【導(dǎo)讀】指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注。和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，對(duì)本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作。了明確的說明并表示了謝意。覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。道，造成產(chǎn)能下降。本文綜述了大慶油田注水系統(tǒng)的成垢的研究概況，分析了結(jié)垢類。型及成垢的原因、危害及防垢措施和除垢措施，結(jié)合采集的數(shù)據(jù)及實(shí)驗(yàn)進(jìn)行研究，別是當(dāng)清水量在30%~80%之間是碳酸鈣結(jié)垢傾向教大。若采用清水污水交替注入方。用下，易在供水管線中產(chǎn)生含F(xiàn)e3和Fe2O3的混合物垢。

　　

【正文】 + Na+K+ PH 總礦化度 清水 污水 西安石油大學(xué)高等繼續(xù)教育畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 20 碳酸鈣結(jié)垢預(yù)測(cè) 五廠清水： [Ca2+]= ， [CO32]=， [HCO3]= ， [SO42]=， PH= ，離子強(qiáng)度為 u= ， 常數(shù) k= ， 則 SI=PH— PHS= SI0，故單注清水時(shí)可能形成 CaCO4垢。 五廠污水： [Ca2+]= ， [CO32]= ， [HCO3]= ， [SO42]= ， PH= ，離子強(qiáng)度 u=， 常數(shù) k=， 則 SI=PH— PHS= SI0， 故單注污水時(shí)可能形成 CaCO4垢。 硫酸鈣結(jié)垢 對(duì)于五廠清水：由附 表 1 可知溶度積為 KSP= 104 則溶度積 S=S實(shí)際值，故不可能產(chǎn)生 CaSO4垢。 對(duì)于 四廠污水：由附表 1 可知溶度積為 KSP= 104 則溶度積 S=32S實(shí)際值，故不可能產(chǎn)生 CaSO4垢。 西安石油大學(xué)高等繼續(xù)教育畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 21 第 5 章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析討論 經(jīng)過一系列的計(jì)算，我們可以對(duì)各廠碳酸鈣垢和硫酸鈣垢的情況做一下比較，其結(jié)果如續(xù)表 51 所示。 表 51 各廠碳酸鈣垢和硫酸鈣垢的情況 水源 Ca2+/mgL1 HCO3/mgL SO42/mgL PH 值 T/℃ 碳酸鈣垢結(jié)垢因子 硫酸鈣結(jié)垢預(yù)測(cè)結(jié)果 一廠清水 40 無結(jié)垢 一廠污水 40 無結(jié)垢 二廠清水 40 無結(jié)垢 二廠污水 40 無結(jié)垢 三廠注水 40 無結(jié)垢 四廠清水 40 無結(jié)垢 四廠污水 40 無結(jié)垢 五廠清水 40 無結(jié)垢 上述得出的結(jié)果，我們僅僅是由于水質(zhì)的影響而得出的結(jié)論，現(xiàn)在我們?cè)趶挠绊懫浣Y(jié)垢的內(nèi)因進(jìn)行分析。 其它影響因素 溫度的影響 溫度主要影響成垢物質(zhì)在水中的溶解度。當(dāng)溫度升高時(shí)，碳酸鈣，硫酸鈣等結(jié)垢物質(zhì)在水中的溶解度降低，從而可形成垢。另外，溫度升高還會(huì)使碳酸一 氫鈣分解而生成碳酸鈣垢： Ca(HCO3)2→ CaCO3↓ + CO2 + H2O 由注入水溫度為 40℃可知，溫度相對(duì)較高，所以溶解讀較差，結(jié)構(gòu)傾向較大。這一結(jié)果與計(jì)算結(jié)果較符合。 西安石油大學(xué)高等繼續(xù)教育畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 22 壓力的影響 壓力的增加使碳酸鈣在水中的溶解度增加，從熱力學(xué)觀點(diǎn)看，增加壓力可增加溶解度。壓力下降對(duì)底下井筒和管線的結(jié)垢有很大的影響。在注水系統(tǒng)中，注水干線水壓高，結(jié)垢較少，支管水壓有所降低，結(jié)垢較嚴(yán)重。 PH 值的影響 PH 較低時(shí)碳酸鈣再水中溶解度較大，沉淀就較少，反之， PH升高，碳酸鈣較多，鐵化合物垢一樣 ，而對(duì)于硫酸鹽的垢其影響不大。由大慶采油廠的水質(zhì)數(shù)據(jù)我們知道，大慶采油廠的 PH 值較高，這也是產(chǎn)生碳酸鈣垢的重要原因之一。 流速的影響 水介質(zhì)的流動(dòng)會(huì)影響成垢物質(zhì)的結(jié)晶過程，使垢不易生成。在其它條件不變的情況下，水的流速越大，結(jié)垢傾向也越小。即使在有明顯結(jié)垢趨勢(shì)的水流中，結(jié)垢現(xiàn)象也不十分明顯。大慶采油廠在注清水或污水時(shí)，盡管兩種水都有碳酸鈣結(jié)垢傾向（ SI0） ， 但由于水的流動(dòng)，碳酸鈣結(jié)垢并不嚴(yán)重，這與計(jì)算結(jié)果一致。 清水污水混注時(shí)結(jié)垢原因分析 大慶采油廠一些采油廠采用了用清水和污水混注 技術(shù)，例如大慶采油五廠（體積比為 2/3），下面我們就此種注入方式進(jìn)行定量的分析，以研究其結(jié)垢的傾向。 下面我們以大慶采油五廠為例，研究此種情況：采用 Stiff 和 Davis 的飽和指數(shù)發(fā)，分析不同比例的清水和污水的碳酸鈣垢傾向的情況，結(jié)果由圖 51 可明顯看出，任何比例的清水污水混合水的碳酸鈣結(jié)垢傾向均大于單一的清水和污水， 這正是采油五廠注水系統(tǒng)混注時(shí)更易結(jié)垢的原因。換句話說，采油五廠的清水和污水是不相溶的。在實(shí)際操作中，應(yīng)避免兩種水混合注入，可采用分注或輪注的工藝。當(dāng)非注入不可時(shí)，應(yīng)避開最易結(jié)垢的混合比，采取 結(jié)垢傾向較低的混合比，例如清水的比例小于 30%或大于 80%。 西安石油大學(xué)高等繼續(xù)教育畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 23 010 20 40 60 80 100含水（% ）結(jié)垢傾向因子SI 圖 51 不同體積比的清水和污水混合水的碳酸鈣結(jié)垢傾向 含鐵混合物結(jié)垢 含鐵化合物垢樣 含鐵化合物垢樣主要產(chǎn)于供水及交替注入水的管線。鐵化合物類型我們?cè)谖墨I(xiàn)綜述中已經(jīng)介紹過，這里不做重復(fù)。鐵化合物垢的主要成分是腐蝕產(chǎn)物，與注入水中的溶解氧氣及細(xì)菌的活動(dòng)有關(guān)。硫酸鹽還原菌的產(chǎn)物 H2S 對(duì)金屬的腐蝕嚴(yán)重，生成物的 FeS 易造成管道堵塞。鐵細(xì)菌及能夠產(chǎn)生黏液的腐生 菌，超過一定值會(huì)產(chǎn)生腐生電池，也是注入水井堵塞，注水量降低。硫酸鹽還原菌是厭氧菌。在含氧環(huán)境中容易繁殖。其腐蝕機(jī)理我們?cè)谇懊嬉呀?jīng)講過，這里也不做分析。 大慶采油廠也純?cè)阼F化合物垢，但不是主要垢的成分，但我們有必要搞清其結(jié)垢的趨勢(shì)及結(jié)垢的原因。下面我們針對(duì)上述目的，針對(duì)大慶采油八廠的油田水情況做一下定量的分析和討論。 對(duì)宋一連出口的水中的細(xì)菌分析見下表： 表 52 油田水細(xì)菌分析 樣 品 腐 生 菌 硫酸鹽還原菌 鐵 細(xì) 菌 總 菌 宋 一 清 出 10 0 0 0 103 宋 一 污 出 104 102 103 106 從表 52 中，我們可以看出污水中硫酸鹽還原菌含量比清水高。污水清水交替注入時(shí)，污水溫度為 45℃，清水溫度為 14℃，為硫酸鹽還原菌提供了適宜的溫度，當(dāng)殺菌質(zhì)量不高時(shí)，硫酸鹽還原菌大量繁殖。這正是交替注入水時(shí)的井底易產(chǎn)生黑色腐西安石油大學(xué)高等繼續(xù)教育畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 24 蝕產(chǎn)物 FeS 垢的主要原因。 鐵細(xì)菌 表 53 現(xiàn)場(chǎng)注入水分析（ mg． L1） 樣 品 號(hào) PH 顏 色 密度（ COD） 密度（總鐵） 100 – 108 淡 褐 色 108 104 淡 褐 色 從 礦場(chǎng)取樣分析，八廠取樣分析知，注入水中含有褐色的沉淀物，見上表，由表可知，水中的耗氧量已嚴(yán)重超標(biāo)（標(biāo)準(zhǔn)為小于 ），且總鐵含量高，符合鐵細(xì)菌的生長(zhǎng)條件。這是因?yàn)闃悠返那逅∽詼\井，井深 200m左右，而淺井中的水可能有一定量的氧氣，加之鐵細(xì)菌的作用，使供水管線腐蝕加劇，產(chǎn)生棕紅色粉末垢樣Fe(OH)3和 Fe2O3的混合物，這是鐵細(xì)菌和溶解氧作用腐蝕的結(jié)果。 西安石油大學(xué)高等繼續(xù)教育畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 25 結(jié) 論 通過對(duì)大慶 采油廠的主要結(jié)垢物質(zhì)（碳酸鈣垢和硫酸鈣垢）分析和實(shí)驗(yàn)后，我們可以得出以下結(jié)論： ， 包括清水，污水，和清水污水混合水，都有碳酸鈣結(jié)垢的傾向， 由于流速，壓力，特別是 PH 值等因素的影響，有結(jié)垢傾向的水不一定總會(huì)結(jié)垢，當(dāng)條件適合時(shí)結(jié)垢。 ，當(dāng)清水和污水分注時(shí)，即使出現(xiàn)碳酸鈣結(jié)垢，結(jié)垢速度也不高，但 PH 較高，這可能也是形成碳酸鈣垢的原因之一。 ，但要注意其混合比例對(duì)結(jié)垢的影響程度，從而選取適當(dāng)?shù)捏w積比，達(dá)到少結(jié) 垢的目的（例采油五廠）。 ，有的采油廠甚至沒有。相對(duì)較少的鈣離字是大慶采油廠垢中不含硫酸鈣垢的一個(gè)原因。 ，回注污水中一旦有鋇離子或鍶離子，就可能產(chǎn)生硫酸鋇或硫酸鍶垢。 ，結(jié)垢又引起更嚴(yán)重的腐蝕。 ，即使不考慮溫度和多相滲流的影響，仍然受到結(jié)垢量和油層滲透率的雙重影響，尤其是低滲透油田。應(yīng)該提高高回注水的水質(zhì)，以達(dá)到預(yù)期油田開發(fā)效果。 西安石油大學(xué)高等繼續(xù)教育畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 26 參考文獻(xiàn) [1]馬廣彥 .采油井地層深部結(jié)垢防治技術(shù) [J].石油勘探與開發(fā)， 2020， 29(5)： 82~84 [2][美 ]查理斯 ，李敬波等譯 .實(shí)用水技術(shù) [M].北京：石油工業(yè)出版社， 1992：32~45. 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