油田水结垢机理及除垢防垢技术
油田结垢治理技术浅析
油田结垢治理技术浅析【摘要】油田开采已经进入中后期阶段，注水采油仍然是维持地表压力提高油田采油率的重要方法之一。
然而油田回注水二氧化碳高、硫化氢含量高、矿化度高以及温度高等特点，部分油田钙镁离子浓度高，造成注水结垢现象严重，分析油田注水结垢的主要原因，做出相应对策尤为重要，本文从分析结垢原因到相应处理方案，对油田结垢治理做出简要分析概述。
【关键词】油田结垢注水系统水处理工艺防垢剂输油管道1 结垢原因分析1.1 水中杂质沉积结垢水中杂质主要集中在注水井、回注水输水管网等温度相对低的地方，注水井自上而下，结垢现象逐渐增强，而腐蚀产物的结垢因素相对递减。
1.2 水中矿化度高以大港油田为例。
油田典型污水的矿化度高，矿化度基本处于两万到三万mg/L之间，且硫化物浓度高，在5mg/L以上，是注水水质标准的2.5倍。
污水温度达到68摄氏度，PH值在7.2以上，属于偏碱性水，，不仅如此，污水中的SRB细菌含量严重超标。
1.3 碳酸盐析出结垢油田生产时，液体由高压底层向相对低压的井筒流动时，由于温度压力等变化，导致二氧化碳被释放，从而与钙离子反应生成碳酸钙垢。
像岭69井、中12井等油井，碳酸氢根离子浓度高，极易形成碳酸钙垢。
如加热炉、换热器等温度高的结垢，会促进碳酸钙垢的形成，碳酸钙垢多出现在抽油泵、尾管、筛管、油管内外壁和套管内壁等部位。
1.4 硫酸盐析出结垢部分油田水型为硫酸钠型和氯化钠型，主要产生硫酸钙结垢，原因是钙离子与硫酸根离子结合产生硫酸钙，造成硫酸钙垢，油井产生硫酸钙垢的主要部位井筒底部的套管内壁和油管外，地面站则收球筒和总机关出为主要结垢地点。
1.5 压力、PH、温度的影响碳酸钙的溶解度与温度、PH值和二氧化碳的分压有关，温度越高、升高PH、二氧化碳分压越小，碳酸钙的溶解度就越低，二氧化碳的分压影响更为重要，如果其降低，碳酸钙沉淀可以产生在系统的任意部位。
降低PH则可以使碳酸钙溶解度增大，大大减弱了成垢趋势。
防垢剂培训教材1ppt课件
沉淀的铁化合物通常会引起地层和注水井的堵塞，并且是严重腐 蚀的标志。腐蚀通常是溶解于水中的CO2、H2S、O2所引起的，大 多数含铁的垢为腐蚀产物。
含有CO2的水会使铁腐蚀生成碳酸铁，碳酸铁的沉淀取决于系统的 pH值，当pH值在7以上时很易沉淀。
含有H2S的水会对铁发生腐蚀，腐蚀产物为硫化铁，其溶解度极小 ，通常形成薄薄一层附着紧密的垢。
渤海石油采油工程技术服务公司 —油田化学技术公司
油田防垢剂培训教材
3.1.3 温度的影响
温度是影响碳酸钙结垢另一重要因素，绝大部分盐类在 水中的溶解度是随温度升高而增大。但碳酸钙、硫酸钙 硫酸锶等难溶盐类具有反常的溶解度，在温度升高时溶 解度反而下降，即水温升高时会产生更多的碳酸钙垢。
温度对碳酸钙溶解度的影响，是海上平台各种热交换器 常常发生碳酸钙结垢的主要原因；也是注入水在地面系 统中不结垢，当进入温度较高的注水井井底时发生碳酸 钙结垢的主要原因。
油田防垢剂培训教材
3.5硫酸锶
硫酸锶的溶解度比硫酸钡大；
溶解度随温度的升高而减小； 溶解度随氯化钠含量的增大而增大 ，氯化钠含量超过17500mg/l，氯化钠 含量进一步增加，硫酸钡的溶解度会下降 ； 溶解度随压力的增加而增加 ； 溶解度受pH值的影响很小。
渤海石油采油工程技术服务公司 —油田化学技术公司
水中时系统的总体积减小，压力对溶解度的影响与体积变化成正 比。 在生产井中，压力降是生成硫酸钙垢的一个原因。井筒周围的压 力降会引起油层和油管的结垢。
3.3.4 pH值的影响
pH值对硫酸钙的溶解度影响极小或者可以说不影响。
渤海石油采油工程技术服务公司 —油田化学技术公司
油田防垢剂培训教材
3.4 硫酸钡 与碳酸钙、碳酸镁、硫酸钙三种成垢物质相比，硫酸钡的溶解度 最差,极难溶解
油气田集输管道结垢机理及除垢措施
油气田集输管道结垢机理及除垢措施摘要：集输管道结垢物一般都是具有反常溶解度的难溶盐类物质，在水中浓度达到饱和状态时，集输管道内壁的杂质就会结晶析出变成垢物。
集输管道结垢的物质种类很多，管道结垢过程复杂，首要因素就是溶解度处于过饱和状态。
过饱和浓度除了与溶解度有关外，还受热力学、结晶动力学、流体力学等因素的影响。
对于腐蚀垢而言，结垢则受输送介质、材料以及周围环境的共同影响。
根据油田集输管道结垢机理，从防垢溶垢剂除垢法、超声波防垢除垢法、机械除垢法对其除垢效果和机理进行研究，提出对应的集输管道除垢技术措施。
关键词：集输管道；结垢；机理一、管道结垢机理集输管道结垢物一般都是具有反常溶解度的难溶盐类物质，在水中浓度达到饱和状态时，集输管道内壁的杂质就会结晶析出变成垢物。
集输管道结垢的物质种类很多，最常见的是碳酸钙、碳酸镁，容易除去。
而硫酸盐垢，如BaSO4、SrSO4、CaSO4等结垢物就难以清除，危害比较大。
此外还有FeCO3、FeS、Fe（OH）2等铁垢。
根据垢成分分析集输管道主要为硅垢、铁垢、碳酸盐垢物等，现对其机理进行分析。
1、硅垢硅垢的产生是一个非常复杂的物理化学变化过程，与油井所在地质条件和岩石层物质组成有关，随着油井地下水pH值的升高，油井岩层中的二氧化铝、二氧化硅、铝化合物被大量溶解形成离子物质，此时与存在的Ca 2+、Mg 2+、Ba 2+等金属离子进行反应和结合，从而析出固体物质变成垢。
2、铁垢油井结垢物质中铁成分较多，铁垢的形成有多种机理，大部分都由油井管道、铁材料设备腐蚀形成，主要形成机理包含以下3个方面：①硫酸盐还原菌的腐蚀形成铁垢物，硫酸盐还原菌的条件下造成管壁腐蚀，金属发生阴极去极化反应；②二氧化碳腐蚀与铁发生反应产生铁垢，二氧化碳溶于水形成碳酸发生电离形成腐蚀；③硫化氢的腐蚀，硫化氢溶于水就可以直接导致管道设备的腐蚀。
3 、碳酸盐垢以碳酸钙为例，碳酸钙在水中发生反应：Ca（HCO3）2→CaCO 3 ↓+CO2+H2O，温度升高上述反应发生，从而产生碳酸钙垢。
油田污水结垢问题及防垢技术研究进展
油田污水结垢问题及防垢技术研究进展王亭沂中石化胜利油田分公司技术检测中心摘要从油田结垢现状，研究分析结垢戍固机理分为四种：不配伍混合、自动结垢、蒸发引起的结垢和气驱或化学驱引起结垢，总结分析防垢新技术发展为化学法防垢．物理法防垢、工艺法防垢等防垢方法。
Ｊ戋键词镬油田结垢；防垢技术油气田开发过程中，油气藏中的流体（油，气、水）从油气层中流出，由于温度、压力和油气水平衡状态的变化，容易在地下储层、采油井井简、套管、生产油管发生无机盐类的沉积，生成垢，结垢现象的发生堵塞油Ⅲ管线，将给生产带来不币ＩＪ影响，使产能降低，能耗增大，不能正常连续操作，甚至停产。
目前，油气集输系统的结垢问题已经成为我国各油Ｆ闩普遍存在的¨题。
就胜和Ｊ油田为例，目前胜利油田油井综合含水高达９２％，油田采出液中Ｃａ¨，Ｍ９２＋和Ｃ０，２一浓度偏高，有的甚至超过５００ｍｇ／Ｌ，处于严重过饱和状态。
表ｌ为结垢较为严重的某站离子分析结果，从表中可以看出，该站水体矿化度较高，且含有较高浓度的Ｃａ２＋，Ｍ９２＋离子，同时ＨＣ０，离子浓度也较高，在温度变化影响下，极易生成碳酸钙、碳酸镁以及碳酸镁钙等复合垢样。
一．结垢机理油气生产开发过程中常见的结垢机理主要有四种：①不配伍混合不配伍的注人水和地层水混和可引起结垢。
在二次采油和提高采收率注水作业过程中经常将处理后的油田采出水或海水注入储层中，海水一般富含硫酸根离子，而地层水多含钙离子、镁离子，因此当两种不同性质的水混合时发生化学反应，生成硫酸钙、硫酸镁等垢。
②自动结垢油藏内水与油共存，各种采油工艺的实施不可避免的导致平衡状态的改变。
如果这种变化使得流体组分超过某种矿物质的溶解度极限，就会形成结垢沉积；硫酸盐和碳酸盐会在开发过程中由于压力温度的变化，或者流动受到阻碍而沉积，高矿化度盐水的温度大幅下降会导致卤化物结晶沉淀。
当含有酸气的采出液形成碳酸盐结垢沉淀时，开采过程中压力下降会使流体脱气，从而提高ｐＨ值，导致自动结垢加剧。
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。
油田管道结垢治理技术分析
油田管道结垢治理技术分析目前，在我国的油田生产过程中均面临管道结垢的重要问题，其在影响原油产量及运输时间的同时，也影响了油田自身的稳定生产。
文章针对影响油田管道结垢的因素作简单介绍，并提出相应的治理技术。
标签：油田管道；结垢；影响因素；治理技术1 影响油田管道结垢的因素1.1 pH值的因素影响据相关研究证明，提升酸碱溶液的pH值，能使碳酸盐快速结晶，从而增大管道内污垢的热阻，缩短污垢的生长期，减缓污垢形成。
但需注意调节溶液的pH值，如果pH值过低，反而会促进溶液腐蚀管道，造成管道形成腐蚀垢。
因此，溶液的pH值制定，以6.5≤8最佳。
1.2 流速因素影响不论是哪种污垢，其的增长率均会随着流速的增加而减小。
原因在于：尽管流体速度增加能减少污垢的沉淀，但流体速度增大反而造成的剥蚀率上升更加明显，从而促使污垢的总增长率相对减少。
当流体速度减慢时，介质中带有的微生物排放物与固体颗粒将快速沉淀，致使管道结垢的可能性显著增加，尤其是管道结垢的突变部位最为明显。
1.3 压力因素影响通常压力对硫酸钙（CaSO4）、碳酸钠（CaCO3）以及硫酸钡（BaSO4）等溶液结垢均有所影响，特别是在CaCO3结垢的过程中有气体参与反应，因而压力对其的影响更为显著。
污垢的形成机理为：压力减少，物体沉淀过快，易于出现结垢。
因此，在油田管道的输送中，结垢形成的几率将随着压力的降低而增加。
1.4 温度因素影响温度影响的过程通常为改变容易结垢的盐类的溶解度[2]。
水中污垢的溶解度变化与温度改变密切相关，变化曲线见图1。
图1 水中污垢的溶解度变化与温度变化的关系由图所知，在所有的盐类污垢中，除CaSO4·2H2O的溶解度有最大值之外，其他污垢均随着温度的上升而降低，其中以碳酸盐最为明显。
结垢机制为：温度上升，碳酸氢钙溶液[Ca(HC03)2]中的碳酸钠（CaCO3）成分逐渐分解成晶体，最终引起管道结垢。
如下列公式：Ca(HCO3)→CaCO3+CO2↑+HO2而至于以BaSO4、SrSO4或者CaSO4为主要成分的盐类污垢，则是由介质中Ca2十、Sr2十或者SO42-有机结合而成的不易溶解物沉积。
油田防垢技术
第八页，课件共47页
第九页，课件共47页
1.2、石油天然气行生产中的腐蚀
❖ 石油天然气开采中的腐蚀是油田开发过程中对油水井生产和井 筒影响十分严重的现象，因油水井套管腐蚀穿孔造成的油水井
报废、各种管线腐蚀穿孔、生产设备因腐蚀而频繁地更换 和报废、井下管杆泵等因腐蚀损坏造成作业周期缩短等， 均给油田的生产带来巨大的经济损失。
❖ 3、工艺法防垢：
比如油田水的处理、工艺方法的改变
第二十七页，课件共47页
四、现有防腐技术方案
1、阴极保护器
2、抽油杆防多功能腐防磨器 3、微量滴加装置系列 4、油水井强制电流防腐站
5、防垢系列
第二十八页，课件共47页
一、固体防垢器
产品型号： BFR系列 产品性能：分离晶核，抑制晶核长大，防止沉积
地面防腐工程中常用的方法，井下用的玻璃衬技术、涂料技术 或镍磷电镀、镀铬等。 ❖ 5、改进系统或构件的设计；
第十六页，课件共47页
2.4、防止腐蚀方法分析
❖ 1、改变金属材料； 如选用不锈钢、碳纤维等材料适用于
井下工具如抽油泵、封隔器和特殊设备等 专用工具，缺点是由于价格性能等原因无 法大规模使用。
第十二页，课件共47页
1.4、腐蚀的危害
❖ 腐蚀损失包括： 材料消耗损失、工件性能失效、引发井下 事故、引发灾难性事故。
第十三页，课件共47页
二 、防腐的概述
2.1定义：
防腐就是通过采取各种手段，保护容易锈蚀的 金属物品的，来达到延长其使用寿命的目的，通常 采用物理防腐，化学防腐，电化学防腐等方法。
第二十六页，课件共47页
❖ 2、物理法防垢：
通过物理方法阻止无机盐沉积的方法。其作用原理 有：振散作用、振壁作用、电解作用、电化学效应、 磁场效应、辐射作用、催化作用、转嫁作用。
油田井筒结垢原因分析及防阻垢技术探讨
油田井筒结垢原因分析及防阻垢技术探讨摘要：石油在当今社会中扮演着越来越重要的能源角色，无论是对于国家的建设方面，还是对于个人生活需求方面，都具备着举足轻重的作用。
然而针对许多实际情况表明，人们已经广泛认识到，一旦石油的开采进入中后期阶段后，由于油田中注水量的日益增多，导致油田的井筒逐渐生成许多垢状物质，对油井的正常开采具备着相当直接的影响。
关键词：油田井筒结垢成因防阻垢技术一、前言在原油的开采以及生产过程中，油井井筒结垢现象始终牵制着油田的正常生产，对我国石油领域而言是相当棘手的难题。
由于油田开发日益深入，注水日益频率，因为水质里的许多物质易与油井下的仪器设施形成化学反应，导致垢状物质产生，如果未及时处理，时间一长，会便会出现泵漏、杆管断裂脱落、管漏和井下仪器设施失灵等现象，对油井的正常运作造成严重的负面影响。
二、油田井筒结垢的成因根据调查表明，针对当前中国已经跨入高含水开采中后期的油井而言，许多油井的原油所含有的水量都达到了80%乃至90%以上。
依据热力学原理分析可得，油井里的注入水具备着极差的稳定性，易和油井下的仪器设施产生化学反应，油井出现数次酸化情况便会导致井下管柱出现被腐蚀或是结垢现象，时间一长，便会导致泵卡、筛管堵塞或者地层堵死的情形出现，如此一来，便会使原油的产量减少，同时还会令检泵工作越来越频密。
（一）油井地下水的成份分析当前我国许多油井井筒存在着相当严重的结垢问题，经过鉴定与分析结垢油田的地下水质情况后，对结垢特质的成分组成进行了明确。
因为多数油田的结垢问题大同小异，现借助百色盆地的塘寨油田的情况作举例分析。
（二）井筒结垢原因分析油井井筒中的结垢物主要由两种成分组成，即有机物与离子物，其中有机物质通常包含沥清、蜡与胶质，离子物一般包含Ca2+、Mg2+、CO32-与SO42-等各类离子容易相互发生化学反应，形成难以溶解的化合物，再加上与有机物质的融合，造成结垢物更加难以溶解。
因为许多油井历经多次酸化情况，其管柱遭受严重腐蚀，从而导致许多铁锈形成，这也造成了井筒垢物的出现。