污水結(jié)垢機(jī)理及除垢防垢技術(shù)

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1、結(jié)垢機(jī)理及除垢防垢技術(shù)一、油田水結(jié)垢問題1、什么是結(jié)垢結(jié)垢就是油田生產(chǎn)過程中，在地下儲層、采油井井筒、套管、生產(chǎn)油管、井下完井設(shè)備以及地面油氣集輸設(shè)備和管線內(nèi)由于各種原因而形成的一層沉積物質(zhì)，它們會造成堵塞并妨礙流體流動。油田常見的垢沉積物主要是碳酸鈣、硫酸鈣和硫酸鋇等。結(jié)垢現(xiàn)象普遍存在于油田生產(chǎn)過程的各個環(huán)節(jié)，從注水設(shè)備到油藏再到地面設(shè)備的整個水流路徑上都能產(chǎn)生結(jié)垢。2、結(jié)垢與油田生產(chǎn)在油田生產(chǎn)過程中，地下儲層、采油井井筒、地面油氣集輸系統(tǒng)內(nèi)均可能產(chǎn)生無機(jī)鹽結(jié)垢。油田水結(jié)垢給油田正常生產(chǎn)帶來的危害十分巨大，因此結(jié)垢問題已越來越引起人們的關(guān)注。目前，油氣集輸系統(tǒng)的結(jié)垢問題已成為我國各油

2、田普遍存在的問題。以勝利油田為例，目前勝利油田油井綜合含水平均高達(dá)92％，油井產(chǎn)出液中鈣、鎂離子和碳酸根離子濃度偏高，有些甚至超過500mg/L，處于嚴(yán)重過飽和狀態(tài)。因此勝利油田許多油區(qū)的集輸系統(tǒng)內(nèi)結(jié)垢現(xiàn)象十分嚴(yán)重。下表為結(jié)垢較嚴(yán)重的勝利油田純梁首站（梁家樓外輸水及純化外輸水）的離子分析結(jié)果。從表中可以看出，這兩部分外輸水中鈣離子濃度均在400mg/L以上，同時碳酸氫根離子和硫酸根離子濃度也很高。項(xiàng)目檢測結(jié)果（mg/l）項(xiàng)目檢測結(jié)果（mg/l）梁家樓外輸純化外輸梁家樓外輸純化外輸CL－12054.2112320.29Na＋+Ka＋7526.807705.51SO42－97.5569.4

3、0Mg2＋88.3579.33OH－0.000.00Ca2＋439.96442.30CO32－0.000.00總鐵4.004.80HCO3－909.44908.59pH值6.726.71礦化度21110.3121530.22勝利油田純梁首站外輸水離子分析結(jié)果結(jié)垢對油田油氣集輸系統(tǒng)的危害：(1)油氣集輸系統(tǒng)中的水垢沉積會大大降低設(shè)備傳熱效果，嚴(yán)重時會引起堵塞，必須及時進(jìn)行清洗作業(yè)。(2)結(jié)垢會引起設(shè)備和管道局部垢下腐蝕，并且為SRB細(xì)菌的繁殖提供有利條件。同時，結(jié)垢還會使緩蝕劑與金屬表面難以接觸成膜，大大降低緩蝕效果，加重設(shè)備和管道的腐蝕，甚至引起腐蝕穿孔，使管道報廢。(3)水垢沉積還會

4、降低水流截面積，增大水流阻力和輸送能量。以上各方面綜合作用的結(jié)果會造成集輸系統(tǒng)內(nèi)清洗作業(yè)頻繁和站內(nèi)管道更換頻繁，嚴(yán)重影響到油田的正常生產(chǎn)秩序，大大增加油田的生產(chǎn)成本。仍以勝利油田為例。勝利油田某些油區(qū)的集輸管道內(nèi)平均結(jié)垢速度達(dá)到25mm/月，為了防止垢層堵塞管道，必須平均每月進(jìn)行一次酸洗。這不僅影響了正常生產(chǎn)，而且會加速管道的腐蝕，縮短管道的使用壽命。因此，如何經(jīng)濟(jì)有效地解決油氣集輸系統(tǒng)的結(jié)垢問題已成為各油田普遍關(guān)注的重要課題和迫切需要解決的生產(chǎn)問題。二、油田水結(jié)垢機(jī)理1、結(jié)垢機(jī)理油氣生產(chǎn)過程中常見的結(jié)垢機(jī)理主要有四種：(1)不配伍混合不配伍的注入水和地層水混合可引起結(jié)垢。在二次采油和

5、提高采收率注水作業(yè)過程中經(jīng)常將處理后的油田采出水或海水回注到儲層中。當(dāng)回注水水質(zhì)與地層水水質(zhì)不相容時，就會發(fā)生結(jié)垢。海水一般富含硫酸根離子，而地層水含二價陽離子Ca2+和Ba2+，因此，當(dāng)海水與地層水混合時會產(chǎn)生硫酸鈣、硫酸鋇等垢。在生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，有時當(dāng)清水與采出水混注時結(jié)垢明顯加重，這也是由于所注入的清水與采出水水質(zhì)不配伍而引起的。由此可見，在對采出水進(jìn)行回注之前必須將其處理至合格水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。在鉆井液、完井液應(yīng)用中亦需考慮結(jié)垢問題，因?yàn)楦呙芏塞}水完井液與地層水不相容會引起硫酸鈣垢沉淀。(2)自動結(jié)垢油藏內(nèi)水與油共存，各種采油工藝的實(shí)施不可避免地導(dǎo)致平衡狀態(tài)的改變。如果這些變化使得流體

6、組分超過某種礦物質(zhì)溶解度的極限，則會形成結(jié)垢沉積，這種現(xiàn)象稱為自動結(jié)垢。硫酸鹽或碳酸鹽結(jié)垢會因井筒內(nèi)壓力、溫度的變化或由于井下流動受到阻礙而沉積。高礦化度鹽水的溫度較大幅度下降會形成氯化鈉（鹵化物）。另外，當(dāng)含有酸氣的采出流體形成碳酸鹽結(jié)垢沉積時，開采過程中壓力下降會使流體脫氣，從而提高pH值，使結(jié)垢加劇。(3)蒸發(fā)引起結(jié)垢結(jié)垢還與采油生產(chǎn)過程中同時產(chǎn)出烴類氣體和地層鹽水有關(guān)。隨著生產(chǎn)管柱中靜水壓力的減小，烴類氣體的體積增大，溫度較高的鹽水發(fā)生蒸發(fā)，從而使剩余水中溶解離子的濃度超過礦物質(zhì)的溶解度而引起結(jié)垢。這是在高溫高壓井中形成鹵化物結(jié)垢的常見原因。(4)氣驅(qū)或化學(xué)驅(qū)引起結(jié)垢利用二氧化

7、碳驅(qū)進(jìn)行二次采油可能引起垢沉積。因?yàn)楹卸趸嫉乃畷優(yōu)樗嵝?，并溶解地層中的方解石（碳酸鈣）。當(dāng)生產(chǎn)井周圍地層壓力下降時，二氧化碳會脫離溶解，于是碳酸鈣會在射孔孔眼和近井眼的地層孔隙中沉積沉淀，而近井眼環(huán)境產(chǎn)生結(jié)垢將使壓力進(jìn)一步下降，從而形成更多的沉淀。在化學(xué)驅(qū)中注入地層的化學(xué)藥劑也可能引起水垢沉積。堿驅(qū)中注入的堿液與巖石作用會使pH值、離子組分及溫度和壓力改變，可引起碳酸鹽、硅酸鹽、氫氧化物沉淀。注蒸汽驅(qū)油過程中也常有硫酸鈣、碳酸鈣垢沉積。