第十章_油田水的防垢和除垢技术
油田污水防垢除垢防腐技术研究综述
油田污水防垢除垢防腐技术研究第一章绪论1.1课题研究背景与意义1.1.1课题研究背景油田污水处理的目的是去除水中的油、悬浮物以及其它有碍注水、易造成注水系统腐蚀、结垢的不利成分。
各油田或区块的水质成分复杂、差异较大，处理后回注水的水质要求也不一样，因此处理工艺应有所选择。
为了能合理地、经济地选择水处理工艺流程，应对各单项工艺或组合工艺的处理功能有所了解。
我国油田污水处理回注的整体技术、工艺、管理水平低，不能及时引进、消化国际先进的技术与设备，没有借鉴国外先进的管理经验，这也是我国大部分油田污水处理回注站处理效率低、水质无法达标的主要原因之一。
早期的石油开发称为一次采油，主要是依靠油层自有的能量进行采油，其采收率较低。
二十世纪以来，为提高石油的采收率，开始推广以补充油藏能量为主的注水、注气的二次采油技术。
随着不断的开发，中国的大部分陆上油田已经进入了高含水期，采出液综合含水率高达80%以上，部分油田已超过90%，为达到稳产保产的目的，我国大庆、胜利、辽河等主力油田又发展了施予能量货主如去油剂开采油层残余油的三次采油技术。
在以自喷方式开采的一次采油中，其采出液含水率很低。
在二次采油过程中，我国绝大部分油田是采用注水开发方式，注入水随原油一同采出，使采出液含水率不断上升，加大油田污水处理压力。
在三次采油过程中，我国多采用注聚合物驱油。
油田污水处理的目的是去除水中的油、悬浮物以及其它有碍注水、易造成注水系统腐蚀、结垢的不利成分。
各油田或区块的水质成分复杂、差异较大，处理后回注水的水质要求也不一样，因此处理工艺应有所选择。
为了能合理地、经济地选择水处理工艺流程，应对各单项工艺或组合工艺的处理功能有所了解。
我国油田污水处理回注的整体技术、工艺、管理水平低，不能及时引进、消化国际先进的技术与设备，没有借鉴国外先进的管理经验，这也是我国大部分油田污水处理回注站处理效率低、水质无法达标的主要原因之一[1]。
油田污水水质复杂，含有许多有害成分。
油田防垢技术
2.4、防止腐蚀方法分析
3、电化学保护：
广泛应用于港口船舶、埋地管道、城市 供水供暖系统、储罐等各个领域，目前在海洋、 地面储罐、埋地管道等方面强制电流阴极保护 已成为一项成熟的防腐技术，具有经济有效抗 蚀能力强的优点；缺点是不适用于化学腐蚀和 物理腐蚀，牺牲阳极保护靠自然电位保护其效 果没有强制电流阴极保护效果好。
前言
在油气田开发过程中，从钻采、开采、集输到油气的 水处理、储运等的生产环节中，腐蚀无处不在、无时不有， 生产安全、人身安全和环境保护都受到严重的影响，因此腐 蚀是制约和影响油气田生产的主要因素之一。克服、防护腐 蚀是现在及未来必不缺少的一部分。
目录
一、腐蚀的概述 二、防腐的概述 三、防腐的工艺介绍 四、防腐的现有技术方案 五、现有技术比较
多层开采井：地层液相混合在井筒中，离子浓度发生变化。
3.4除垢和防垢工艺对比
除垢是采用酸式除垢剂清除沉积在井筒或地面管线上的垢质。 防垢是在垢晶形成之前采用化学防垢剂控制垢结晶、晶核长 大和沉积，主要手段有： （1）防止晶核化或抑制结晶长大； （2）分离晶核，控制成垢阳离子，主要是螯合二价金属离子； （3）防止沉积，保持固相颗粒在水中扩散并防止在金属表面沉 积。 油田产出水结垢是一种结构致密的沉积物，一旦形成垢要 清除掉积垢需要用大量的除垢剂和施工机具，投入成本高且不 能根除结垢，除垢对井筒油套管和地面管线的伤害较大；而采 用防垢手段则相对成本较低，选择低伤害防垢剂对地层、油套 管和地面管线均不会产生伤害。
3.3、结垢机理
油田水结垢大体可分为两种情况：（ 1 ）温度、压力、
等热力学条件改变，导致水中离子平衡状态改变，结垢组分
溶解度降低而析出结晶沉淀。（ 2 ）离子组成不相溶的水相 互混合而产生沉淀。结垢的形成可表示如下： Ca2+ + CO32= CaCO3 = = CaSO4 BaSO4
油田污水防垢与缓蚀技术研究
油田污水防垢与缓蚀技术研究一、引言油田污水含有大量的水溶性和悬浮性杂质，经常会造成管道堵塞、设备腐蚀和增加能源消耗等问题。
因此，研究油田污水防垢与缓蚀技术具有重要的工程意义。
本文旨在分析油田污水防垢与缓蚀技术的研究现状，并探讨其应用前景。
二、油田污水成分与特点油田污水是指在油田开采和生产过程中产生的含有油类物质和其他有机、无机杂质的废水。
油田污水中包含大量的矿化物质、油脂、硫化物、颗粒物等，其中硫化物和颗粒物是造成防垢与缓蚀问题的主要因素。
三、油田污水防垢技术1. 化学防垢技术化学防垢技术是指通过添加一定的化学剂来改变油田污水中水质的化学性质，从而防止管道和设备的堵塞。
常用的化学防垢剂包括缓蚀剂、沉淀剂和分散剂等。
例如，添加缓蚀剂可在金属表面形成一层保护膜，起到缓蚀的作用；添加沉淀剂可沉淀悬浮颗粒，减少管道堵塞的风险。
2. 物理防垢技术物理防垢技术主要包括机械去垢、超滤和电化学等方法。
机械去垢是利用机械效应将管道内的垢物清除。
超滤是使用过滤膜来分离污水中的固体颗粒和溶解物质。
电化学则是通过改变电极表面的电势差来控制垢物的生成。
四、油田污水缓蚀技术1. 缓蚀涂层技术缓蚀涂层技术是将抗蚀性能良好的涂层覆盖在金属表面，形成一层保护膜。
这种技术可以防止金属腐蚀，延长设备和管道的使用寿命。
常用的缓蚀涂层材料包括聚合物、陶瓷和金属等。
2. 电化学缓蚀技术电化学缓蚀技术通过控制金属表面的电位差，从而改变金属的电化学反应，减缓金属腐蚀的速率。
常用的电化学缓蚀方法包括阳极保护、铭剥离和电化学抛光等。
其中，阳极保护技术是最常用的方法，它通过将一个阳极材料与金属连接，将金属的腐蚀作用转移到阳极上。
五、油田污水防垢与缓蚀技术应用前景油田污水防垢与缓蚀技术的应用前景广阔。
随着油田开采规模的扩大和环保要求的提高，传统的防垢与缓蚀方法已经不能满足需求。
发展新型的防垢与缓蚀技术是必然趋势。
近年来，人工智能和大数据技术的发展为油田污水防垢与缓蚀技术提供了新的思路。
油田结垢机理及防治技术参考文档
碳酸钙的溶解度随着温度的升高和C02的分压降低而减 小，后者的影响尤为重要。因为在系统内的任何部位，压 力降低都可能产生碳酸钙沉淀。
Ca2++2HC03══CaC03↓+C02↑+H20
结垢机理
如果系统内压力降低 ，溶液中 C02 减少，促使反应向右 进行，导致CaCO3沉淀。硫酸钙(CaS04 ·2H20)的溶解度随着温 度的升高而增 大，可是当达到35℃一40℃ 以上时，溶解度 又随温度的升 高而减小。硫酸钙的溶解度随压 力升高而增 大，这完全是 物理效应。
（3）避免不相容的水混合
防垢技术
不相容的水是指两种水混合时，沉淀出不溶性产物。不 相容性产生的原因是一种水含有高浓度的成垢阳离子，如 Ca2+、Ba2+、Sr2+等，另一种水含高浓度成垢阴离子，如 C032-、HC03-或SO42-。当这两种水混合，离子的最终浓 度达到过饱和状态，就产生沉淀，导致垢的生成。
结垢的分布规律与过去仅以热力学理论为基础所进行 的物理模拟和数值模拟不尽相同，地层中发现有大量与 粘土伴生的硫酸钙、硫酸钡垢。一般距油井井筒50～ 330米。
马岭油田水化学特征与结垢关系
产 层 水 型 总矿（g/l）
水特征及可能生成矿物
环河水 Na2SO4 洛河层水 Na2SO4
延4+5 Y6 Y7 Y9
在地面站，也常因不同层位的生产井来水混合而结CaS04垢，主要结 垢部位在收球筒及总机关处。
石油类油田注水开发及防垢技术
目录第一章概论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯第一节油田开发中面临的主要问题⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 1第二节防垢领域研究中存在的主要问题⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 1第二章注水工程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 4 第一节注水供水与注水水质⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 4第二节油田注水水质处理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7第三节注水地面工程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9第三章油田注水开发中的防垢现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11 第一节油田注水开发中的防垢现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11 第二节油层结垢伤害防治对策⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11第四章常见阻垢剂的阻垢机理性能及应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯14 第一节常见阻垢剂的阻垢机理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯14 第二节常见阻垢剂的性能⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯14结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯17 参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯18第一章概论第一节油田开发中面临的主要问题石油开发过程中提高原油采收率是一个颇具普遍性的问题。
在我国低渗透油藏储量约有40×108t ，一些老油田含水率已达80％～90％，但此时仅采出地下石油储量的1 ∕3，还有2∕3 的石油储量用常规的办法无法开采。
目前我国投入开发的低渗透油田的储量占总动用储量的比例越来越高，而未动用地质储量中所占的比例更大。
注水开发是目前保持地层压力和提高采收率的主要手段之一，以为国内外广泛采用，我国大部分油田也都采用注水开发的方式。
然而我国的油田注水开发过程中存在许多亟待解决的问题，油层结垢伤害就是其中常见的严重问题之一。
目前普遍认为，油田注水工艺需要考虑的主要问题是堵塞、结垢、腐蚀三大因素，尤其是油田结垢本身就是导致注水井和油层堵塞、腐蚀的重要因素。
油田水结垢
油田水结垢
什么是结垢 结垢危害及机理 结垢的影响因素 油田防垢 油田除垢
1、什么是结垢 、 结垢就是油田生产过程中，在地下储层、采油井井筒、 套管、生产油管、井下完井设备以及地面油气集输设备和 管线内由于各种原因而形成的一层沉积物质，它们会造成 堵塞并妨碍流体流动。油田常见的垢沉积物主要是碳酸钙、 硫酸钙和硫酸钡等。结垢现象普遍存在于油田生产过程的 各个环节，从注水设备到油藏再到地面设备的整个水流路 径上都能产生结垢。
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2、结垢对油田油气集输系统的危害： 、结垢对油田油气集输系时会引起堵塞，必须及时进行清洗作业。 (2) 结垢会引起设备和管道局部垢下腐蚀，并且为细菌的繁 殖提供有利条件。同时，结垢还会使缓蚀剂与金属表面难 以接触成膜，大大降低缓蚀效果，加重设备和管道的腐蚀， 甚至引起腐蚀穿孔，使管道报废。 (3) 水垢沉积还会降低水流截面积，增大水流阻力和输送能 量。
4、结垢的影响因素 、 (1)温度的影响：温度主要影响成垢物质在水中的溶解度。碳 酸钙的溶解度随温度升高而减小；硫酸钡的溶解度随温度 升高而增大； (2)压力的影响：碳酸钙和硫酸钙在水中的溶解度随着压力增 加而增加，因此，当系统压力发生较大降低时，易形成碳 酸钙和硫酸钙垢。
(3) pH值的影响 pH值较低时，碳酸钙在水中的溶解度较大，沉淀较 少。反之，pH值升高，碳酸钙沉淀增多。铁化合物垢也一 样。而对硫酸钙垢，pH值影响不大。故当注入水pH值较 高时，容易产生碳酸钙结垢。 (4)流体动力学因素 流体动力学因素 影响结垢的动力学因素主要是液流流态（层流、紊 流）、流速及其分布。由流体力学知识可知，液流流速、 路径可影响液流流态。在不考虑其他因素的条件下，水流 速度越小则结垢趋势越大，即雷诺数越小越易结垢。结垢 趋势在渗流中最大，层流中次之，紊流中最小。因此，从 地面管线、油管、井底套管、炮眼到地层，结垢趋势依次 增大。
浅析油井结垢机理及清防垢技术
浅析油井结垢机理及清防垢技术摘要：油田在开发过程中，随原油由油层被举升至地面，外界温度、压力、流体流速等因素的变化会引起无机盐类会在油井管网或地层上形成沉积，造成油井结垢。
本文主要阐述了油田开发过程中油井结垢的主要机理、结垢所带来后续问题及目前油田主要防垢对策，对油田防垢具有一定的借鉴意义。
关键词：油井结垢机理清垢防垢技术一、前言目前，我国大部分油田采用了注水补充能量的开发方式，油田注入水通常有三种：一是清水，即油区浅层地下水；二是污水，即与原油同时采出的地层水，经处理后可回注到油层；也有将不同水混合注入的。
随着注入水向油井推进，使油井含水率不断升高，同时伴随温度、压力和pH值等发生变化时，最终导致油井近井地带、采油井井筒、井下设备、地面管线及设备出现严重的结垢现象。
二、结垢对油井的危害首先，油田中油井中存在的结垢沉积会影响原油开采设备的功能，严重的油垢会造成设备的堵塞。
其次，油井中存在着不同程度的结垢，会造成油井井下附件及采油系统设备在沉积结垢下不同程度的腐蚀。
此外，油井上的结垢还可能导致缓蚀剂和金属表面无法形成表面膜，降低了缓蚀剂的作用，缩短了系统管道的寿命，严重情况下则会造成腐蚀穿孔现象，导致油井的管柱故障。
再次，结垢造成油层堵塞、产液量下降和能源浪费，阻碍了原油的正常生产，导致增加修井作业次数，缩短修井作业周期，严重时还会造成井下事故，导致油井关井，甚至报废，造成很大的经济损失。
三、油井结垢机理1.结垢机理油田中常见的结垢机理分为以下四种：1.1自动结垢油井中水和油一起存在，不同采油工艺会造成水油的比例的改变，在水油相溶中发生了不同程度的比例改变，就会使得水油成分多于某些油井中的矿物质溶解度，造成不同程度的结垢产生，这种情况称为自动结垢。
碳酸盐或者硫酸盐形成沉积结垢之后会因为井下流动形成阻碍、筒内自有压力、温度的高低变化发生沉积。
高矿化度盐水在温度严重不均衡的情况下也会产生氯化钠。
同时，含有酸气的采出流体会形成碳酸盐结垢，进行原油开采时，因为压力下降也会造成流体脱气，使得ph值增高，结垢程度加重。
油田防垢技术
第二部分油田防垢技术结垢是海上采油工程中常遇的问题，海上采油工程的很多领域都要接触各种类型的水如淡水、海水、地层水、水井水等，因此结垢的现象会出现在生产中的各个环节，给生产带来严重的影响，使生产中的问题更加复杂化。
地层结垢会造成地层堵塞，使注水井不能达到配注量，油井产能大大下降；在井筒中结垢增加了井下的起下维修作业，严重的造成注水井、油井的报废；结垢还会造成地面系统中管线、输送泵、热交换器的堵塞，影响原油处理系统、污水处理系统的正常操作，增加了设备、管线的清洗和更换费用；水垢的沉积还会引起设备和管道的局部腐蚀，在很短的时间内出现穿孔，大大减小了使用寿命。
一、油田水结垢机理结垢就是指在一定条件下，水相中对于某种盐出现了过饱和而发生的析出和沉积过程，析出的固体物质叫做垢，主要是溶解度小的Ca、Ba、Sr 等无机盐。
结垢分为三个阶段，即垢的析出、垢的长大和垢的沉积。
在这个过程中主要作用机理为结晶作用和沉降作用。
1、结晶作用当盐浓度达到过饱和时，首先发生晶核形成过程，溶液中形成了少量盐的微晶粒，然后发生晶格生长过程，形成较大的颗粒，较大的颗粒经过熟成竞争成长过程进一步聚集。
图1 碳酸钙的溶解与析出曲线1—溶解；2—析出对于微溶盐类如碳酸钙，通常析出浓度远大于饱和浓度。
图1是用等浓度的钙硬度和碱度（以CaCO2计）作纵坐标，以温度作横坐标，得到碳酸钙溶解度曲线和碳酸钙结晶析出曲线。
该图分成三个区域：沉淀区、介稳区和溶解区。
介稳区出现的原因是在晶格生长的过程中，由于受到水中离子或粒子的扩散速度的影响，或者说受传质过程的控制造成的。
若盐类在水中的溶解度较大，则水中溶解的离子和粒子浓度都较高，晶核形成后很容易生长，这时盐类的溶解度曲线和晶体析出曲线基本重合，因而不存在介稳区。
但在微溶或难溶盐类的饱和溶液中，由于离子和粒子的浓度都很低，因此晶核形成后晶格并不生长，只有在离子或粒子浓度较高的过饱和溶液中，晶格才开始生长和析出晶体。
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（5）丙稀酰胺类聚合物
如果把聚丙烯酰胺羧甲基化，则形成：
（6）苯乙烯磺酸－马来酸酐共聚物
结构式：
相对分子质量：1000~10000 用于抑制磷酸钙、碳酸镁、硅酸盐及铁氧化物等 垢的形成及沉积。
有机磷酸盐防垢剂
• (1)氨基三亚甲基膦酸(ATMP) 分子式为：
(2)羟基亚乙基二膦酸(HEDP) 分子式为：
第十章
1 2 3 4
油田水的防垢与除垢技术
结垢机理及影响因素 油田防垢技术的应用 油田常用的防垢剂及作用机理 油田化学除垢
一、结垢机理及影响因素
油田水常见的水垢锶 铁化合物 碳酸亚铁 硫化亚铁 氢氧化亚铁 氢氧化铁 氧化铁 化学式 CaCO3 CaSO4· 2H2O(石膏) CaSO4(无水石膏) BaSO4 SrSO4 FeCO3 FeS Fe(OH)2 Fe(OH)3 Fe2O3 结垢的主要因素 二氧化碳分压、温度、含盐量、pH值 温度、压力、含盐量 温度、含盐量
油田防垢技术的应用
1、控制pH值 2、去除溶解气体
控制方法
3、防止不相容的水混和 4、采用防垢剂进行防垢
油田常用的防垢剂及作用机理 油田常用的防垢剂
无机磷酸盐
主要有磷酸三钠、焦磷酸四钠、三聚磷酸钠、十聚磷酸钠
和六偏磷酸钠(NaPO3)。
有机磷酸及其盐类
主要有氨基三甲叉磷酸(ATMP)、乙二胺四甲叉磷酸 (EDTMP)、羟基乙叉二磷酸钠(HEDP)等。
化学防垢机理
• 分散作用 • 螯合和络合作用 • 絮凝作用 • 变形作用
四、油田化学除垢
1、水溶性水垢 2、酸溶性水垢 3、不溶于酸的水垢 4、新型除垢剂
新型防垢剂
• (1)水溶性盐类，如马来酸二钠盐，可将CaSO4垢直接转化成水溶性物质，添 加润湿剂或有机溶剂可增加其作用效果。 • (2)葡萄糖酸盐(钾、钠)、氢氧化钠(钾)和碳酸钾(钠)的混合溶液，可除去 CaSO4垢，生效快是其特点。 • (3)酸和矾催化剂。用以清除被包藏的硫化物沉积垢，以无机盐酸(多是HCI)、 五氧化二钒、羟酸(单羟酸或多羟酸)的混合液形式使用，可加入润湿剂增效。 有时用砷酸盐、硫脲等缓蚀剂，以抑制酸的腐忡作用。
整理的时候加上结构式或者化学式
新型防垢剂
• (4)双硫醚(R—S—S—R),烷基碳数可自制2~11。用于清除油藏、油井和管线 的硫化物沉积垢，与脂肪胺复配可增效。 • (5)双大环聚醚和有机酸盐。该剂可在水溶液中使用， 随管线流动而清除远方 的BaSO4垢。
• (6)甲基化单大环状聚胺。在水溶液中使用，可溶解硫酸钙、钡垢。
硅沉淀物
天然水中都含有一定量的硅酸化合物，它往
往是由于含有硅酸盐和铝酸盐的岩石和水直接 接触后溶解而形成的。
硅垢
以硅酸盐或二氧化硅为主的垢
油田防垢技术的应用
控制结垢的作用 (1)防止晶核化或抑止结晶变大； (2)分离晶核，控制成垢阳离子，主要是螯合二价金
属离子；
(3)防止沉积，保持固体颗粒在水中扩散并防止在金 属表面沉积。
1 =(C 1 Z 12 +C 2 Z 22 +L +C n Z n2 ) 2
式中：Cn——某离子浓度，mol/L； Zn——某离子的化合物。
饱和指数SI的意义
• ①SI=0时，水中的钙离子和碱度等在该温度下保持平 衡，水刚好被碳酸钙饱和，因而水是稳定的，即不析 出垢； • ②SI>0时，该条件下水中的钙离子处于过饱和状态， 倾向于结垢析出，SI值越大，结垢的倾向也越大； • ③SI<0时，钙离子不饱和，不会结垢。
– (1)温度的影响
– (2)盐量的影响 – (3)压力的影响
硫酸钡结垢
• 硫酸钡是油田水中最难溶解的一种物质，在共沉淀条件下，硫酸盐 结垢的难易程度与化学溶度积原理相一致，BaSO4最快，其次是 SrSO4，最慢的是CaSO4。当温度上升时，BaSO4的结垢趋势减 弱，当压力上升时，三种硫酸盐的溶解性增大，结垢减少。
分子式：
(2)多元醇膦酸酯 分子式：
六元醇膦酸酯也是常用的膦酸酯。
天然有机化合物防垢剂
• (1)丹宁 丹宁可防止溶解氧对阴极的去极化作用，或 在金属表面生成一种不透性的保护膜，还有一些 丹宁可改进自然形成的膜而增强保护作用。 • (2)磺化木质素 磺化木质素为造纸工业的副产物，具有来源 方便、价格低廉、无毒等优点。它分子中含有磺 酸基、羟基、甲氧基，对氧化铁有良好的分散作 用，常在水处理剂配方中作为一个组分。其缺点 是它是天然物质，性能常有波动。
一种反常溶解度物质，它的溶解度随着温度的上升而下
降。
硫酸钙结垢
• 硫酸钙或石膏是油田水另一种常见的固体沉淀物。
– 地层中的注入水中硫酸盐的富集的原因： – (1)岩石中所含石膏的溶解作用。 – (2)岩石中硫化物被水中所含溶解氧氧化，产生硫酸根。 – (3)注入水与油藏内封存水的混合。
• 影响硫酸钙结垢的因素：
(3)乙二胺四亚甲基膦酸(EDTMP)
分子结构式：
有机膦酸酯防垢剂
有机膦酸酯也是一种新型的水处理剂。它除了膦 酸单酯和膦酸二酯外，还有焦膦酸酯和聚氧乙烯 基膦酸酯。在分子结构上，后者可以看作是在膦 酸酯的碳氧单链(—C—O—)之间，插入几个氧乙 烯基(—CH2—CH2—O—)所构成。
(1)单元醇膦酸酯
影响硫酸钡溶解度的因素如下：
– 温度的影响 硫酸钡的溶解度随着温度升高而增大。 – 含盐量的影响 硫酸钡在水中的溶解度于碳酸钙一样，随着含盐量的增加而增加。
铁沉淀物
来源
1 2
水中溶解的铁离子 钢铁的腐蚀产物
油田水的腐蚀通常是由溶解的二氧化碳、硫化氢和氧引起的，溶解 气体与地层水中的铁离子反应也能生成铁化合物。每升地层水中铁 含量通常仅几毫克。 含有氧化铁胶体的水具有红色，称为“红水”。含有硫化亚铁胶 体的水具有黑色，称为“黑水”。
整理的时候加上结构式或者化学式
• 碳酸镁的溶解反应如下：
Mg2CO3+CO2+H2O→Mg(HCO3)2
碳酸镁在水中的溶解度随水面上二氧化碳分压的增大而增 大；随着温度增大而减小。
碳酸镁结垢因素分析
碳酸镁在水中易水解成氢氧化镁，碳酸镁的水解反应如
下：
MgCO3+H2O→Mg(OH)2+CO2
由水解反应生成的氢氧化镁的溶解度很小，氢氧化镁也是
影响碳酸钙结垢的因素 • 二氧化碳的影响：
• 温度和压力的影响； • pH值的影响；
• 盐量的影响。 • 溶解的盐效应 ：离子间的静电相互作用，使Ca2+离子 和CO32-离子的活动性减弱，结果降低了这些离子在碳 酸钙固体上的沉淀速度，溶解的速度占了优势，从而 碳酸钙溶解度增大的现象。
碳酸镁结垢因素分析
碳酸钙结垢倾向性预测公式
饱和指数等于水的实际pH值与在该条件下(温度、碱度、硬度和总 溶 解固体相同)被碳酸钙饱和的pH值(以pHs表示之)之差： SI=pH-pHs 碳酸钙在水中建立溶解平衡后 CaCO3(S)+H+ +Ca2+ + HCO其平衡常数K为：
pHs= p[Ca2+]+ p[HCO3-]-pK 又pK等于pK2和pKSP之差(K2为HCO3-)的电离常数，KSP为碳酸钙的 溶度积)，K也可又离子强度与水温的关系表中查得：
腐蚀、溶解气体、pH值
一、结垢机理及影响因素
结垢是油田水水质控制遇到的最严重的问题之一， 结垢可以在地层和井筒的任何地方发生， 结垢的危害： – 降低传热效果； – 引起管道、设备腐蚀； – 降低水流道面积，增大水流阻力和能耗； – 增加清洗费用和停产时间；
一、结垢机理及影响因素
碳酸钙结垢机理
碳酸钙垢[CaCO3]是由于钙离子与碳酸根或碳酸氢根结合而 生成的，反应如下： Ca2+ +CO32- ＝CaCO3↓ Ca2++2HCO-＝CaCO3↓+CO2↑+H2O 在油井生产过程中，当流体从高压地层流向压力较低 的井筒时，CO2分压下降，水组分改变，就成为CaCO3溶 解度下降并析出沉淀的主要原因之一。
较高水温的条件。
（4）聚马来酸及其共聚物
聚马来酸分子结构为：
特性： ①它同时具有晶格歪曲和临界效应两种作用，因此防垢效果优异； ②可使用于高pH值防垢，有分散磷酸钙垢的效能，在总硬度为1000 mg/L钙(以碳酸钙计)、暂硬度为500 mg/L的水中仍有防垢作用； ③生成的垢很软，易被水流冲洗掉； ④可使用于较高的温度，有较高的热稳定性； ⑤和锌盐配合可有防腐蚀作用； ⑥无毒。 聚马来酸最适宜的相对分子质量是800～1000(数均)，水解度为100%。
聚羧酸类防垢剂
(1)丙烯酸、甲基丙烯酸的聚合物
• ①分子式：
•
聚丙烯酸(钠) 聚甲基丙烯酸(钠) ②性质 固含量(质量分数)/% 25~30 相对分子质量(平均) 2000~5000(黏度法) 聚丙烯酸 2~3 pH值 8~9 聚丙烯酸钠 ＞85 阻垢率/% ＞95 聚合率/%
外观
浅黄色黏稠液体，可用水无限稀释
取对数
碳酸钙结垢倾向性预测公式
SI=pH-K-p[Ca2+ ]-p[HCO3-]
式中：SI——结垢指数； pH——系统中实际pH值； pHS——系统中的碳酸钙达饱和时的pH值； K——常数，为含盐量，组成和水温的函数，可由离子强度与水温的 关系表中查得； p[Ca2+]——Ca 2+浓度负对数，Ca 2+ 离子浓度单位为mol/L； p[HCO3-]——HCO3-浓度负对数，HCO3-离子浓度单位为mol/L； 离子强度 ：
（2）丙稀酸共聚物
①丙烯酸－丙烯酸羟丙酯共聚物 结构式：
相对分子质量：500~10000 用量为10~100mg/L。10mg/L用量阻磷酸钙垢率为96%，可分 散83.2%的氧化铁垢。