油田污水结垢机理及除垢防垢技术简介PPT文档格式.ppt
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以以胜胜利利油油田田为为例例,目目前前胜胜利利油油田田油油井井综综合合含含水水平平均均高高达达92,油油井井产产出出液液中中钙钙、镁镁离离子子和和碳碳酸酸根根离离子子浓浓度度偏偏高高,有有些些甚甚至至超超过过500mg/L,处处于于严严重重过过饱饱和和状状态态。
因因此此胜胜利利油油田田许许多多油油区区的的集集输输系系统统内内结结垢垢现现象象十十分分严严重重。
下下表表为为结结垢垢较较严严重重的的胜胜利利油油田田纯纯梁梁首首站站(梁梁家家楼楼外外输输水水及及纯纯化化外外输输水水)的的离离子子分分析析结结果果。
从从表表中中可可以以看看出出,这这两两部部分分外外输输水水中中钙钙离离子子浓浓度度均均在在400mg/L以以上上,同同时时碳碳酸酸氢氢根根离子和硫酸根离子浓度也很高。
离子和硫酸根离子浓度也很高。
项目目检测结果(果(mg/l)项目目检测结果(果(mg/l)梁家楼外梁家楼外输纯化外化外输梁家楼外梁家楼外输纯化外化外输CL12054.2112320.29Na+Ka7526.807705.51SO4297.5569.40Mg288.3579.33OH0.000.00Ca2439.96442.30CO320.000.00总铁4.004.80HCO3909.44908.59pH值6.726.71矿化度化度21110.3121530.22胜利油田纯梁首站外输水离子分析结果胜利油田纯梁首站外输水离子分析结果结垢对油田油气集输系统的危害:
结垢对油田油气集输系统的危害:
(1)油油气气集集输输系系统统中中的的水水垢垢沉沉积积会会大大大大降降低低设设备备传传热热效效果果,严重时会引起堵塞,必须及时进行清洗作业。
严重时会引起堵塞,必须及时进行清洗作业。
(2)结结垢垢会会引引起起设设备备和和管管道道局局部部垢垢下下腐腐蚀蚀,并并且且为为SRB细细菌菌的的繁繁殖殖提提供供有有利利条条件件。
同同时时,结结垢垢还还会会使使缓缓蚀蚀剂剂与与金金属属表表面面难难以以接接触触成成膜膜,大大大大降降低低缓缓蚀蚀效效果果,加加重重设设备备和和管管道的腐蚀,甚至引起腐蚀穿孔,使管道报废。
道的腐蚀,甚至引起腐蚀穿孔,使管道报废。
(3)水水垢垢沉沉积积还还会会降降低低水水流流截截面面积积,增增大大水水流流阻阻力力和和输输送送能能量。
量。
以上各方面综合作用的结果会造成集输系统内清洗作业频以上各方面综合作用的结果会造成集输系统内清洗作业频繁和站内管道更换频繁,严重影响到油田的正常生产秩序,繁和站内管道更换频繁,严重影响到油田的正常生产秩序,大大增加油田的生产成本。
仍以胜利油田为例。
胜利油田大大增加油田的生产成本。
胜利油田某些油区的集输管道内平均结垢速度达到某些油区的集输管道内平均结垢速度达到25mm/月,为了月,为了防止垢层堵塞管道,必须平均每月进行一次酸洗。
这不仅防止垢层堵塞管道,必须平均每月进行一次酸洗。
这不仅影响了正常生产,而且会加速管道的腐蚀,缩短管道的使影响了正常生产,而且会加速管道的腐蚀,缩短管道的使用寿命。
因此,如何经济有效地解决油气集输系统的结垢用寿命。
因此,如何经济有效地解决油气集输系统的结垢问题已成为各油田普遍关注的重要课题和迫切需要解决的问题已成为各油田普遍关注的重要课题和迫切需要解决的生产问题。
生产问题。
二、油田水结垢机理二、油田水结垢机理1、结垢机理、结垢机理油气生产过程中常见的结垢机理主要有四种:
油气生产过程中常见的结垢机理主要有四种:
(1)不配伍混合不配伍混合不不配配伍伍的的注注入入水水和和地地层层水水混混合合可可引引起起结结垢垢。
在在二二次次采采油油和和提提高高采采收收率率注注水水作作业业过过程程中中经经常常将将处处理理后后的的油油田田采采出出水水或或海海水水回回注注到到储储层层中中。
当当回回注注水水水水质质与与地地层层水水水水质质不不相相容容时时,就就会会发发生生结结垢垢。
海海水水一一般般富富含含硫硫酸酸根根离离子子,而而地地层层水水含含二二价价阳阳离离子子Ca2+和和Ba2+,因因此此,当当海海水水与与地地层层水水混混合合时时会会产产生硫酸钙、硫酸钡等垢。
生硫酸钙、硫酸钡等垢。
n在在生生产产实实践践中中发发现现,有有时时当当清清水水与与采采出出水水混混注注时时结结垢垢明明显显加加重重,这这也也是是由由于于所所注注入入的的清清水水与与采采出出水水水水质质不不配配伍伍而而引引起起的的。
由由此此可可见见,在在对对采采出出水水进进行行回回注注之之前前必必须须将将其其处处理理至至合合格格水水质质标标准准。
在在钻钻井井液液、完完井井液液应应用用中中亦亦需需考考虑虑结结垢垢问问题题,因因为为高高密密度度盐盐水水完完井井液液与与地地层层水水不不相相容容会引起硫酸钙垢沉淀。
会引起硫酸钙垢沉淀。
(2)自动结垢自动结垢油油藏藏内内水水与与油油共共存存,各各种种采采油油工工艺艺的的实实施施不不可可避避免免地地导导致致平平衡衡状状态态的的改改变变。
如如果果这这些些变变化化使使得得流流体体组组分分超超过过某某种种矿矿物物质质溶溶解解度度的的极极限限,则则会会形形成成结结垢垢沉沉积积,这这种种现现象象称称为为自自动动结结垢垢。
硫硫酸酸盐盐或或碳碳酸酸盐盐结结垢垢会会因因井井筒筒内内压压力力、温温度度的的变变化化或或由由于于井井下下流流动动受受到到阻阻碍碍而而沉沉积积。
高高矿矿化化度度盐盐水水的的温温度度较较大大幅幅度度下下降降会会形形成成氯氯化化钠钠(卤卤化化物物)。
另另外外,当当含含有有酸酸气气的的采采出出流流体体形形成成碳碳酸酸盐盐结结垢垢沉沉积积时时,开开采采过过程程中中压压力力下下降降会会使使流流体体脱脱气气,从从而而提提高高pH值值,使使结结垢加剧。
垢加剧。
(3)蒸发引起结垢蒸发引起结垢结结垢垢还还与与采采油油生生产产过过程程中中同同时时产产出出烃烃类类气气体体和和地地层层盐盐水水有有关关。
随随着着生生产产管管柱柱中中静静水水压压力力的的减减小小,烃烃类类气气体体的的体体积积增增大大,温温度度较较高高的的盐盐水水发发生生蒸蒸发发,从从而而使使剩剩余余水水中中溶溶解解离离子子的的浓浓度度超超过过矿矿物物质质的的溶溶解解度度而而引引起起结结垢垢。
这是在高温高压井中形成卤化物结垢的常见原因。
(4)气驱或化学驱引起结垢气驱或化学驱引起结垢利利用用二二氧氧化化碳碳驱驱进进行行二二次次采采油油可可能能引引起起垢垢沉沉积积。
因因为为含含有有二二氧氧化化碳碳的的水水会会变变为为酸酸性性,并并溶溶解解地地层层中中的的方方解解石石(碳碳酸酸钙钙)。
当当生生产产井井周周围围地地层层压压力力下下降降时时,二二氧氧化化碳碳会会脱脱离离溶溶解解,于于是是碳碳酸酸钙钙会会在在射射孔孔孔孔眼眼和和近近井井眼眼的的地地层层孔孔隙隙中中沉沉积积沉沉淀淀,而而近近井井眼眼环环境境产产生生结结垢垢将将使使压压力力进进一一步下降,从而形成更多的沉淀。
步下降,从而形成更多的沉淀。
在在化化学学驱驱中中注注入入地地层层的的化化学学药药剂剂也也可可能能引引起起水水垢垢沉沉积积。
碱碱驱驱中中注注入入的的碱碱液液与与岩岩石石作作用用会会使使pH值值、离离子子组组分分及及温温度度和和压压力力改改变变,可可引引起起碳碳酸酸盐盐、硅硅酸酸盐盐、氢氢氧氧化化物物沉沉淀淀。
注蒸汽驱油过程中也常有硫酸钙、碳酸钙垢沉积。
2、结垢分类、结垢分类根根据据结结垢垢层层沉沉积积的的机机理理,可可将将结结垢垢分分为为颗颗粒粒污污垢垢、结结晶晶污污垢、化学反应污垢、腐蚀污垢、生物污垢及凝固污垢。
垢、化学反应污垢、腐蚀污垢、生物污垢及凝固污垢。
(1)颗粒污垢颗粒污垢即即悬悬浮浮于于流流体体中中的的固固体体微微粒粒在在换换热热表表面面上上的的积积聚聚。
这这种种污污垢垢也也包包括括较较大大固固态态微微粒粒在在水水平平换换热热面面上上因因重重力力作作用用而而形形成成的沉淀层,即所谓沉淀污垢和其它胶体微粒的沉积。
的沉淀层,即所谓沉淀污垢和其它胶体微粒的沉积。
(2)结晶污垢结晶污垢指指溶溶解解于于流流体体中中的的无无机机盐盐在在换换热热表表面面上上结结晶晶而而形形成成的的沉沉积积物物,通通常常发发生生在在过过饱饱和和或或冷冷却却时时。
油油气气集集输输系系统统中中管管内内壁壁所结出的碳酸钙和硫酸钙垢层即为典型的结晶污垢。
所结出的碳酸钙和硫酸钙垢层即为典型的结晶污垢。
(3)化学反应污垢化学反应污垢即即在在传传热热表表面面上上进进行行的的化化学学反反应应所所产产生生的的污污垢垢。
传传热热面面材材料料不不参参加加反反应应,但但可可作作为为化化学学反反应应的的一一种种催催化化剂剂。
例例如如,在在石石油油加加工工过过程程中中,碳碳氢氢化化合合物物的的裂裂解解和和聚聚合合反反应应若若含含有有少少量量杂杂质质,则则可可能能发发生生链链反反应应,从从而而导导致致表面沉积物形成。
表面沉积物形成。
(4)腐蚀污垢腐蚀污垢即即具具有有腐腐蚀蚀性性的的流流体体或或者者流流体体中中含含有有的的腐腐蚀蚀性性杂杂质质腐腐蚀蚀换换热热表表面面而而产产生生的的污污垢垢。
通通常常,腐腐蚀蚀的的程程度度取取决决于于流体的成分、温度及流体的成分、温度及pH值。
值。
(5)生物污垢生物污垢除除海海水水冷冷却却装装置置以以外外,一一般般生生物物污污垢垢均均指指微微生生物物污污垢垢。
生生物物污污垢垢可可产产生生粘粘泥泥,而而粘粘泥泥反反过过来来又又为为生生物物污污垢垢的的繁繁殖殖提提供供了了条条件件。
这这种种污污垢垢对对温温度度很很敏敏感感,在在适适宜宜的的温度条件下,生物污垢可生成较厚的污垢层。
温度条件下,生物污垢可生成较厚的污垢层。
(6)凝固污垢凝固污垢指指流流体体在在过过冷冷的的换换热热面面上上凝凝固固而而形形成成的的污污垢垢。
例例如如当当水水温温低低于于冰冰点点时时会会在在换换热热表表面面上上凝凝固固成成冰冰。
温温度度分分布布的均匀与否对这种污垢影响很大。
的均匀与否对这种污垢影响很大。
对对于于油油气气集集输输系系统统而而言言,最最常常见见的的污污垢垢类类型型是是结结晶晶污污垢,在某些情况下,还可能有颗粒污垢及生物污垢。
垢,在某些情况下,还可能有颗粒污垢及生物污垢。
4、结垢的影响因素、结垢的影响因素在在垢垢的的形形成成过过程程中中,溶溶液液过过饱饱和和状状态态、结结晶晶的的沉沉淀淀与与溶溶解解(晶晶体体表表面面自自由由能能)、溶溶液液与与表表面面的的接接触触时时间间等等是是关关键键因因素素。
其其中中过过饱
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