完整版注水系统结垢影响因素研究毕业设计.docx
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完整版注水系统结垢影响因素研究毕业设计
高等继续教育
毕业设计(论文)
题目注水系统结垢影响因素研究
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摘要
结垢与防垢是油田注水开发中所遇到的重要问题之一,结垢往往会降低供、注水管道和油管的流量,引起地面设备和设施的磨损或堵塞,甚至堵塞注水流经的地层孔道,造成产能下降。
本文综述了大庆油田注水系统的成垢的研究概况,分析了结垢类型及成垢的原因、危害及防垢措施和除垢措施,结合采集的数据及实验进行研究,对结垢情况做了进一步的分析,结果表明大庆采油厂所有注水都有碳酸钙结垢的倾向;使用清水和污水是不相溶的两种水,混合使用会产生较为严重的碳酸钙结垢,特别是当清水量在30%~80%之间是碳酸钙结垢倾向教大。
若采用清水污水交替注入方式,有时易为硫酸盐还原菌的繁殖提供适宜温度,当杀菌质量浓度不够时,易在井底产生FeS垢;注水中总铁量高,且浅井中的水有一定量的氧,在铁细菌与溶解氧的作用下,易在供水管线中产生含Fe(OH)3和Fe2O3的混合物垢。
关键字:
油田注入水;结垢机理;影响因素;预测
前言4
第1章概述5
1.1本文研究的背景及意义5
1.2国内外油田结垢状况5
1.3本文的研究内容6
第2章油田水结垢综述7
2.1油田水结垢的原因7
2.2油田结垢的危害8
2.3油田水结垢防治措施9
2.3.1防垢措施9
2.3.2除垢措施10
第3章油田常见水垢类型及影响因素11
3.1碳酸钙垢及其影响因素12
3.1.1碳酸钙垢12
3.1.2影响因素12
3.2碳酸镁垢13
3.3硫酸钙垢及其影响因素14
3.3.1硫酸钙垢14
3.3.2影响因素14
3.4硫酸钡垢及其影响因素15
3.4.1硫酸钡垢15
3.4.2影响硫酸钡垢的因素15
第4章大庆油田采油厂结垢及结垢预测16
4.1大庆采油一厂结垢预测16
4.1.1碳酸钙结垢预测16
4.1.2硫酸钙结垢预测16
4.2大庆采油二厂结构趋势预测17
4.2.1碳酸钙结垢趋势预测17
4.2.2硫酸钙结垢趋势预测17
4.3大庆采油三厂结垢预测趋势17
4.3.1碳酸钙结垢预测17
4.3.2硫酸钙结垢预测18
4.4大庆采油四厂结垢趋势预测18
4.4.1碳酸钙结垢趋势18
4.4.2硫酸钙结垢预测18
4.5大庆采油五厂结垢预测18
4.5.1碳酸钙结垢预测19
4.5.2硫酸钙结垢19
第5章实验结果及分析讨论20
5.1其它影响因素20
5.1.1温度的影响20
5.1.2压力的影响21
5.1.3PH值的影响21
5.1.4流速的影响21
5.2清水污水混注时结垢原因分析21
5.3含铁混合物结垢22
5.3.1含铁化合物垢样22
5.3.2铁细菌23
结论24
参考文献25
致谢26
前言
结垢是油田注水过程中的一个常见的破坏性问题。
所谓结垢是指定条件下从水中析出的物质,通常是无机物质而且溶度积很小,结垢可能发生油田水系统的任何位置。
注入水中HCO3-、Ca2+浓度较高,在注水过程中,随着注入水由地面进入地层,温度及流速均发生改变,导致注水系统和地层结垢现象非常严重。
严重影响油田的开发效果。
油田中最常见的垢是碳酸钙,硫酸钙垢,硫酸钡垢,硫酸锶垢。
通常把腐蚀产物(如碳酸亚铁,硫化亚铁,氢氧化铁和三氧化二铁等)以溶解度大,含量高,在一定条件下析出盐也包括在内。
影响结垢的因素很多,最重要的是水质成分。
还包括温度,压力,注入水的ph植及盐的矿化度等因素。
对注水系统的结垢问题的预测问题是关键性的问题,预测油田系统的结垢趋势,判断结垢趋势的程度或结垢的可能性,并有效地预防与控制结垢,是采油工艺和油气水处理工艺中不可忽视的研究课题。
根据大庆不同采油厂的水垢样的分析及结垢的主要成分,我们将对大庆不同采油厂碳酸钙垢及硫酸钙垢做主要的预测几分析,通过分析比较不同采油厂的结垢情况,预测大庆采油区的结构程度及概况。
总之,生产中的许多问题都是由水垢引起的,因而我们要及时的对其结垢情况进行预测和分析,从而有效的控制水垢。
这对于任何一个高效注水设施来讲都是一个首要的课题!
第1章概述
1.1本文研究的背景及意义
油田水的结垢类似原油的结蜡,是油田生产中不可避免的要遇到的问题,这个问题随着油田产水的增加而变得越来越突出。
大庆油田注入水中HCO3-、Ca2+浓度较高,在注水过程中,随着注入水由地面进入地层,温度及流速均发生改变,导致注水系统和地层结垢现象非常严重。
根据现场作业测量,油管平均年结垢达3.68mm厚,结垢导致的地层堵塞使注水井吸水能力下降,严重影响该油田的开发效果。
油田油水系统一旦产生结垢沉积,将引起一系列问题,其危害是相当大的。
结垢为SRB的繁殖提供了极其有利的条件,结垢部位往往腐蚀比较严重,而且极易发生点蚀;结垢使缓蚀剂与金属表面难接触成膜,因而达不到应有的缓蚀效果;结垢会降低供注水管道和油管的能量,严重时还会引起管道的堵塞。
预测油田系统的结垢趋势,判断结垢趋势的程度或结垢的可能性,并有效地预防与控制结垢,是采油工艺和油气水处理工艺中不可忽视的研究课题。
大庆油田注水系统中,有些区域的供水管线、注水井井筒管线及井底已出现了结垢现象.沉积在供水管线内表面的棕红色粉末垢及注水井井筒内表面的浅灰色致密片状垢,使管线内径变小,降低了水流截面积,增大了水流阻力和输送能量.黑色残渣垢沉积在注水井井底,造成了注水管道的堵塞,注水压力升高,影响了注水效率.另外,管线结垢引起了严重的垢下腐蚀、结垢和腐蚀促使大量的管线无法正常使用,管线多次穿孔,影响了原油的正常生产。
为了防止结垢、维持正常的生产,必须对注水系统的结垢现象进行研究。
1.2国内外油田结垢状况
注水采油时最常碰到的垢盐是碳酸钙垢、硫酸钙垢,另外还有硫酸钡垢和硫酸锶钡。
根据结垢部位不同,分为地层垢、近井垢、井筒垢、设备垢。
由于油田结垢对原油生产的种种不利影响,油田防垢除垢问题在国内外均引起极大重视。
国内外几个油田的结垢状况可参见表1-1。
表1-1国内外几个油田结垢状况
项目成垢离子
Ca2+
Ba2+
Sr2+
HCO3-
SO42-
总矿化度
主要结垢物
美国默奇森
地层水
212
42
42
960
〈5
23857
CaCO3CaSO4BaSO4SrSO4
注入水
396
-
-
73
2820
英国北海
地层水
1100
210
230
250
〈1
45841
CaCO3BaSO4
SrSO4
注入水
450
-
9
170
2300
长庆马岭
地层水
6558
1271
199
-
112705
BaSO4SrSO4
CaSO4CaCO3
注入水
67
-
-
-
1051
青海尕斯库勒
地层水
2000
-
-
300
1600
200000
CaCO3
CaSO4
注入水
22
-
0.23
100
28
塔里木轮南
地层水
9195
-
-
353
66
209160
CaCO3
注入水
30
-
1
118
130
500
吐哈丘陵
地层水
58
-
-
1512
159
6763
CaCO3
注入水
60
-
-
125
65
1.3本文的研究内容
结垢与防垢是油田注水开发中所遇到的重要问题之一,结垢往往会降低供,注水管道和油管的流量,引起地面设备和设施的磨损或堵塞,甚至堵塞注水流经的地层孔道,造成产能下降。
本文综述了大庆油田注水系统的成垢的研究概况,分析了结垢类型及成垢的原因、危害及防垢措施和除垢措施,重点讨论了油田水质和水垢的分析方法,结垢趋势预测的原理及计算方法,并简述了油田注入水中的混合注入结垢的情况,指出了纯在的问题和解决问题的可能途径。
大庆采油厂注水系统的结垢问题,在详细的分析注水水质和垢样的基础上,对结垢情况进行了探讨和重点计算,结果表明大庆采油厂所有注水都有碳酸钙结垢的倾向;使用清水和污水是不相溶的两种水,混合使用会产生较为严重的碳酸钙结垢,特别是当清水量在30%-80%之间是碳酸钙结垢倾向教大。
若采用清水污水交替注入方式,有时易为硫酸盐还原菌的繁殖提供适宜温度,当杀菌质量浓度不够时,易在井底产生FeS垢;注水中总铁量高,且浅井中的水有一定量的氧,在铁细菌与溶解氧的作用下,易在供水管线中产生含Fe(OH)3和Fe2O3的混合物垢。
第2章油田水结垢综述
2.1油田水结垢的原因
碳酸钙是一种重要的成垢物质,也是油田开发生产中的最常见的无机垢,在油田水中的溶解度很小。
在污水中加入PH调整剂,改变酸碱度,破坏其化学平衡,可使碳酸氢根离子不断理解为碳酸根和氢离子,大量的碳酸根和钙离子反应生成碳酸钙沉淀,三价铁离子生成氢氧化铁沉淀,利用高分子絮凝剂的网捕卷集作用,是沉淀物与污水中的悬浮固体等一同快速沉降,从系统中排出,便可除去水中的结垢因子,使其处于介稳区而控制结垢。
反应如下:
Ca2++2HCO3--→CaCO3↓+CO2↑+H2O
OH-+HCO3--→CO32-+H2O
Ca2+(Mg2+)+CO32-→CaCO3↓(MgCO3↓)
Ca(HCO3)2→CaCO3↓+CO2↑+H2O
污水的酸碱度对金属的腐蚀和污水结垢影响较大,随着PH值上升,由于H+浓度降低,氢的去极化作用减弱,会降低腐蚀速度,但结垢倾向增加。
由于污水中含有大量的HCO32-,有利于形成CaCO3或MgCO3,晶格生长理论认为,当Ca2+溶度积远小于CaCO3的溶度积时,就可能产CaCO3沉淀而结垢。
但碳酸钙有时呈饱和状态却并不结垢,这是由于纯在介稳区。
出现介稳区的原因是晶核的生长过程受水中离子或粒子的扩散作用的影响,或者受到传质过程控制。
若盐类在水中的溶解度
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