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1、第32卷第3期(2013．03)(試驗(yàn)研究)油田注水管線結(jié)垢機(jī)理及模型預(yù)測(cè)肖榮鴿周加明潘杰剎、雪姣西安石油大學(xué)石油工程學(xué)院摘要：油田水質(zhì)結(jié)垢的根本原因是注入水中存在一定濃度的結(jié)垢離子。地處鄂爾多斯盆地的某油田常出現(xiàn)的是碳酸鹽類結(jié)垢，一般表現(xiàn)為caco和MgCO居多。對(duì)該油田5口井進(jìn)行了跟蹤試驗(yàn)．從不同溫度下油田結(jié)垢預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)可以看出，這5口井都有CaCO，類垢出現(xiàn)的趨勢(shì)，其中個(gè)別井情況嚴(yán)重；而且隨著溫度升高，結(jié)垢現(xiàn)象的趨勢(shì)越來(lái)越大。在大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)下，利用經(jīng)典離子理論和非線性回歸擬合方法推導(dǎo)出碳酸鹽垢類在管線內(nèi)的結(jié)垢模型。從建立
2、的油田注水管線結(jié)垢數(shù)學(xué)預(yù)測(cè)模型和義衍射驗(yàn)證結(jié)果可以看出，所建立的模型預(yù)測(cè)可靠。關(guān)鍵詞：結(jié)垢；礦化度；五敏試驗(yàn)；數(shù)學(xué)模型；預(yù)測(cè)doi：lO．3969／j．issn．1006—6896．2013．3．010隨著油田進(jìn)入二次采油和三次采油階段，各大驗(yàn)、鹽度評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)、酸敏性評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)及堿敏性評(píng)價(jià)油田注水管線都出現(xiàn)不同程度的結(jié)垢。在油田實(shí)施實(shí)驗(yàn)。由數(shù)據(jù)分析可知，該油田區(qū)塊儲(chǔ)層為弱速注水開發(fā)過(guò)程中，水質(zhì)是決定注水效果的關(guān)鍵。如敏，弱水敏，酸敏、堿敏為弱敏性。鹽敏各層的臨果采出液未經(jīng)處理直接注入地層就有可能破壞地界值礦化度：長(zhǎng)6為12250m
3、g／L，長(zhǎng)8為5850mg／L，層，導(dǎo)致地層結(jié)垢嚴(yán)重，甚者與地層流體、巖石不延9為2200mg／L。配伍，損害油氣儲(chǔ)層，造成滲透率下降。油田地面水垢產(chǎn)生以后，結(jié)垢量同水中成垢離子的減少集輸管線、設(shè)備等結(jié)垢嚴(yán)重，使得注水管線的壽命成正比。按不同比例將水源井的井水與凈化污水混明顯縮短，日常維修量增加，運(yùn)行成本增加，影響合，測(cè)定混合水中各種離子的總含量，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如油田正常生產(chǎn)工作n。針對(duì)某油田注水管線結(jié)垢現(xiàn)表1所示。象，分析結(jié)垢的原因及機(jī)理，建立了數(shù)學(xué)模型進(jìn)行從表1可以看出：注入水與地層水混合比例不油田注水管線結(jié)垢預(yù)測(cè)。同，水質(zhì)所呈
4、現(xiàn)的總硬度差別很大，按照2：8的比例混合，長(zhǎng)6層硬度達(dá)到8048mg／L，長(zhǎng)8地層1水質(zhì)分析硬度是8295mg／L；而將注入水比例逐漸加大的情地處鄂爾多斯盆地的某油田目前三套主力開發(fā)況下，水質(zhì)總硬度逐漸降低，在8：2的情況下，層位分別是長(zhǎng)6、長(zhǎng)8和延9，采用注水開發(fā)。注水長(zhǎng)6總硬度是2676mg／L，長(zhǎng)8總硬度是2466mg／L，用水為處理后的油田采出水與來(lái)自于洛河組水源井延9總硬度是512mL。因此油田注水開采隨著注水混合配注水。長(zhǎng)期以來(lái)，注水管線結(jié)垢嚴(yán)重，管水量加大，必須解決地層水水質(zhì)問(wèn)題，需要分析結(jié)道局部出現(xiàn)堵塞。對(duì)管線
5、結(jié)垢垢樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析可垢機(jī)理并預(yù)測(cè)結(jié)垢趨勢(shì)。知，鈣質(zhì)含量為63％，鐵質(zhì)含量為37％。為了分析該油田注水管線結(jié)垢的原因，對(duì)注水3水質(zhì)結(jié)垢趨勢(shì)預(yù)測(cè)水質(zhì)分析化驗(yàn)。從化驗(yàn)結(jié)果可知：長(zhǎng)6層位屬CaC13．1結(jié)垢機(jī)理水型，長(zhǎng)8層位屬CaCO。水型，延9層位屬Na。SO油田水質(zhì)結(jié)垢的根本原因是注入水中存在一定或NaHCO。水型，水源井水型屬NaHCO。水型，其水濃度的結(jié)垢離子。該油田常出現(xiàn)的是碳酸鹽類結(jié)質(zhì)與延9水質(zhì)相近，但與長(zhǎng)6、長(zhǎng)8水質(zhì)差別很垢，一般表現(xiàn)為CaCO。和MgCO。居多。即水質(zhì)中大。注入水與地層水配伍性較差，導(dǎo)致注水管線出Ca
6、、M和CO。、HC03結(jié)合生成碳酸鹽垢，其化現(xiàn)結(jié)垢堵塞情況。學(xué)反應(yīng)式如下2配伍性分析Ca(HCO。)~CaCO。+CO2T+HzO(1)為了更好深入地研究注人水與地層水的配伍Mg(HCO3)2~MgCO?！?CO2f+H2O(2)性，對(duì)5口典型井砂巖巖樣進(jìn)了速敏實(shí)驗(yàn)、水敏實(shí)水質(zhì)中存在沉淀離子是結(jié)垢的根本原因，外在基金論文：中國(guó)石油科技創(chuàng)新基金研究項(xiàng)目(2012D-5006—0603)和陜西省教育廳專項(xiàng)科研計(jì)劃項(xiàng)目(11JK0787)聯(lián)合資助。一20一油氣田地面工程(http：／／www．yqtdmgc．corn)第32卷第3期
7、(2013．03)(試驗(yàn)研究)的因素包括溫度、壓力及流動(dòng)情況等。IS呻=lg(Ca+HCo、+pH—h+iT+、-『丁一kP一／Si。+L43．2注水管線結(jié)垢模型建立油田注水管線結(jié)垢模型的建立除了考慮水質(zhì)的式中丁為管道內(nèi)流體溫度；h、i、，、、組成、溫度、壓力等熱力學(xué)參數(shù)外，還應(yīng)該考慮流、ffl為碳酸鹽垢類非線性回歸擬合系數(shù)；動(dòng)過(guò)程中的流體動(dòng)力、結(jié)晶力和附著剪切力等因pH為水質(zhì)的pH值。若<0，則水質(zhì)中CaCO。素。本研究構(gòu)建的模型側(cè)重于管線流動(dòng)過(guò)程中及熱還沒(méi)有達(dá)到飽和狀態(tài)，則不會(huì)形成結(jié)垢；若=力學(xué)條件下的預(yù)測(cè)定位。在大量的試
8、驗(yàn)數(shù)據(jù)下，利0，則水質(zhì)處于平衡狀態(tài)，也不會(huì)出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象；用經(jīng)典離子理論和非線性回歸擬合方法推導(dǎo)出碳酸若>0，則水質(zhì)中CaCO。處于飽和狀態(tài)，結(jié)垢會(huì)鹽垢類在管線內(nèi)的結(jié)垢模型。假設(shè)流體在管道中慢慢形成。做一維流動(dòng)，流體各相具有相同的溫度，根據(jù)能量3．3結(jié)垢趨勢(shì)預(yù)測(cè)守恒，傳人控制體
