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1、西南石油大学本科毕业设计（论文）1目 录1 绪 论 .31.1 油田结垢概论 .31.1.1 油田生产系统的结垢问题概述 .31.1.2 油田可能发生结垢的地方 .31.1.3 油田结垢的危害 .31.2 注水井结垢概述 .41.2.1 注水井结垢问题概述 .41.2.2 注水井结垢危害及实例研究 .42 注水井结垢机理研究 .62.1 结垢机理理论研究现状 .62.2 油田结垢影响因素 .92.3 注水井结垢机理及影响因素 .112.3.1 碳酸盐结垢机理及影响因素 .122.3.2 硫酸盐结垢机理及影响因素 .122.3.3 其他沉积物结垢 .143 控垢除垢方法研究 .153.1 油田结
2、垢一般控制方法 .153.1.1 物理条件控制法 .153.1.2 从水中除去成垢物质 .153.1.3 避免不相容的水混合 .163.1.4 除垢剂控制法 .163.2 物理防垢技术 .163.2.1 物理法防垢机理分析 .163.2.2 物理法防垢技术 .173.3 化学防垢技术 .183.3.1 化学防垢机理分析 .183.3.2 化学法防垢技术 .194 注水井结垢预测方法研究 .204.1 结垢趋势预测模型 .204.1.1 推荐方法 Oddo-Tomson 饱和指数法 .20西南石油大学本科毕业设计（论文）24.1.2 其他方法 .214.2 用 Oddo-Tomson 饱和指数法
3、预测硫酸盐和碳酸盐结垢 .224.2.1 硫酸盐垢的饱和指数方程 .234.2.2 如何预测硫酸盐结垢 .254.2.3 碳酸盐垢的饱和指数方程 .264.2.4 如何预测碳酸盐结垢 .275 注水井结垢预测计算机程序设计 .285.1 程序设计工具 .285.2 用 Oddo-Tomson 饱和指数法预测注水井碳酸盐结垢计算机程序 .285.2.1 程序代码 .285.2.2 程序界面 .305.2.3 实例运算 .305.3 用 Oddo-Tomson 饱和指数法预测注水井硫酸盐结垢计算机程序 .325.3.1 程序代码 .325.3.2 程序界面 .345.3.3 实例运算 .346 结
4、论与建议 .356.1 主要结论 .356.2 对今后工作地建议 .36致 谢 .38参考文献 .39西南石油大学本科毕业设计（论文）31 绪 论1.1 油田结垢概论1.1.1 油田生产系统的结垢问题概述在油气田生产过程中，油、气、水和泥浆是都需要经过底层或管道运输的流体，当诸如温度、压力、酸碱度等条件发生变化时，在底层通道或传输设备中都有可能产生油垢、水垢或泥垢。在油、气和泥浆中，或多或少含有水，特别是油气田开发后期的增产注水过程中含水量越来越多。含水量的增加以及压力、温度等条件的变化，或者液体与液体、液体与固体及注入水与地层水的不配伍，这些因素常使油田产生无机垢。大量的无机垢产生给油田的正
5、常生产带来巨大危害。1.1.2 油田可能发生结垢的地方研究表明只要有油、气、水和泥浆流过的地方都可能结垢。从油气田勘探开发的整个过程和地层结构来看，这些地方包括：油、气、水储集层的空隙间、裂缝间及岩缝间；井下泵体内，井下钻具内，井筒、套管、抽油杆等，井下钻采设备的流体传输通道周围的地层喉道处；油井、注水井井口集输管汇，油气水分离设备、地面油气传输管线，油气集输管线，储运设备注水系统管线；水套炉，加热炉盘管和热水伴随管线及多井计量装置等。当结垢条件（物理、化学、热力学和流体力学）成熟时，这种可能就成为现实。最易结垢的地方也是最易发生垢堵、卡死和最易腐蚀、损坏设备的地方。人们普遍认为，流体通道（如
6、地层空隙，井筒输油管线和各种流体导管等）的截面大小、形状和内表形态以及特殊地段与是否结垢的严重程度有直接的关系。因此，依据垢的形成机理不难判断易结垢的地方，是那些截面的突然变化、形状突然改变、内表粗糙、地层裂缝处、管道拐弯处等。1.1.3 油田结垢的危害在长期的生产作业实践中，发现结垢的危害主要反映在两个方面，一是对通道的影响；二是对管道的腐蚀。具体表现在如下几个方面。(1)与水接触的设备管道内表面结垢后，往往还有粘泥附着管道内表面，可能造成不同程度的堵塞和管道腐蚀。西南石油大学本科毕业设计（论文）4(2)结垢往往使管线的截面积变小，设备的处理能力降低，必然增加输液能力或处理费用，这样既出现减
7、产，又增加成本。(3)地下岩层和油气通道也会产生水垢和污染物堵塞的麻烦，造成成本上升，甚至使油气井停产，造成较大的经济损失。(4)注水系统发生水垢堵塞问题时，垢物和污染物、盐类、氧化铁等粘结在一起，造成注水压力上升，流量下降，增加能耗并降低生产能力。(5)在气田使用电潜泵排水采气时，垢会使泵效率下降，增加维修时间和生产成本。(6)水套炉中结垢后不仅降低热效率，浪费能源，而且直接影响正常生产甚至停产。(7)化学结构经常造成生产损失或油、气井的报废，沉积物会堵塞井眼、油管、阀门，井下泵也会发生堵塞，地面管线及设备的运转受到限制。(8)最为严重的是，当垢物堵塞和腐蚀管道时，压力增加可能出现管道爆裂现
8、象，造成不良后果。1.2 注水井结垢概述1.2.1 注水井结垢问题概述通过第一节内容的分析我们知道在油气田生产中结垢现象是普遍存在的，是凡和流体接触的生产设备或地层在一定的条件下都有结垢的可能性。结垢的部位广泛且危害性很大。本文主要针对注水井的结垢实际情况，对油田注水井结垢的成因、机理、除垢方法及预测模型进行全面的分析和研究。注 水 井 是 用 来 向 油 层 注 水 的 井 。 在 油 田 开 发 过 程 中 ， 通 过 专 门 的 注 水 井 将 水注 入 油 藏 ， 保 持 或 恢 复 油 层 压 力 ， 使 油 藏 有 较 强 的 驱 动 力 ， 以 提 高 油 藏 的 开 采 速度
9、和 采 收 率 。 由 于 注 水 井 直 接 和 流 体 解 除 因 此 它 也 是 油 田 生 产 过 程 中 最 容 易 产 生垢 的 地 方 。 注 水 井 结 垢 的 机 理 很 复 杂 ， 受 很 多 因 素 影 响 ， 本 文 将 在 以 后 的 章 节 中具 体 介 绍 。1.2.2 注水井结垢危害及实例研究结垢会给注水带来严重的危害，降低注水系统效率,增加修井次数，腐蚀注水管线，堵塞油层,使注水压力不断上升, 损坏注水设备, 缩短油水井的免修期, 严西南石油大学本科毕业设计（论文）5重的造成油水井报废。以下是几个由于注水井结垢而给油田生产造成危害的典型例子。大庆榆树林油田注入水中钙离子和碳酸氢根离子浓度较高，在注入水过程中，随着注入水由地面进入地层，温度及流速均发生改变，导致注水系统结垢现象非常严重。根据现场作业测量，油管平均年结垢达 3.68mm 厚，结垢导致的地层堵
