三元复合驱集输系统结垢规律分析及防垢技术研究 2.docx
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三元复合驱集输系统结垢规律分析及防垢技术研究2
中国石油大学(北京)现代远程教育
毕业设计(论文)
三元复合驱集输系统结垢规律分析
及防腐技术研究
姓名:
朱光旭
学号:
920579
性别:
男
专业:
石油工程
批次:
1203
学习中心:
吉林松原奥鹏
指导教师:
郭小哲
2014年10月16日
三元复合驱集输系统结垢规律分析
及防腐技术研究
摘要
在三元复合驱(ASP)驱油的过程中,碱与油藏中的一些岩石矿物质发生反应,在采出液进入地面集输系统后,由于掺水伴热,破坏了原来体系平衡使得体系中的硅、泥沙、原油中的胶质沥青质等重质成分析出,沉积在集输管道,造成管道堵塞,给油田生产带来困难。
集输系统沉积物质地松软,与粘泥相似,不同于垢的坚硬,遇酸不分解,沉积速度快,难于清除。
本文通过对三元复合驱集输系统沉积物的成分和采出液水质进行分析,得出了碳酸盐和硅酸盐的沉积规律,研究开发了一种含有羧基、羟基、膦基、磺酸基和氨基的多功能基团分子抗沉积剂。
结果表明对硅酸盐沉积物的防垢率均在80%以上,且防垢率随温度的升高而降低。
关键词:
三元复合驱;集输系统;防垢;沉积物
目录
第一章概述1
1.1油田采油技术现状及研究发展的方向2
1.2三元复合驱技术研究发展现状3
1.3三元复合驱油过程中存在的问题4
1.4研究的目的意义及内容4
第二章沉积物的沉积机理及危害5
2.1沉积物产生的原因5
2.2沉积物的沉积机理6
2.3沉积物的危害7
第三章三元复合驱中沉淀物分析及结垢规律研究8
3.1三元复合驱集输系统沉积物分析9
3.2三元复合驱采出液水质分析10
3.3沉积规律研究11
第四章除垢及防垢技术的研究14
4.1除垢技术14
4.2防垢剂及防垢机理16
4.3本章小结17
第五章结论18
参考文献19
致谢20
第一章概述
三元复合驱是指碱(Alkali)、表面活性剂(Surfactant)和聚合物(Polymer)三种化合物混合所构成的一种技术。
三元复合驱自1977年首次公开报道以来,大量的研究表明,三元复合驱具有表面活性剂和聚合物驱共同的优点,既能提高驱油效率,又能提高波及体积,并且又能较大.度地降低表面活性剂的用量,从而使其具有技术经济可行性。
三元复合驱己成为大庆油田可持续发展的重要技术之一。
三元复合驱虽然具有驱油效果好,采收率高的特点,但在实施过程中也出现了一些新问题,如井筒及近井地带产生严重垢堵,经常造成卡泵停产,检泵周期缩短。
研究三元复合驱油井结垢机理,采用费用较低的化学清垢工艺措施是提高经济效益,完善三元复合驱配套工艺的紧迫而重要的工作。
1.1油田采油技术现状及研究发展的方向
在油田开发过程中,石油的开采过程分为三个阶段:
通常称利用油藏天然能量开采的采油方式称为一次采油,如溶解气驱、气顶驱,采收率通常为10%左右;而在一次采油后,通过注水或非混相注气提高油层压力并驱替油层中原油的驱油方式称为二次采油。
二次采油是指油田在利用天然能量进行开采和传统的用人工增补能量(注水、注气)之后,利用物理的、化学的、生物的新技术进行尾矿采油的开发方式。
这种驱油方式主要是通过注化学物质、注蒸汽、注气(混相)或微生物等,从而改变驱替相和油水界面性质或原油物理性质。
日前世界上己形成二次采油的四大技术系列,即化学驱、气驱、热力驱和微生物采油。
其中化学驱包括聚合物驱、表面活性剂驱、碱水驱及其复配的三元复合驱等;气驱包括混相或者部分混相的CO2驱、氮气驱、天然气驱和烟道气驱等;热力驱包括蒸汽驱、蒸汽吞吐、热水驱和火烧油层等;微生物采油包括微生物调剖或微生物驱油等。
[1]
二次采油后仍有60%~70%的原油残留在地下(储层中),需要用物理、化学以及其它技术方法采出,称为三次采油。
大庆油田自20世纪60年代以来,一直十分重视三次采油的基础科学研究和现场试验。
大庆油田在会战初期就已经提出,如果采收率提高1%,就相当于找到了1个玉门油田;如果提高5%,就相当于找到一个克拉玛依油田。
为此,在20世纪60年代初期,大庆油田就分别在萨中和萨北地区开辟了三次采油提高采收率试验区。
由于大庆原油属于石蜡基低酸值原油,开展表面活性剂驱难度很大,因此,20世纪80年代初,大庆油田开展了三次采油科技攻关。
1.2三元复合驱技术研究发展现状
三元复合驱是20世纪80年代初由国外率先提出的,它是在表面活性剂/聚合物三元复合驱、碱/聚合物三元复合驱的基础上发展起来的三次采油新技术。
三元复合驱集中体现了表面活性剂驱,碱驱及聚合物驱的特征,而且又充分发挥了三者之间的协同作用,充分提高了各种化学剂效率,并大幅度降低了化学剂尤其是表面活性剂的用量。
在国内,复合驱技术在室内研究、方案设计、不同类型油田试验技术配套、现场试验数量及效果等方面已走在世界前列。
大庆油田经过“七五”、“八五”和“九五”的科技攻关,三元复合驱技术取得了突破性进展,在不同井网、井距、不同性质的油层进行了五个先导性矿场试验,结果表明:
(1)三元复合驱可比水驱提高采收率20%OOIP左右,取得了较好的增油降水效果。
大庆油田先导性矿场试验的结果表明,三元复合驱可比水驱提高采收率20%OOIP左右,矿场试验的实际效果都好于数值模拟预测结果,即使在特高含水(含水100%)情况下,三元复合驱油技术仍具有很好的提高采收率效果。
[2~7]
(2)三元复合驱可大幅度降低含水,在扩大波及体积的基础上提高了驱油效率。
各矿场试验表明,三元复合驱中心井含水大幅度下降,最低值一般在40%~60%之间,其中杏二区西部三元复合驱矿场试验在水驱处于残余油条件下,中心井含水由100%下降到最低时的50.7%,下降了49.3%,充分说明三元复合驱是一种驱油效率很高的三次采油方法。
1.3三元复合驱油过程中存在的问题
三元复合驱可以提高采收率20%左右。
大庆油田自2006年开始大面积推广三元复合驱,到2008年将有3500口三元油井,产油量达1000万吨以上。
虽然三元复合驱具有很多优点,碱起到了较好的作用,但在有水循环驱替系统中,时时伴随结垢现象。
在三元复合驱油过程中,沉积物(垢)的产生主要是因为三元复合驱体系中的碱注入地层后,在与地层流体发生反应的同时也与岩石矿物发生反应,破坏原流体和岩石矿物间的平衡状态,产生各种垢盐,导致采出液中Ca2+和Mg2+浓度随pH值的增加而减少,油井出现严重结垢现象。
三元复合驱的硅酸盐垢的垢质坚硬,处理难度大,结垢日益严重,使得油田地面集输系统管线更换报废频繁,给油田生产带来困难,成为制约三元复合驱推广的瓶颈问题之一。
仅以大庆油田采油四厂28口井的三元试验站为例,在沉积高峰期,2个月集输管线沉积物达7~8mm,半年达20~30mm,管线内径逐渐变小,在计量间、中转站的容器因沉积物内容积变小,无法集输生产。
因此,分析三元复合驱集输系统垢样成分,研究结垢机理,以防护和消除沉积物对三元复合驱的应用和推广有着至关重要的作用。
1.4研究的目的意义及内容
油田在不同开采时期,沉积物都以不同的形式存在并影响油田的生产效率和生产成本。
在开采初期,油田油水系统的沉积物主要是以无机物为主的垢;在注水开采期,沉积物主要是以无机物、有机物和腐蚀产物为主的污垢;在三元复合驱举升、集输、处理系统,沉积物主要是以含硅胶体为主的不定型沉积物。
在三元复合驱采出液进入地面集输系统,由于掺水伴热,破坏了原来体系平衡使得体系中的硅、泥沙、原油中的胶质沥青质等重质成分析出,沉积在集输管道,造成管道堵塞。
三元复合驱技术系统沉积物产生,给油田地面集输系统带来生产困难。
集输管线沉积物的特点:
松软,与粘泥相似,不同于垢的坚硬,遇酸不分解,沉积速度快,清除费用极高(1万元/km)。
因此,沉积物成为制约三元复合驱推广的瓶颈问题之一。
因此,通过研究对三元复合驱集输系统沉积物组成进行分析,找出三元复合驱集输系统结垢机理与沉积物沉积规律研究,并将会扩大三元复合驱推广将为建设和谐持续发展的百年油田提供一份技术支持和保障。
[8~11]
第二章沉积物的沉积机理及危害
2.1沉积物产生的原因
当三元复合驱注入液进入地层后,形成一个新的、由三元驱替液—地层水—含溶解气原油—地层岩石组成的、相互作用的复杂体系。
一方面,碱剂NaOH中的Na+与地层岩石中的Ca2+和Mg2+交换,使地层中二价阳离子含量增加,这些二价离子及地层水中的二价离子与OH-,CO32+、表面活性剂磺酸盐、聚合物HPAM等作用形成沉淀。
另一方面,碱与岩石矿物发生反应,反应过程中产生的A1O2-,SiO32+离子将与阳离子结合而形成沉淀。
这些沉淀随产出液采出,交替沉积在泵筒、抽油杆、底部油管内壁上而形成垢。
2.2沉积物的沉积机理
在三元复合液驱油的过程中,碱与油藏中的一些岩石矿物质发生反应,打破地下液体原有的离子平衡。
随着采出液在井口的采出,由于在近井地带发生混流以及压力和温度的改变,形成的沉积物,不仅在油藏环境中产生,而且由于碱的溶蚀,导致矿物的剥蚀,分离,运移。
这些产物被油层中的流体挟带淤积,造成近井地带堵塞,井筒和地面集输系统结垢。
油田在不同开采时期,沉积物都以不同的形式存在并影响油田的生产效率和生产成本。
在开采初期,油田油水系统的沉积物主要是以无机物为主的垢;在注水开采期,沉积物主要是以无机物、有机物和腐蚀产物为主的污垢;三元复合驱结垢大致分为三个阶段,第一阶段为结垢初期,以钙垢为主,第二阶段为结垢中期,以钙垢和硅铝垢并存,第三阶段为结垢后期,以硅铝为主。
第一阶段为结垢初期,垢呈灰褐色板片状,较为疏松,垢的堆积速度较快,30小时内可达3~4mm,由泥和碎屑矿物团组成。
W(泥质)为50%~80%,碎屑矿物多呈不规则碎裂。
X衍射粉晶分析和红外光谱分析结果表明:
W(重晶石)为35%~50%,W(石英)为30%~35%,W(长石)为30%~50%,W(高岭石)为5%。
电子探针分析结果表明泥质中含W(SiO2)为9.45%,W(CaO)为13.71%和其它氧化物。
第二阶段为结垢中期,垢的致密程度增加,较细腻,呈白色致密状。
偏光镜下观察知,主要由细小的方解石、玉髓集合体组成,其中,W(CaO)为25.8%,W(SiO2)为22.3%,晶粒较第一阶段大,玉髓矿物略呈定向排列,泥质较第一阶段明显减少。
(W为重量百分率)。
第三阶段为结垢后期。
泵筒内出现了灰色淤泥附着,成分以SiO2为主,油管壁仍有片状垢,分析结果表明W(方解石)为31.7%,W(SiO2)为52.4%,垢中的W(SiO2)比第二阶段增加,采出液中P(Si2+)由289mg/L上升到430mg/L,但结垢速度逐渐减缓。
对于垢的形成过程,溶液过饱和状态,结晶的沉淀与溶解,与表面接触时间等是关键因素,其中过饱和度是结垢的首要条件。
而过饱和度除与溶解度有关外,还受热力学、结晶动力学、流体动力学等多种因素的影响。
2.3沉积物的危害
在三元复合驱举升、集输、处理系统,沉积物主要是以含硅胶体为主的不定型沉积物。
对于油田水无机结垢的主要类型、结垢机理、预测方法、防治措施前人做了大量工作,已经形成了完整理论和技术体系。
在三元复合驱采出液进入地面集输系统,由于掺水伴热,破坏了原来体系平衡使得体系中的硅、泥沙、原油中的胶质沥青质等重质成分析出,沉积在集输管道,造成管道堵塞。
三元复合驱技术系统沉积物产生,给油田地面集输系统带来生产困难。
沉积物造成的危害:
①因管线内径变小,回压增高,能耗增大;②仪表上有沉积物,计量失真,有的仪表7天被沉积物损坏。
③地面集输泵因压力高,漏失量大,增加生产成本;④地面自动控制系统(每套100多美元)易被沉积物损害,因自控设备更新换代快,无法找到原有配件修复,新旧仪器接口不匹配,造成系统瘫痪;⑤清除难;⑥清除沉积物需停产,减少产量,生产恢复到原有产量需很长时间。
因此,沉积物成为制约三元复合驱推广的瓶颈问题之一。
因此,对集输系统沉积物的处理应该以预防为主,以清除为辅。
第三章三元复合驱中沉淀物分析及结垢规律研究
不同油田由于地质结构、岩石矿物、地层流体及注入流体不同,沉积机理和沉积物成分也不相同。
在三元复合驱全过程中,不同的驱替阶段垢的外观和成分有很大变化。
为了进一步研究三元复合驱沉积物的沉积规律,掌握三元复合驱集输系统的沉积物沉积情况,首先对大庆油田采油四厂杏北三元复合驱试验区块的垢样进行了系统地分析测定。
针对现场结垢情况,选择了典型的,具有广泛代表性的三元垢,采用物理分析手段和化学分析方法结合现场工艺条件进行了系统的分析研究。
三元复合驱沉积规律研究是在分析三元复合驱沉积物的主要成分及采出液水质的离子组成的基础上,研究温度压力等条件对形成沉积物的各个阶段产生不同程度的影响,是进行结垢预测进而提出防垢措施的理论依据,对于解决生产难题、降低生产成本、提高经济效益有着非常重要意义。
3.1三元复合驱集输系统沉积物分析
为了更好的对油田维护和治理,我们需要对油田所形成的沉积物进行分析和研究,通过分析研究找出解决问题的办法,是油田能更好的持续稳定发展。
3.1.1主要仪器与试剂
(1)实验仪器
实验中用到的主要仪器见表3-1。
表3-1主要实验仪器
名称
生产厂家
原子吸收光谱YT-20L型
成都精析科技责任有限公司
箱式电阻炉(SX-5-12)
辽宁科达机械设备有限公司
电子天平
梅特勒—托利多仪器有限公司
pH值S-3C型数字式酸度计
江苏江分电分析仪器有限公司
(2)主要试剂
实验中用到的主要试剂见表3-2。
表3-2主要实验试剂
名称
纯度
生产厂家
盐酸
分析纯
哈尔滨化工化学试剂厂
硝酸
分析纯
哈尔滨化工化学试剂厂
碘化镉
分析纯
北京化工厂(二级)
可溶性淀粉
分析纯
北京红星化工厂
七水合硫酸亚铁
分析纯
天津市纵横兴工贸有限公司化工试剂厂
氟化氢铵
分析纯
丹东市联合致冷剂厂
三水合醋酸钠
分析纯
原天津南开化工厂
三水合硫酸铝
分析纯
天津市化学试剂三厂
溴水
分析纯
天津市瑞金特化学品有限公司
冰醋酸
分析纯
齐齐哈尔轻工学院试剂厂
聚丙烯酰胺(PAM)
—
现场提供
3.2三元复合驱采出液水质分析
对大庆油田采油四场采出液水质进行跟踪分析,其结果见图3-1。
图3-1采油四厂采出液水质分析
由图3-1可知,当溶液的pH≥10.01时,采+出体系中钙镁离子为零,硅含量上升;此时,影响体系中沉积物形成的主要因素是体系的温度、pH等;沉积物类型主要是硅酸盐或矿物盐沉淀,与前一阶段碳酸盐混合,对机采井影响很大。
3.3沉积规律研究
三元复合驱过程中的碱与油层水和矿物反应生成了氢氧化物垢、碳酸盐垢和硅铝垢,从对三元复合驱集输系统沉积物及采出液水质的分析来看,沉积物的主要成分为碳酸盐和硅酸盐。
因此,将主要针对这两种沉积物成分的沉积规律进行研究。
3.3.1碳酸盐的沉积规律
三元复合驱中由于碱的存在,使得驱油体系的pH值增高,岩面中的二氧化硅在高pH值的驱油体系中被大量溶解;同时,岩面中二氧化硅的溶解又会造成液体中Ca2+,Mg2+,Ba2+等二价金属阳离子及SiO42+浓度的增加,金属离子很容易与CO32-结合,从而形成垢物沉淀。
Ca2++CO32-→CaCO3↓
Mg2++CO32-→MgCO3↓
Ba2++CO32-→BaCO3↓
常温下,碳酸钙溶度积为2.9×10-9,在25℃,溶解度为0.053g/L。
CaCO3在水中的溶解度随温度的升高而降低,随压力的增大而增大。
在地面集输系统内,温度升高、压力下降、CO2释放等因素极易使CaCO3、MgCO3结晶、沉淀。
另外,表面接触时间越长沉积物越容易附着在管道等设备上。
在油田结垢环境中,管线内不光滑表面、已腐蚀表面附近易出现紊流状态,使局部过饱和度增大而产生结垢。
在地面集输系统中,输油管线及注水管线弯头、闸门的滞流区也容易出现结垢。
[12]
3.3.2硅酸盐的沉积规律
(1)硅酸的生成
当体系中溶液的pH值>13.4时,发生式:
SiO32-+H2O→H2SiO42-
反应,体系中的硅主要以H2SiO42-形式存在;
随溶液pH值的降低,发生式:
H2SiO42-+H2O→SiO(OH)3-+OH-
反应,体系中SiO(OH)3-的浓度不断地增大;
当pH=10.6时,发生式:
SiO(OH)3-+H2O→Si(OH)4+OH-
反应,生成Si(OH)4;随pH降低,Si(OH)4生成量增加。
单分子硅酸存在形式有三种:
H2SiO32-,SiO(OH)3-和Si(OH)4,且随溶液pH值不同硅的存在形式也不同。
(2)多聚硅酸的生成
硅酸很不稳定,在碱性条件下分子内通过缩合形成多硅酸,形成过程为:
Si(OH)4+2OH-→Si(OH)62-
(二聚硅酸)
(三聚硅酸)
……
聚合链继续下去,形成多聚硅酸
的球形颗粒。
硅垢的形成和解体是一个循环的过程,在形成过程中,硅以可溶盐的形式在溶液体系中发生转移,在适宜的条件下,再次形成硅垢(岩石)。
当硅垢在地层中沉积时,可以再次形成岩石,当硅垢在油井采出系统及地面集输系统成垢,会使举升系统卡泵、断杆,造成集输管道堵塞。
第四章除垢及防垢技术的研究
杏二西三元复合试验区位于杏北油田二区西部,1996年11月3日开始应用三元复合体系进行驱油试验,取得显著的效果。
但在生产过程中井筒内出现结垢,频繁发生卡泵现象,严重影响油井正常生产。
因此,分析垢样成分,研究结垢机理,解决结垢问题,对三元复合驱的应用和推广有着至关重要的作用。
4.1除垢技术
化学法除垢是利用可溶解垢的化学物质使垢沉积物变得疏松脱落或溶解,有利于恢复油井的生产能力。
针对垢样的儿种成分,研制了复配型除垢剂[]其中,碳酸盐垢和氢氧化物垢可用盐酸清除,硅酸垢和硅酸盐垢可用垢转化剂、鳌合增效剂清除,另外,由于采出系统结的垢往往与原油混杂在一起,需要加入渗透剂、清洗剂、增溶剂与除垢剂复配组成综合除垢剂,同时,由于酸性除垢剂有腐蚀性,还需加入缓蚀剂[]。
首先,对鳌合剂品种进行了筛选,氨梭络合剂是一类以―N[―(CH2)mCOOH]2基团为主体的梭酸衍生物,可与多种金属离子形成稳定的、易溶于水的内络合物(即鳌合物),被广泛应用于以Ca2+、Mg2+、Ba2+、Sr2+盐为主要成分的难溶垢的化学处理。
从理论上讲,氨梭络合剂同金属离子形成的鳌合物稳定常数越大,它对盐垢的溶解能力也越大。
在这类鳌合剂中分子结构最为简单的是乙二胺四乙酸(EDTA)。
除常用的乙二胺四乙酸衍生物外,还可用氮川三乙酸衍生物(Na2NTA),氨基亚甲麟酸(NaAMP)及乙氧基磺酸、顺丁烯二酸醉、二亚乙基二胺五乙酸(DTPA)。
筛选过程中,配制相同浓度的鳌合剂,在45℃下恒温相同时间,对比除垢率(鳌合剂浓度为0.5%),
油气田应用的除垢技术主要有机械法、物理法、化学法和其他方法。
其中机械法的除垢原理是采用机械工具、在适当操作下去除流体通道内的垢物;物理法的除垢机理同防垢机理基本一致;化学法除垢机理同防垢机理也基本一致,只是在具体应用时处理剂量和处理方法上有所不同。
4.1.1机械法除垢技术
机械法是最早使用的除垢方法,主要是针对井筒的垢物。
该技术较为复杂,费用高,效率低,又不能清除近井产层的垢物,因此目前已很少采用。
所有机械法都是对系统器壁施加一个力进行刮(磨)垢蚀。
4.1.2物理法除垢技术
目前国内外采用物理法除垢的还不多,更多的是物理法防垢。
(1)高强声激波处理法
基本原理是利用声激仪产生的高强声激波震掉和击碎较松散的垢物,然后由液流带出地面或流出管道。
当垢物致密而坚硬时,这种方法并不奏效。
(2)永磁除垢法
基本原理是在油气集输管道的易结垢地段安装永磁除垢器,当永磁除垢器产生磁力线作用于已产生或正在产生的沉淀垢时,将产生一定的电动势;由于无机盐沉淀在水中本来就有一定的电离度,当受电场作用后,油田水被磁化,会增大无机盐沉淀的电离度,破坏垢的生成和促使垢物溶解,或使老垢变松而脱落,从而被流体携带走。
(3)应用水中结晶动力学原理除垢。
其具体操作方法和使用仪器未见详细报道。
目前国内外采用物理法除垢的还不多,更多的是物理法防垢。
4.2防垢剂及防垢机理
4.2.1油田常用防垢剂
防垢技术有很多种,可分为物理方法、化学方法等。
其中,化学防垢技术成本低、效果明显,被普遍采用。
目前,国内外油田常用的防垢剂如表4-3所示:
表4-3常用防垢剂
类别
名称
优缺点
备注
无机聚磷酸盐
三聚磷酸钠和六偏磷酸钠
水解生成正磷酸盐垢,促进菌藻的生长
单剂已被取代,现多为复合磷酸盐
有机磷酸酯盐
单烷基磷酸酯、双烷基磷酸酯、聚氧乙烯脂肪醚磷酸酯
抑制硫酸钙垢好于碳酸钙垢
使用时用量不宜过高,过高反而易于成垢
有机多元膦酸盐
ATMP,EDTMP,HEDP,DTPMP,PBTCA,HPDP,SAPDP
有较高的化学稳定性和热稳定性,在高温、高pH值条件下也难水解,无毒或低毒
与Ca2+、Mg2+等离子形成稳定的络合物。
该类阻垢剂效果好,药剂用量小,且有缓蚀作用
氨基多羧酸盐
EDTA,DPTA,MDA,POCA
加入的量多,成本高
此类阻垢剂主要是通过鳌合作用阻垢
均聚物阻垢剂
聚内烯酸及其盐、聚甲基丙烯酸及其盐、聚马来酸酐
有很好的水溶性,耐高温性较好,在水处理中的用量少
可与水处理系统中的其它药剂匹配使用
共聚物阻垢剂
丙烯酸类共聚物阻垢剂、马来酸(酐)共聚物阻垢剂、羧酸基共聚物、新型环境友好型阻垢剂
综合性能好,使用范围宽,对水中存在的主要垢粒CaCO3,CaSO4,Ca3(PO4)2能同时起作用,效果极佳
一般由羧酸类单体与含有不同官能团(如磺酸基、醚基、烃基、酯基)的单体或含磷化合物共聚
天然阻垢剂
木质素、丹宁、淀粉和纤维素
来源广泛,但阻垢效果一般
20世纪60年代,尚未发展聚合物阻垢剂时广泛使用
4.2.2研究防垢机理的常规方法
(1)扫描电镜
利用扫描电镜可以观察晶体的成核、生长、聚集和吸附,还可以表征垢的沉淀过程中微粒大小、形态和频率。
在相同实验条件下,可以研究不同防垢剂对晶体的生长、碳酸钙的成核频率、生长速率以及微粒形态的影响。
(2)原子力显微镜
利用原子力显微镜研究防垢剂存在时垢晶体的生长,可以看出阻垢剂对垢晶生长的抑制作用是由于其有限吸附进入晶体表面的活性生长点,抑制了垢晶的生长。
(3)X衍射
X衍射观测法是研究晶体生长的一种有效方法。
从垢样的X衍射图,通过比较衍射强度、衍射角变化及晶轴等参数,可以判断防垢剂存在前后垢样的细碎程度、晶体的畸变程度及晶系的变化。
4.3本章小结
三元复合驱采出液中Ca2+和Mg2+浓度是随着采出液中碱浓度的上升而下降的,这是结垢所致。
强碱三元复合驱采出液Ca2+和Mg2+浓度是随着采出液中碱浓度的快速上升而急剧下降的,而弱碱三元复合驱这种趋势则是逐渐的;目前者的变化幅度大于后者,前者对油井生产的影响也较后者严重,表明强碱三元复合驱结垢程度比弱碱三元复合驱严重。
因此,三元复合驱推广应用时应选用弱碱。
小井距强碱三元复合驱采出液Ca2+和Mg2+浓度下降幅度小于大井距的强碱三元复合驱采出液Ca2+和Mg2+浓度下降幅度,对油井影响也小,说明大井距三元复合驱结垢程度比小井距三元复合驱严重。
因此,在工业化推广时应尽量缩小井距。
在三元复合驱中,可以采用螺杆泵来减轻结垢对生产的影响。
第
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