油田采出系统中空化防垢技术室内分析

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摘 要：油田步入到注水开发阶段后，需要针对采出水的水垢进行技术处理，避免影响油田的正常运行。本文主要研究的内容是针对不同原因造成的结垢，以及对其处理措施进行分析，从化学角度研究防垢利弊，并且借助于室内技术试验进行筛选，总结出不同结垢的发展及药剂量的使用等，为油田采出系统防垢技术提出合理性的建议。

关键词：油田 采出系统 空化防垢 室内技术

由于石油需求量不断增大，原油的采收率因此也在不断的提高。所以，加强采油技术非常重要。目前，油田采出应用复合驱油技术，实现了碱、表面活性剂与聚合物相结合的复合使用方法，提高了原油的采收率，同时降低采出成本，有很好的发展前景。但是，提高原油产量的同时出现了一些新问题，主要是指三元复合驱驱替剂从进入到底部时，会和地层水、矿石矿物以及原油反应，从而造成地面的注水设备与井筒内结垢，从而引发堵塞，并且由于处理难度较大，也是制约了三元复合驱油技术进行大范围推广使用的原因所在。油田采出系统中空防防垢技术作为一种全新除垢技术，其特点是效率高、操作简单、不借助化学药剂，并且最重要的一点是无环境污染等。

一、试验部分

1.试样和试剂

1.1碳酸钙镁垢的防垢剂。碳酸钙镁和硫酸钙镁等形成的微溶盐垢，通过加入防垢剂可以起到除垢效果，其操作简单，主要成分是有机磷酸盐，其不但能与水溶液中的镁和钙化学反应形成稳定络合物，还与碳酸钙晶体中钙离子形成相对稳定的络合物，所以，碳酸钙晶体、有机磷酸盐、水溶液发生一定的化学反应使得碳酸钙晶体保持小晶体形状。进行室内分析的内容有模拟水与现场水，从而选择出较为适合除垢的防垢剂，现场水一般来自油田的污水站。

1.2硫酸盐形式的防垢剂。在垢中，硫酸盐垢处理相对困难，特别是硫酸钡和硫酸锶垢，由于其是难溶盐，并且没有合适的络合配位基团，所以在处理技术上难以实施。目前，经过研究人员的多次试验，在物理领域的防垢依然没有取得有效的解决措施，从而转向化学防垢技术的研究，使用一些在室内试验中较为有效的化学防垢剂，并且在计量站（转油站），以及各个管井的汇集出投放防垢剂，借助于跟踪检测方式记录防垢效果，针对水性变化进行药量调整。

2.选择试剂

采出油田污水后，需要借助于原子吸收光谱法、比色法和化学分析方法等针对采出水中含有的镁、钙和硅等化学离子含量进行试验分析，从而分析出采出水离子浓度范围。在室内实验中需要的试剂有：氢氧化钠、不锈钢材质的试片、浓盐酸、硅酸钠和丙酮，均属于A.R级。

3.室内实验的流程

室内实验主要考察的是油田采出液的结垢因子，通过各种空化防垢的装置处理之后浓度变化的规律。简单流程简述如下：油田采出液经过同名的玻璃管道后流入空化防垢装置，之后进入到内置的不锈钢挂片三通，继而进入到非金属的管道内部，流程管道。室内的空化防垢装置功率是5.5千瓦，管道出口的压力是0.15兆帕，此项流程的内置不锈钢的挂片三通的距离是每间隔10米设置一个，数量共计九个，刚进入到的透明的玻璃管属于有机玻璃管，其非金属的管道是PP-R热熔管，热熔管的管径是φ50MM×6.9MM，室内空化防垢装置流量是5立方米每小时，水样的流速是1.35米每秒。

4.室内实验的目的

第一，室内实验采集水样是三元复合驱在初步使用的采出液，硅离子的浓度较低，但是伴着注采强度加强，其溶液中的硅离子的浓度会逐渐增高。因此根据其这一特点，针对三个不同浓度条件下的溶液进行效果处理分析。第二，主要考察的对象时油田采出液中的结垢因子，并且通过空化防垢装置技术处理后硅离子的浓度变化的规律。

5.空化防垢技术装置的原理

溶液形态的空化聚能的除垢技术的原理是：液体作用在离心力下会进行高速运转，经过装置时与“反应发生器”的内表面形成高速接触下的摩擦效果，因此该区域压力也会随之增加，从而产生距离较近的真空负压，接近负压条件下的液体会出现沸腾现象，并且形成大量低压微小形态的气泡，也就是空穴（空化）现象。高压水流运转带动下，周围的液体产生的巨大压力作用，会使这些气泡和空化相互进行猛烈撞击，从而使其爆破，产生力量较大的冲击波，其冲击波的冲击能量会大幅度的提高液体局部温度，并且释放出大量能量。根据这一液体空化的实验原理，产生的气泡会在短时间内破坏水中形成的结垢物质的成分与结垢形成条件，因此结垢难以形成。

二、结垢因子在不同阶段下的浓度变化

在油田现场中采出的污水称之为母液，因此可以配置不同浓度的硅离子溶液，并且加入到空化防垢的装置内部，溶液在装置内部运行几圈后，在节水口接出一瓶水当做是静止对比实验，在装置中运行3个小时，并且每天的不同时间段内测定污水中的镁离子、硅离子和钙离子含量变化的规律。

1.硅离子的起始浓度是80毫克每升

在起始状态下，硅离子的浓度一般是80毫克每升，流动的钙离子的浓度和静止状态下的钙离子浓度变化规律如下：①时间的不断增加，在装置中钙离子的浓度变化范围较小（流动态），其浓度变化控制在30毫克每升上下，但是静止状态下的钙离子的浓度随着时间增加，其浓度变化较大（对比实验），最显著的现场发生在45个小时之后，浓度呈现直线下滑趋势。因此，我们了解到在装置中进行的钙离子沉降，会起到一定的抑制作用。②在静止状态下的镁离子与流动状态下的镁离子的浓度有明显的下降趋势，二者相比较，静止状态下的镁离子浓度的下降速度较快，流动状态下的镁离子浓度下降速度相对较慢。并且静止状态下的镁离子浓度从起初24毫克每升逐渐下降到12毫克每升，流动状态下的镁离子浓度从起初24毫克每升下降到了17毫克每升，因此，了解到装置对于镁离子沉降，也有抑制作用。③经过相同方式的对比分析，装置对于低浓度的硅体体系具有防垢作用，但是效果不显著。

2.硅离子的起始浓度是820毫克每升

室内实验中加入480克的硅酸钠，起始浓度控制在820毫克每升，由于加入了硅酸钠，溶液PH值会相应的提高到10.8，离子也会转变成为碳酸离子，导致溶液中的镁离子和钙离子发生化学反应沉淀。静止状态与流动状态下的硅离子浓度均有下降趋势，但是静止状态下的硅离子浓度下降速度相对于动态较快。流动状态下的硅离子浓度24小时实验后的变化较为平缓，在700毫克每升左右变化，但是静止状态下的硅离子浓度一直处于下降趋势，下降到400毫克每升，流动状态下的硅离子仅为700毫克每升。因此，硅离子浓度明显提高后，装置对于硅离子浓度下降具有一定效果的抑制作用。

3.硅离子的起始浓度是1200毫克每升

根据上述两组实验，硅离子起始浓度调整到1200毫克每升时，静止状态下的硅离子浓度变化波动较大，流动状态下的硅离子浓度一直在1200毫克每升左右波动，因此，装置对于高浓度的硅离子的沉降有显著的影响，得出结论：提高硅离子浓度，装置对于硅离子沉降有很好的抑制作用。

三、结束语

油田采出系统中的空化防垢技术室内分析得出结论：空化防垢技术装置对于硅垢有防垢作用，尤其是高浓度和中浓度的硅离子，防垢效果较为明显。

参考文献

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