質(zhì)除了受其中的金屬離子和溶解氣體的影響外，還與懸浮物，細(xì)菌等有關(guān)。因而，油田水質(zhì)分析很困難，長需要多次預(yù)處理?，F(xiàn)在不僅有原始的方法基礎(chǔ)，而且已經(jīng)發(fā)展了新的分析方法：分光分度法，原子光譜法，色譜法，容量法，電化學(xué)法，形態(tài)分析法。水垢一般是具有反常溶解度的難溶鹽或微溶鹽類，有固定的晶格，堅硬而致密，不同的油田的地質(zhì)條件可能產(chǎn)生不同的垢，不同的垢受不同的因素的影響。油田水的種類很多，最常見的有碳酸鈣，硫酸鈣，硫酸鋇，硫酸鍶。我國長慶馬嶺油田就存在碳酸鈣和硫酸鋇垢，北海油田有硫酸鈣和硫酸鋇以及二者的混合物。含鐵垢一般很少純在，常與硅的鹽一起混入其它垢中，他們主要受以下因素的影響：（1） 注入水（包括混合污水回注水）與儲層水的成分及類型；（2） 壓力變化；（3） 溫度的變化；（4） 水垢含鹽量的變化；（5） PH 值的變化。其中最主要的是注水水水質(zhì)的影響，而其它因素皆屬于內(nèi)因，直接影響水中溶解物質(zhì)的平衡。各種類型結(jié)垢物的相對影響因素的變化趨勢如表 33 所示。例如，油井開采過程中，壓力逐漸降低，井附近碳酸氫鈣不斷分解成二氧化碳和碳酸鈣垢，但當(dāng)油井以機采方式開采時，泵的抽吸作用造成脫氣現(xiàn)象，二氧化碳的分壓的作用降低，即會在泵及井筒中生成碳酸鈣垢。又如，從油井采出的流體經(jīng)分離器降低，降溫后輸?shù)睫D(zhuǎn)油站再加溫，由于二氧化碳很快逸出，再加溫放熱器內(nèi)也會產(chǎn)生嚴(yán)重的碳酸鈣垢。水中的機械雜質(zhì)，微生物的生長和繁殖都會加速鹽類的結(jié)晶和沉降作用。金屬表面被腐蝕變的粗糙，粗糙表面將產(chǎn)生催化結(jié)晶和沉降作用。下面我們重點對常見的水垢類型的影響因素做一下重點的研究。表 33 各類結(jié)垢物相對影響因素的變化趨勢結(jié)垢物 壓力降低 溫度升高 含鹽量升高 PH 值降低碳酸鈣 變大 變大 變小 變大硫酸鈣 變大 變大 變小 變大硫酸鋇 變大 變小 變小 無關(guān)硫酸鍶 變大 變小 變小 無關(guān)西安石油大學(xué)高等繼續(xù)教育畢業(yè)設(shè)計（論文）14 碳酸鈣垢及其影響因素 碳酸鈣垢碳酸鈣是一種重要的成垢物質(zhì)，也是油田開發(fā)生產(chǎn)中最常見的無機垢，在油田水中溶解度很小。低滲透油田注水開發(fā)時，通過注水井將高壓水注入油層。當(dāng)注水井井口壓力為 10MPa 時，若井深為 1000ｍ，則注水井井底壓力約 20MPa。注水井井底溫度通常比地面注入水溫度略高，而油井井底溫度一般要高得多。油井井底溫度是隨油井深度增加而增高的。一般井深每增加 100ｍ，井底溫度增加 3℃左右，精確的井底溫度可通過測井溫曲線獲得。大慶朝陽溝油田某深井泵抽油井深 1000ｍ，井底溫度約 45℃，井底壓力約 (或更低)。同深度的注水井井底溫度在 25℃左右，在地面注水壓力為 9MPa 條件下，井底注水壓力約 19MPa。地層水中含有多項離子，如大慶朝陽溝油田扶余層地層水中含有 CO3Ca 2+、HCO Mg 2+、Cl 、SO 4K +、Na +離子，而注入水中主要含有少量的 CO3Ca 2+、HCO Mg 2+、Cl 、K +、Na +離子。當(dāng)兩種水的離子結(jié)合時，則可能產(chǎn)生碳酸鈣沉淀，導(dǎo)致結(jié)垢。結(jié)垢規(guī)律與系統(tǒng)的壓力、溫度、碳酸鈣的溶解度、CO 2 分壓和 PH 等條件有關(guān)。反應(yīng)式如下：　 Ca2++2 HCO3 →CaCO 3↓+ CO 2↑+H 2O (1)　OH + HCO3 →CO 32 + H2O (2)　Ca2++(Mg2+)+ CO32→CaCO 3↓(Mg CO 3↓) (3)　Ca (HCO3)2 CaCO3+ CO2 + H2O (4)　　? 影響因素1）二氧化碳分壓的影響當(dāng)油田水中二氧化碳含量低于碳酸鈣溶解平衡所需的含量時，化學(xué)反應(yīng) Ca (HCO3)2→CaCO 3+ CO2 + H2O 向右進(jìn)行，油田水中出現(xiàn)碳酸鈣沉淀，碳酸鈣沉淀附在巖隙、管道和用水設(shè)備上，出現(xiàn)了結(jié)垢現(xiàn)象。反之，當(dāng)油田水中二氧化碳含量超過碳酸鈣溶解平衡所需的含量時，化學(xué)反應(yīng)向左進(jìn)行，這時原有的碳酸鈣垢會逐漸溶解。所以，水中二氧化碳的含量對碳酸鈣的溶解度有一定的影響。水中的二氧化碳的含量與水面上氣體中二氧化碳的分壓成正比。實驗表明，當(dāng)水溫為 24℃時，二氧化碳的分壓由大氣壓上升到 50 大氣壓時，碳酸鈣在水中的溶解度增加 3 倍左右。因此，油田水系統(tǒng)中任何有壓力降低的部位，氣相中二氧化碳的分壓都會減少，二氧化碳從水中逸出，導(dǎo)致碳酸鈣沉淀生成。2）溫度對碳酸鈣垢的影響溫度是影響碳酸鈣在水中溶解度的一個重要因素。絕大部分鹽類在水中的溶解度都隨溫度升高而增大，但溫度升高時溶解度反而下降，即水溫較高時會結(jié)出更多的碳酸鈣垢。這就可以解釋為什么一種在地面不結(jié)垢的水，如果井底溫度足西安石油大學(xué)高等繼續(xù)教育畢業(yè)設(shè)計（論文）15夠高，那么這種水在注水井中也會成垢的原因；同樣也可以解釋在加熱設(shè)備的火管處常常發(fā)生碳酸鈣結(jié)垢的原因。3）PH 值對碳酸鈣垢的影響地下水或地面水一般均含有不同程度的碳酸，而水中三種形態(tài)的碳酸在平衡時的濃度比例取決于 PH 值。根據(jù)碳酸平衡各級反應(yīng)式，并按照電離平衡原理，碳酸的二級電離可表示如下： [H+][HCO3]/[CO2]=K1 [H+][CO32]/[HCO3]=K2K1，K2 為碳酸的第一離解常數(shù)和第二離解常數(shù)。由于水中呈分子狀態(tài)的碳酸實際上只有水中所含游離二氧化碳量的 1%左右以下，進(jìn)行水質(zhì)分析時又不宜把二者分離，所以[CO 2]應(yīng)按[CO 2+H2CO3]的總和計算。因為 H2CO3的含量甚低，所以把水中溶解的CO2含量作為游離碳酸含量，不致引起很大誤差，一般可用[CO 2]來代表游離碳酸總濃度，即[CO]≈[CO 2+H2CO3]。水中三種碳酸在平衡時的濃度比例與水的 PH 值有完全相應(yīng)的關(guān)系。在底 PH 值范圍內(nèi)，水中只有 CO2+H2CO3；在高 PH 值范圍內(nèi)只有 CO32離子；而 HCO3離子在中等 PH 值范圍內(nèi)占絕對優(yōu)勢。尤以 PH= 時為最大。因此，水的 PH 值較高時就會產(chǎn)生更多的碳酸鈣沉淀；反之，水的 PH 值較低時，則碳酸鈣不易產(chǎn)生沉淀。4）含鹽量的影響油田水中的溶解鹽類對碳酸鈣的溶解度有一定的影響。在含有氯化鈉或除鈣離子和碳酸根離子以外的其它溶解鹽類的油田水中，當(dāng)含鹽量增加時，變相應(yīng)的提高了水中的離子濃度。由于離子間的相互靜電作用，使 Ca2+離子和 CO32的活動性減弱，結(jié)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