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1、 本科毕业设计（论文）题目J油田海管结垢研究 学生姓名 学号0901020220教学院系石油工程学院专业年级油气储运工程2009级指导教师 职称副教授单位油气储运研究所辅导教师职 称单位完成日期 2013年05月30日A Thesis Submitted for the Degree of Bachelor Study on scaling of the subsea pipeline on J oilfield Candidate：Jia Shaogang Tutor：He San Date of oral examination：30th Marth.2013 University：Sou
2、thwest Petroleum University摘要在油田上，结垢是一个很普遍的问题，在世界上各个油田普遍发生，给油田正常生产生活带来很大的危害，尤其制约了油田的生产和集输，增加了油田开采和维护成本，严重的甚至会使油井停产，从而造成严重的经济损失。目前我国各主要油田已经进入了采油的中后期，且我我国各主要油田主要采用注水采油技术来提高原油采收率，但由于各油田条件不同，注水水质条件差，使得油田结垢问题非常严重。目前仍未有较好的解决办法。本文主要根据J油田提供的海管水质数据来对J油田海管结垢情况进行研究，查找相关文献了解分析结垢的具体机理以及对结垢的影响因素，以设计合适的实验室实验对该水样进行
3、分析研究，通过实验室配置出相似水样，从水样的化学成分出发，结合相关文献，对该水样进行结垢趋势预测，再通过改变溶液温度与ph值来观察该油田水质结垢的变化情况，确定出其具体的结垢量，通过添加阻垢剂观察其阻垢效果，结合成本核算确定出一个较为适合J油田的阻垢防垢措施。关键词：油田；结垢；影响因素；试验；阻垢剂。 AbstractIn the field, the scaling is a very common problem .In the world, Its widespread occurrence of each field to field and take great harm to t
4、he normal production in the oilfield life and especially restricted the oil production and transportation. It also increased the oil production and maintenance costs, and even cause serious oil shutdown resulting in serious economic losses. At present the main oilfields in China have entered product
5、ion in the late，and the major oil fields in China mainly uses water injection and oil production technology to enhance oil recovery. But because of the different conditions of the fields, that have poor water quality conditions, the oil fouling problem is very serious. At present there is no better
6、solution.On the basis of J oil provides the sea water quality data to pipe scaling of J oil field. to find the relevant literature to understand specific analysis of the mechanism of fouling and scaling factors of influence, in order to design the appropriate laboratory test water samples for analys
7、is。By configuring a similar laboratory water samples.From the chemical composition of water samples and combined with relevant literature to make the trend forecast of the Water samples . Then by changing the temperature of the solution and ph value of the field to observe the changes in water quali
8、ty scaling and determine the specific amount of scale. By adding scale inhibitor observe its effects, combined with the cost accounting to determine a more appropriate scale J oilfield scale control measures.Keywords:Oilfield;Scaling;Influence factors;Test;Scale inh目 录1绪论11.1研究背景11.2结垢的形成机理11.2.1碳酸钙
9、（镁）垢11.2.3硫酸钡（锶）垢结垢机理21.3结垢的影响因素31.3.1 pH值对结垢的影响31.3.2压力对结垢的影响31.3.3流速对结垢的影响31.3.4温度对结垢的影响31.3.盐含量对结垢的影响41.3.润湿和粘附对结垢的影响41.4结垢的危害51.5目前油气田常用的除垢、防垢技术51.5.1国内外防垢技术发展51.5.2防垢剂的分类61.5.3目前油田常用的防垢剂71.5.4国内外常用的除垢技术72 J油田水质数据分析83结垢趋势预测93.1碳酸钙结垢趋势预测93.2硫酸钙结垢趋势的预测103.3硫酸钡结垢趋势预测103.4硫酸锶结垢趋势预测114结垢实验研究114.1实验用药
10、品及用量（mg/L）114.2实验装置124.3相关溶液的制备124.3.1氨水氯化铵缓冲溶液的配置124.3.2 EDTA标准溶液的制备134.3.3铬黑T指示剂的制备134.3.4氢氧化钠标准溶液的制备134.4实验步骤和实验内容144.5实验数据处理244.6实验结果分析245研究结论25致谢25参考文献26J油田海管结垢研究1绪论1.1研究背景目前世界各国对能源的需求越来越高，对能源的关注度也逐渐提高，而随着我国工业现代化的发展，特别的是进入21世纪以来，我国经济的发展对能源的需求也是越来越大，能源的重要性异常凸显。作为当今世界主要能源的石油也备受关注，能源战略已经成为一个国家后续发展
11、的重要的战略要求。在能源开采尤其是石油开采中，考虑到石油资源的不可再生性和开采的经效问题，对石油的开采提出了更高的技术要求。目前我国各主要油田主要采用注水采油的方法来提高油田的采油率，平均每生产一吨的原油就需要消耗2吨3吨的水1，使得采出的原油具有较高的含水率，既增加了原油处理的困难程度也加剧了原油集输过程中的结垢问题，使得原油开采的成本逐渐加大。同时我国的各个主要油田已经进入了采油的中后期，使得注水条件更加的恶劣，注入的水质中含有较高的硫酸盐、氧化还原菌等物质，导致结垢问题更加的严重。这成为影响我国油田开发以及油气传输技术发展中的一大瓶颈问题。1.2结垢的形成机理垢的种类很多，从成垢机理方面
12、可以将其分成结晶垢、颗粒垢、化学反应垢、腐蚀垢、生物垢和凝固垢等几类2。而其中结晶垢是最常见的结垢方式，也是本文考虑的重点。水溶液中的一些溶解的无机盐类在一些特殊的条件下因为过饱和而结晶析出，并逐渐的沉积在管道以及仪器的内表面所致，通常我们也称之为水垢。这类垢的质地非常坚硬密实，能够牢固地粘在金属表面上，其主要包括碳酸钙垢、硫酸钙垢、碳酸镁垢等等多种类型。1.2.1碳酸钙（镁）垢在自然界中CaCO3存在的形式可以分为以下六种：即无定形的CaCO3（ACC）、六水合CaCO3、一水合CaCO3、六方碳钙石、文石和方解石等，而后三种的晶型是属于同质异象晶型，且在一定的条件下该三种晶型是可以相互转化
13、的3。 CaCO3的溶解度特性不同于其他的垢盐，其是随着温度的升高而逐渐降低的，MgCO3也具有此种特性。它的各种晶型的溶度积（pKsp）与温度（t或T）的关系如下式（1.1）（1.5）所示。式中的t为摄氏温度（），T为绝对温度（K）。 CaCO3：pKsp=7.119+0.011756t+0.000075556t2 (1.1)文石：pKsp=171.9773+0.077993T-2903.293/T-71.595logT (1.2) 六方碳钙石：pKsp=172.1295+0.077993T-3094.688/T-71.595logT (1.3) 一水合CaCO3：pKsp=7.050+0.
14、000159t2 (1.2) 方解石：pKsp=171.9065+0.077993T-2839.319/T-71.595logT (1.5) 在碳酸钙的上述各种晶型里边，方解石晶型是溶解度最小的一种，故所生成的碳酸钙垢的主要的存在形式就是方解石。 碳酸钙垢生成的反应式如下所示： Ca2+CO32-CaCO3 (1.6)Ca(HCO3)2CaCO3+H2O+CO2 (1.7)Ca(HCO3)2+OH-CaCO3+2H2O+CO2 (1.8)当水质中含有较多的Ca2+与CO32-时将会形成如上述（1.6）式所示的沉淀反应，而当水质中含有较多Ca2+和HCO3-离子时侯将会形成如上述（1.7）式所示的沉淀反应。当水质的pH值较高并且含有较多的Ca2+离子和HCO3-离子时，将会发生如上述（1.8）式所示的沉淀反应。因此碳酸钙垢的形成是随着外界的条件的变化而变化的，由J油田所给出的水质数据不难看出其海管结垢形
