【正文】 e9S Fe3SFeS FeS 等多硫化鐵沉淀。 溶液中硫化氫濃度直接影響著生成垢的厚度 （ 圖 7）， 從圖中看出硫化氫的濃度越大生成垢的厚度越厚，生成的垢就越不易脫落。 0 10 20 30 40 50 609 . 39 . 49 . 59 . 69 . 79 . 89 . 9101 0 . 11 0 . 21 0 . 3硫化氫濃度 / m o l * m 3結(jié)垢厚度/108m 圖 7 化氫濃度對(duì)結(jié)垢厚度的影響 重慶科技學(xué)院本科 生畢業(yè)設(shè)計(jì) 目錄 CO2和 H2S 共同腐蝕產(chǎn)物 CO2和 H2S 共同 存在的條件下腐蝕尤為突出，且生成的產(chǎn)物更加復(fù)雜 。 溶液中 CO2主要以 HCO3的形式存在，與金屬表面的 Fe反應(yīng)生成結(jié)合力強(qiáng)的 Fe(HCO3)2膜，并伴隨體積收縮轉(zhuǎn)變成結(jié)合力較強(qiáng)的 FeCO3 膜， H2S 在溶液中主要以離子存在，與 FeCO3置換，生成 難溶于水的 FexSy。 細(xì)菌腐蝕結(jié)垢機(jī)理 川東北地區(qū)氣井采出水中含有大量硫酸鹽還原菌 (SRB)、鐵細(xì)菌 (IB)、硫細(xì)菌等，這些菌種潛伏在地層水和巖石中，當(dāng)開(kāi)采生成的新環(huán)境有利于細(xì)菌生長(zhǎng)時(shí)，這些菌種就會(huì)大量繁殖。 1) 鐵細(xì)菌結(jié)垢機(jī)理 鐵細(xì)菌一般生活在含氧少但溶有較多的鐵質(zhì)和 CO2的微酸性水中，堿性環(huán)境不利于其生存。川東北含硫氣田采出水又是成酸性，這剛好給細(xì)菌的生存繁殖創(chuàng)造了條件。 附著在管道上的鐵細(xì)菌，在生存過(guò)程中能吸收亞鐵鹽和排出氫氧化鐵，其反應(yīng)如下： 3 2 2 3 24 4 ( ) 4Fe C O O H O Fe O H C O AT P? ? ? ? ?…………………… （ 18） 超過(guò)其身體體積 499 倍的 不溶性高鐵化合物，如 FeCO3，排出細(xì)菌 體后沉積下來(lái)，形成大量的棕色粘泥，有時(shí) 還可能形成大小不一的銹瘤，引起管道堵塞。 2) 硫酸鹽還原菌結(jié)垢機(jī)理 硫酸鹽中的硫酸根常存在于地層水中，通常情況下，地層水中的 SRB含量較低，這主要是因?yàn)榈貙痈邷?、高壓和高礦化度等因素限制了它們的生長(zhǎng)，同時(shí)在地層中因缺少有機(jī)營(yíng)養(yǎng)， SRB 菌很難大量繁殖。隨著采出液被提升，由于溫度，壓力、流速的變化， SRB 生長(zhǎng)環(huán)境發(fā)生了變化，使得 SRB 迅速繁殖，含量急劇升高。 該細(xì)菌是一種弧狀 的厭氧性細(xì)菌，研究發(fā)現(xiàn)，其體內(nèi)存在一種氫化酶，能將硫酸鹽還原成硫化物，從而獲得生存的能源，總反應(yīng)如下： 22 2 24 4 3 ( ) 2F e SO H O F e O H F e S O H??? ? ? ? ?…………………… （ 19） 硫酸鹽還原菌引起的 結(jié)垢機(jī)理是及其復(fù)雜的，它參與化學(xué)腐蝕結(jié)垢和電化學(xué)腐蝕結(jié)垢， 其機(jī)理可能是幾種機(jī)理共同作用的結(jié)果。研究發(fā)現(xiàn)，該細(xì)菌能在 55～重慶科技學(xué)院本科 生畢業(yè)設(shè)計(jì) 目錄 66℃的溫度下存活。一旦了水中硫酸根含量增加，氣他細(xì)菌形成粘泥較多，產(chǎn)生較多的沉積物。 元素硫的沉積結(jié)垢機(jī)理 有關(guān)研究表明 [2326]，元素硫的來(lái)源有兩種可能：一種是 H2S在地下高溫高壓環(huán)境經(jīng)由 FeS2緩慢催化熱降解產(chǎn)生元素硫；另一種是 H2S和 CO2在地下高溫高壓環(huán)境生成元素硫，即單質(zhì) 硫。 ?????? ??? SS6H CO 9 0 0k P a 137 , C20212 o……………………… （ 20） 上述過(guò)程中，無(wú)法確認(rèn)究竟 FeS2催化了 H2S,還是催化了 H2S和 CO2，不過(guò)可以確認(rèn) H2S是元素硫沉積的物質(zhì)基礎(chǔ)。 但采出水中的元素硫的來(lái)源也有 三 種可能： 一種是天然氣中沉積的元素硫在經(jīng)過(guò)分離器后 還 會(huì)有少量的 元素硫會(huì)隨液體一起流出分離器； 一種是溶解在采出液中的 H2S以及水中的硫酸鹽雜質(zhì)會(huì)被 還原細(xì)菌還原生成元素硫。 + M Sx y yS??還 原 菌 ………………………… … (21) 另一種可能是 H2S 溶于水后 被氧化 生成 SO2，而 SO2具有還原性它與硫化氫反應(yīng)也會(huì)生成元素硫。 2 2 22 2 3H S SO H O S? ? ? ?…………………… … (22) 生成的元素硫會(huì)沉積在管道內(nèi)壁，再根據(jù)成核作用元素硫會(huì)不斷增大 堵塞管道 。 元素 硫 會(huì)與其他物質(zhì)反應(yīng)生成硫化物及多硫化物，一般的硫化物及多硫化物是不溶于水的；同時(shí)元素硫的存在還會(huì)加劇水中的硫酸鹽還原菌的繁殖。 6 總結(jié) 本文 主要是川東北含硫氣田采出水結(jié)垢的問(wèn)題為研究對(duì)象，通過(guò)調(diào)研分析可以知道結(jié)垢問(wèn)題是氣田生產(chǎn)中普遍存在的問(wèn)題，垢 的形成機(jī)理既有很多相似、相同之處也有許多不同的地方，故本文采用由一般到特殊的分析方法，從了解氣田開(kāi)發(fā)生產(chǎn)過(guò)程中 采出水 化學(xué)特征 入手，分析整合了大量資料，從 而 得到 關(guān)于川東北含硫氣田采出水結(jié)垢的 產(chǎn)生機(jī)理 。 重慶科技學(xué)院本科 生畢業(yè)設(shè)計(jì) 目錄 本文所取得的具體結(jié)論如下 ： 1) 分析了川東北氣田采出水化學(xué)特征得出，該地區(qū)采出水中的礦物離子主要為： Ca2+、 Na+、 K+、 Mg2+、 Cl、 S CO3 HS、 HCO3 和 SO42，水中除了這些離子外還含有單質(zhì)硫 。其中 Ca2+、 Mg2+、 S CO3 HS、 HCO3 和SO42是主要的成垢 離子。 2) 垢生成影響主要包含內(nèi)外兩個(gè)因素。文章主要對(duì)流體中有機(jī)物、 H2S、 CO離子、細(xì)菌、泥砂等內(nèi)在因素以及溫度、溫差、流體流速、壓力等外在因素、的影響。 在接下來(lái)的研究中還應(yīng)該研究管道材質(zhì)、管壁粗糙度以及結(jié)晶動(dòng)力學(xué)因素對(duì)結(jié)垢的影響。 3) 川東北氣田采出 水中溶解的硫化氫對(duì)結(jié)垢的影響非常大 。 硫化氫溶解后形成的酸性溶液減緩了碳酸鹽垢的形成 ； 但 酸性溶液增強(qiáng)了腐蝕作用及硫酸鹽還原菌的作用，加劇了腐蝕垢以及生物粘泥的生成。 4) 川東北氣田采出水中的元素硫是一個(gè)顯著的特點(diǎn)， 元素硫和其他離子反應(yīng)形成的硫化物和多硫化物使得該地區(qū)形 成的垢的組成就更加復(fù)雜；并且元素硫也會(huì)在水中沉淀下來(lái)加劇管道的堵塞。 重慶科技學(xué)院本科 生畢業(yè)設(shè)計(jì) 目錄 參考文獻(xiàn) [1] 陳丹 . 川東北地區(qū)元壩氣田與普光氣田長(zhǎng)興組氣藏特征對(duì)比分析 .石油天然氣學(xué)報(bào)（江漢石油學(xué)院報(bào)）， 2021,33（ 10） :11— 14. [2] 馬永生 . 普光氣田天然氣地球化學(xué)特征及氣源探討 [J].天然氣地球科學(xué)， 2021（ 02），19（ 01） :23. [3] 關(guān)云梅，王蘭生等， 四川盆地高含硫氣藏地層水地化特征分析 [J].天然氣勘探與開(kāi)發(fā) ，2021,34（ 3） :21— 23. [4] 楊傳芳， 徐敦顧，沈自求 .結(jié)垢誘導(dǎo)期的機(jī)理分析與實(shí)驗(yàn)研究 [J].化工學(xué)報(bào)， 1994， 45（ 2）： 199— 205. [5] 李宏偉，李洪建，李攀峰 . CaCO3結(jié)垢誘導(dǎo)期及影響因素研究 [J]. 斷塊油氣藏 , 2021,29(01)： 111— 113. [6] 張金成 .清管器清洗技術(shù)及應(yīng)用 ,北京 :石油工業(yè)出版社 ,2021:47— 75. [7] 王兵，李長(zhǎng)俊 等 .管道結(jié)垢原因分析及常用除垢方法 [J]. 油氣儲(chǔ)運(yùn) ,2021， 27（ 2） : 59— 61. [8] 王兵，李長(zhǎng)俊等 .井筒結(jié)垢及除垢研究 [J]. 石油礦場(chǎng)機(jī)械 ,2021， 36（ 11） :17— 21. [9] 徐志堅(jiān)，董香玉等 .油水井結(jié)垢影響因素綜述 [J].吉林地質(zhì)， 2021,3（ 28）： 106— 111. [10] 蔣偉 . 管道中水垢的形成機(jī)理及清洗方法分析 [J].清洗世界， 2021,24（ 12）： 19— 25. [11] 徐振平，梅廉夫 . 川東北地區(qū)不同構(gòu)造帶地層水化學(xué)特征與油氣保存的關(guān)系 [J].海相油氣地質(zhì)， 2021， 11(04):2933. [12] 賈霍甫，徐思煌 .川東北地區(qū)二疊 — 侏羅系地層水化學(xué)特征及其與油氣聚集的關(guān)系 . 重慶科技學(xué)院學(xué)報(bào) （自然科學(xué)版）， 2021， 7（ 2）： 12— 15. [13] 陳丹 . 川東北地區(qū)元壩氣田與普光氣田長(zhǎng)興組氣藏特征對(duì)比分析 .石油天然氣學(xué)報(bào)（江漢石油學(xué)院報(bào)）， 2021,33（ 10） :11— 14. [14] 蔡愛(ài)斌 ,吳建軍等 .中原油田回注水結(jié)垢問(wèn)題分析，石油化工腐蝕與防護(hù)， 2021， 21(2)． [15] 肖玉英，曹懷山 .純化油田油井腐蝕結(jié)垢原因分析及治理措施 [J].石油與天然氣化工，2021， 33（ 2）； 172128. [16] 何生厚，曹耀峰 .普光高酸性氣田開(kāi)發(fā) .中國(guó)石化出版社 ,2021. [17] 邪曉凱，馬重芳，陳永昌 . 溶液 pH 值對(duì)碳酸鈣結(jié)垢的影響 [J]. 石油化工設(shè)備 ,2021,33(05). [18] 查理斯 [美 ]著，李敬波譯 .實(shí)用水技術(shù) [M].北京石油工業(yè)出版社， 1992： 3245. [19] Stamatkis E,Haugan A,Chatzichristos Aet of calcium carbonate 重慶科技學(xué)院本科 生畢業(yè)設(shè)計(jì) 目錄 precipitation in the nearwell region using 47CU2+ as tracer [A].SPE . [20] Mullin J [M].3rd :ButterworthHeinemannn,1977. [21] 陳大鈞，陳馥等編 .油氣田應(yīng)用化學(xué) . 石油工業(yè)出版社， ： 381一 382. [22] 郭志軍，陳東風(fēng)等 .油氣田高含 H2SCO2Cl環(huán)境下壓力容器腐蝕機(jī)理研究進(jìn)展 [J]. 石油化工設(shè)備 ,2021,37(05). [23] 王惠敏 . 高含 H2S天然氣井中硫的沉積及防止 . 華北石油勘察設(shè)計(jì)研究院， 1996. [24] 廖仕孟 . 高含硫氣田地 面集輸建設(shè)的實(shí)踐和認(rèn)識(shí) . 成都：中國(guó)石油西南油氣田公司，2021. [25] 范兆廷，袁宗明，段勇，吳國(guó)霈 . 高含硫天然氣的開(kāi)發(fā)與處理 . 重慶科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2021. [26] 呂 杉．高含硫氣田集輸系統(tǒng)腐蝕和腐蝕控制．石油規(guī)劃設(shè)計(jì)， 2021. [27] 吳明 ,雷良才等．大慶采油五廠注水系統(tǒng)地面管線結(jié)垢原因研究 [J]．油田化學(xué)， 2021，17(4)： 32I一 323． [28] 姜放等 . 油套管在 CO2和 H2S共存時(shí)的腐蝕機(jī)理研究 [J].石油與天然氣化工， 2021,34（ 03） :213— 215. [29] 楊 雪峰，郭平等 . 高含硫氣體在地層水中溶解規(guī)律實(shí)驗(yàn)研究 [J].特種油氣藏， 2021，15（ 05） :84— 86. [30] 呂明晏 ,張哲 ,汪是洋 . 高含硫氣田集輸系統(tǒng)元素硫沉積防治措施 [J].油氣儲(chǔ)運(yùn)，2021,29（ 03）： 17— 20. [31] 劉光啟，馬連湘，劉杰，主編．化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè) — 無(wú)機(jī)卷 [M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2021， 84． 重慶科技學(xué)院本科 生畢業(yè)設(shè)計(jì) 目錄 致謝 本論文是在曾順鵬教授的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我 。曽老師不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時(shí)還在思想、生活上給我以無(wú)微不至的關(guān)懷，在此謹(jǐn)向曽老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。 在整個(gè)論文的完成過(guò)程中，得到了石油學(xué)院廣大老師的 極大幫助；同時(shí)，也得到了畢業(yè)論文小組同學(xué)的支持和幫助。 正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個(gè)又一個(gè)的困難和疑惑，直至本文的順利完成。 在此，向他們表示深深的謝意！ 此外，還要感謝石油與天然氣工程學(xué)院的領(lǐng)導(dǎo) 、老師 給予的 鼓勵(lì)、支持和關(guān)心！最后，感謝參考文獻(xiàn)的作者，他們的研究成果對(duì)完成論文起了極大的作用！