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1、油田防垢劑培訓教材油田化學技術公司油田防垢劑培訓教材一、概述二、油田水結垢機理三、油田結垢的主要類型及影響因素四、油田防垢技術五、化學防垢劑六、油田除垢油田防垢劑培訓教材1、概述結垢是海上采油工程中常遇的問題，海上采油工程的很多領域都要接觸各種類型的水如淡水、海水、地層水、水井水等，因此結垢的現象會出現在生產中的各個環(huán)節(jié)，給生產帶來嚴重的影響，使生產中的問題更加復雜化。結垢經常出現位置:地層結垢、井筒中結垢、地面系統(tǒng)中管線、輸送泵、熱交換器的結垢。油田防垢劑培訓教材2、油田水結垢機理結垢的定義：結垢就是指在一定條件下，水相中對于某種鹽出現了過飽和而發(fā)生的析出和沉積過程，析出的固體物質叫做垢
2、，主要是溶解度小的Ca、Ba、Sr等無機鹽。結垢分為三個階段，即垢的析出、垢的長大和垢的沉積。主要作用機理為結晶作用和沉降作用。油田防垢劑培訓教材2.1結晶作用當鹽濃度達到過飽和時，首先發(fā)生晶核形成過程，溶液中形成了少量鹽的微晶粒，然后發(fā)生晶格生長過程，形成較大的顆粒，較大的顆粒經過熟成競爭成長過程進一步聚集。投加防垢劑可以從兩方面起作用：首先是在晶體中引入非結晶粒子的其它物質，阻礙晶體的進一步生長，或使晶體的晶格發(fā)生變形，使晶體變得酥松腫脹而易被水流帶出系統(tǒng)；其次加入了離子，使它吸附于晶核的活化中心，阻止晶核的繼續(xù)生長。油田防垢劑培訓教材2.2沉降作用水中懸浮的粒子，如鐵銹、砂土、粘土、
3、泥渣等將同時受到沉降力和切力的作用。沉降力促使粒子下沉，沉降力包括粒子本身的重力、表面對粒子的吸引力和范德華力、以及因表面粗糙等引起的物理作用力。切力也稱剪應力，是水流使粒子脫離表面的力。如果沉降力大，則粒子容易沉積；如果剪應力大于水垢本身的結合強度，則粒子被分散在水中。油田防垢劑培訓教材3、油田結垢的主要類型及影響因素油田水結垢通常只有少數幾種鹽，常見的垢的類型有CaCO3、MgCO3、CaSO4、BaSO4、SrSO4等。3.1碳酸鈣CaCO3是海上油田結垢的最常見的物質，其在水中的溶解度很低。碳酸鈣垢是由水中的鈣離子與碳酸根或碳酸氫根離子結合而生成的。反應式如下：Ca2＋＋CO32－
4、→CaCO3↓(3-1)Ca2＋＋2HCO3－→CaCO3↓＋CO2↑＋H2O(3-2)油田防垢劑培訓教材3.1.1二氧化碳的影響在一定的pH值下，當油田水中二氧化碳的濃度增加時，碳酸鈣沉淀減少；當油田水中二氧化碳的濃度減少時，碳酸鈣的沉淀增加。系統(tǒng)壓力的增加和氣體中二氧化碳百分含量的增大，都會造成水中二氧化碳濃度的增加。例如:平臺上含油污水處理系統(tǒng)中，在浮選器的前面流程為密閉系統(tǒng)的情況下，污水進入浮選器以前壓力較高，進入浮選器后壓力突然下降，水中二氧化碳濃度減少，造成碳酸鈣析出，這就是目前海上平臺浮選器或多或少都有碳酸鈣結垢現象的原因。油田防垢劑培訓教材3.1.2pH值的影響油田水中一般
5、含有不同程度的碳酸，而水中三種形態(tài)碳酸H2CO3+CO2、HCO3－和CO32－在平衡時的濃度比例取決于pH值。在低pH值范圍內，水中只有CO2+H2CO3；在高pH值范圍內只有CO32－離子；而在中等pH值范圍內HCO3－占絕對優(yōu)勢。水的pH值較高時就會產生更多的碳酸鈣沉淀；反之，水的pH值較低時，則碳酸鈣不易產生沉淀。油田防垢劑培訓教材3.1.3溫度的影響溫度是影響碳酸鈣結垢另一重要因素，絕大部分鹽類在水中的溶解度是隨溫度升高而增大。但碳酸鈣、硫酸鈣硫酸鍶等難溶鹽類具有反常的溶解度，在溫度升高時溶解度反而下降，即水溫升高時會產生更多的碳酸鈣垢。溫度對碳酸鈣溶解度的影響，是海上平臺各種熱
6、交換器常常發(fā)生碳酸鈣結垢的主要原因；也是注入水在地面系統(tǒng)中不結垢，當進入溫度較高的注水井井底時發(fā)生碳酸鈣結垢的主要原因。3.1.4壓力的影響當壓力增大有利于碳酸鈣的溶解，而當壓力減小時會促進碳酸鈣沉淀。油田防垢劑培訓教材油田防垢劑培訓教材3.1.5水中所溶鹽類的影響水中含鹽量增加時碳酸鈣的溶解度也增加。例如:將200000mg/L的氯化鈉加入蒸餾水中，碳酸鈣的溶解度從100mg/L增加到250mg/L。水中溶解的固體總量越高(不包括鈣離子和碳酸根離子)，碳酸鈣在水中的溶解度就越大。這可以解釋為溶解的鹽效應，當含鹽量增加時，相應提高了水中的離子濃度，由于離子間的相互靜電作用，使成垢離子的活動
7、性減弱，降低了結垢速度。油田防垢劑培訓教材生成碳酸鈣的趨勢如下：隨溫度升高而增加；隨CO2分壓減小而增加；隨pH值增加而增加；隨溶解的含鹽量減小而增大；隨總壓力減小而增加。油田防垢劑培訓教材3.2硫酸鎂影響MgSO4結垢的因素與CaCO3類似隨溫度升高而增加；隨CO2分壓減小而增加；隨pH值增加而增加；隨溶解的含鹽量減小而增大；隨總壓力減小而增加。油田防垢劑培訓教材MgSO4的溶解度比CaCO3高很多，一般情況下，條件變
