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1、巍黝黔一 黔咳永结垢卿题及防垢技术研究进展王亭沂中石化胜矛,油田分公司技术检测中心油气田开发过程中,油气藏中的流体 油、气、水从油气层中流出,由干温度、压力和油气水平衡状态的变化,容易在地下储层、采油井井筒、套管、生产油管发生无机盐类的沉积,生成垢,结垢现象的发生 堵塞油田管线,将给生产带来不利影响,使 产能降低,能耗增大,不能正常连续操作,甚至停产。目前,油气集输系统的结垢问题 已经成为我国各油田普遍存在的问题。就 胜利油田为例,目前胜利油田油井综合含水高达,油田采出液中,和,浓度偏高,有的甚至超过,处于严重过饱和状态。表 为结 垢较为严重的某站离子分析结果,从表中可以看出,该站水体矿化度较
2、高,且含有较高浓度的,离子,同时 离子浓度也较高,在温度变化影响下,极易生成碳酸钙、碳酸镁以及碳酸镁钙等复合垢样。一、结垢机理 油气生产开发过程中常见的结垢机理主要有四种 不配伍混合 不配伍的注入水和地层水混和可引起结垢。在二次采油和提高采 收率注水作业过程中经常将处理后的油田 采出水或海水注入储层中,海水一般富含硫酸根离子,而地层水多含钙离子、镁离子,因此当两种不同性质的水混合时发生化学反应,生成硫酸钙、硫酸镁等垢自动结垢 油藏内水与油共存,各 种采油工艺的实施不可避免的导致平衡状 态的改变。如果这种变化使得流体组分超 过某种矿物质的溶解度极限,就会形成结 垢沉积硫酸盐和碳酸盐会在开发过程中
3、一 由千压力温度的变化,或者流动受到阻碍而沉积,高矿化度盐水的温度大幅下降会导致卤化物结晶沉淀。当含有酸气的采出液形成碳酸盐结垢沉淀时,开采过程中压力下降会使流体脱气,从而提高值,导致自动结垢加剧。蒸发引起的结垢 结垢还与开采过程中同时产生的烃类气体和地层盐水有关。一 随着生产管柱中静水压力的减小,烃类气一 体的体积增大,温度较高的盐水发生蒸发,从而使得剩余水中溶解离子的浓度超过矿一 物质的溶度积而引起结垢。一 气驱或化学驱引起结垢 利用二氧化一 碳驱进行二次采油时,含有二氧化碳的水 体为酸性,与溶解地层中的方解石形成动态平衡,当周围地层压力下降时,二氧化碳会脱离溶解,于是碳酸钙等沉淀产物就会
4、 在射孔井眼和近井眼的地层孔隙中形成结垢,产生的结垢问题使压力进一步下降,从 而形成更多的垢样沉积化学驱中注入的碱液与地层作用会使值,离子组分以及 温度压力发生变化,可引起碳酸盐、硅酸盐、氢氧化物结垢,注蒸汽驱油过程中高温高压也会使硫酸钙,碳酸钙发生结垢沉积。二、国内油田防垢技术进展、化学法防垢 化学防垢机理化学法防垢主要是通过 稀释和加入化学阻垢剂的方法阻止或减少无机盐在溶液和流体通道管壁上的结晶沉淀。常见的典型化学阻垢技术为加酸或表胜利油田某站外输水离子分析结果单位注入二氧化碳防止碱性垢在油田水中加人适量的硫酸或盐酸等酸液,将水的 值降至一,这样可以防止碱性垢的生成,但是对于一般油田水来说
5、,由干水 质不易测算,因此难以确定使值调整至合适范围所加酸量,这也成为加酸防垢的局限性加入二氧化碳防止碱性垢是通过注入二氧化碳溶人水中使水体变成弱酸 性,从而防止碱性垢的生成,况且即使二 氧化碳过量也不至于引起酸过和值下降过大,还可以将过的二氧化碳循环 利用,但是在高温系统中注入大的二氧化碳反而破坏平衡,使得碳酸钙的结垢速 度增大,影响防垢效果。加入阻垢剂防止结垢问题在可能产生垢的各种液流中加入鳌合型阻垢剂或抑制型阻垢剂,可以 有效防止垢的生成。年代以来发展的聚 合物阻垢剂,防垢效果好,热稳定性优良,无毒,与其他药剂相容性好,而且 兼有优异的缓蚀及其它性能,所以发展很快。目前,化学阻垢剂在各油
6、田使用较普 遍,研究更经济有效的新型防垢剂已成为国内外油田防垢技术研究的一个重要方向。然而投加化学阻垢剂法也有其局限性,那就是对于矿化度较高的油田水,化学阻垢 剂的防垢效果会大大降低,投加量如不合 适会给油田水造成二次污染,增大采出水处理难度。、物理法防垢 物理法防垢是通过某种作用阻止无机 盐沉积于系统壁上,同时允许无机盐在溶液中形成晶核甚至结晶,但要求这种结晶悬浮于溶液中而不粘附干系统的器壁上。几种常见的物理法防垢技术有晶种技术 其原理是用晶种来创立一个极大的表 面以利于无机盐结晶。晶种可用某些能生成垢的无机盐材料或不溶于水的别的材料,只要求结晶首先在这些材料上发生即可。然而当接近晶壁的溶液
7、过饱和度很高时,用这种技术阻垢就比较困难。超声波处理一韶声沈防垢一般采用间接处理液流的 方法。该技术可使结垢明显降低,处理费用显著下降。同时处理后的液流中结晶颗粒尺寸变小,与地层孔壁和金属管柱表面的 粘附程度明显减弱。从目前的使用情况看,采用超声波包括声场在内的强大的物理场 来抑制结垢是今后的发展方向。磁防垢技术 该法起于剪 芥联傅里的最杏各呼 性和电磁铁设备防垢。如中原油田采油二厂一一采用美国国际公司生产的一以型流体磁力电池进行防垢就取得了良好的经济效益。然而磁防垢效 果也与含盐量有关,含盐量越高,防垢效果 越差。从国内外有关资料来看,磁防垢技术 适宜于含盐量低于的水溶液。高频及射频防垢技术
8、高频防垢技术的原理是在高频电场作 用下,水中离子极化,使成垢晶体发生畸 变,同时在高频振荡过程中,使水中大颗粒晶体破碎,从而起到防垢作用。大庆油田在 使用高频防垢技术后,有效地防止或减缓 了高温条件下掺水系统设备及管线的严重 结垢。然而,由于水分子的极化能障,限制了高频防垢技术的应用范围。为了克服这 一缺陷,大庆油田又研制开发了射频脉冲防垢技术,该技术利用高频脉冲叠加法来组合峰值转换能量,达到处理水中离子,软 化水的作用。该技术在现场试验中取得了 较理想的效果。、工艺法防垢工艺法防垢主要是通过改变垢物形成的外部条件来实现防垢。工艺法的具体措施有正确选用注水水源,确保注入水 与地层水在化学性质上
9、配伍。这就要求事 先对地层水进行必要的化学测试,掌握有关水性数据。控制油气井投产流速和生广压差,以减缓垢物生长和形成。使油气井底流压高于饱和压力。采用井下油嘴,使产液形成油包 水型乳状液。封堵采油井中的大小层段,采用有套层的装置及管柱。加深泵挂深度,把尾管下至油层 底部。具体实施时,以上工艺法措施各有利弊,应根据油田的实际情况酌情选用。总结通常油田水体性质多样,仅靠单一的防垢技术难以满足现实要求,现在防垢新 技术发展为多种技术共同使用,发挥各项技术优势,产生协同效应,增强防垢效果。改传统顺坡耕作为横坡耕作,修建水 平梯田,缩短坡长,减缓径流。这样,既可防治水土流失,又对高产稳产有好处。加大陡坡
10、地管理力度,加强退耕还林 还草。严格禁止新的陡坡开垦,对已开垦的 陡坡地,有步骤地逐步退垦还林还草。采伐林木必须合理,采伐后应及时完 成更新造林。同时采用先进的造林整地方式,防止“远看青山在,近看水土流。”加强开发建设项目的管理依水保法严格开发建设项目的水 保方案许可制度,严格建设项目的水保措 施必须与主体工程同时设计、同时施工、同 时投产使用的“三同时”制度,把开发建设 和生产建设项目中的人为水土流失降到最 低限度同时,依据省厅法规对开发建设项 目实施水土保持补偿制度,依法征收各项 规费,防止大范围人为水土流失发生,规范开发建设企业的水保行为。、加强领导,建立健全机构,全面规 划,综合治理
11、搞好水土保持,改善治理环境,必须全社会统一行动,全面规划,上下左右协 调,科学调整农、林、工业占地比例,按照 生态和社会经济需求,综合治理。水土保持工作涉及农、林、牧、水利、工业、交通等多个领域及第三产业。因此,要搞好水保工作,防止水土流失,必须加强领导,建立强有力的组织机构,协调解决各 部门对水土资源的合理开发利用,使水土 流失得到有效控制和全面治理。、科学种养、提高农民防治水土流失 的积极性实施水土保持措施的主力军是广大农 民群众,由此,各级政府应从实际出发,制 定优惠政策,充分调动山区广大农民种植、养殖的积极性,使他们充分利用当地水土 资源优势,大力种植经济作物和林木,做到 治理与开发并
12、重,既增强了群众的经济实力,又在无形中防止了水土流失。、加强矿山恢复治理力度,大力推 广科技成果矿山恢复治理是水土保持工作的重点,也是难点,但目前我国已经有很多成功治理矿山水土流失的成果,应大力推广科技 成果,用科学的治理方法来对付日益严重的矿山水土流失状况。六、认识及建议根据集输系统能耗特点,集输系统的 节能降耗应从系统着手,泵站布置、工艺的优化设计,尽可能降低集输能量消耗,同时利用末站有效剩余水头,集输站点设备,在 设计建站时就以利用效率高、稳定性能好、多功能合一的设施设备为设计思想,以减少集输系统能量的消耗。、采用新技术,改进系统工艺流程及 设备,使工艺流程与设备配置合理,系统优化运行。
13、、大力提倡节能的集输设计思想,它 是保证油气集输系统节能的基础。、优化工艺,提高集输系统的综合效益。嘴娜派替苹锐浦明素有长江“天然调供器”之称的洞 庭湖,世纪初面积广达事平方公一里,年缩减为平方公里,年缩为平方公里,年缩为 平方公里。年来,每年淤积在湖内的 泥沙亿吨,湖底普遍淤高一米,最 一大达一米,“八百里洞庭徒有虚名,把第一大淡水湖的桂冠供手让给了都 阳湖,而都阳湖湖面也同样由缩小到一了平方公里,调蓄能力明显下降。湖 北省素称“千湖之省”,年面积超过 平方公里的湖泊近仪汤个,总面积平方公里,年后,只剩下了个,湖面 锐减为平方公里。同样,“百湖之城”的武汉三镇,湖泊总量仅存个。还有江 苏省,几十年来因围垦湖面损失亦达以平方公里。因此,长江委水文局局长季学武 在年月日答记者问时指出,与 年相比,当时江湖盆可超蓄水亿立方米,可现在这些水都被挤到干流里来了,对 防洪堤构成了威胁,直至人民生命财产。综上所述,由于水土保持工作没有做 好,水土流失严重,致使河床淤高,成为长 江流域洪水泛滥的主要原因。因此,搞好水土保持工作,首先重在预防。一一
