油田污水结垢机理及除垢防垢技术简介PPT课件.ppt

油田水结垢机理及除垢防垢技术简介一、油田水结垢问题2、结垢与油田生产项目结垢对油田油气集输系统的危害：(1)油气集输系统中的水垢沉积会大大降低设备传热效果，严重时会引起堵塞，必须及时进行清洗作业。(2)结垢会引起设备和管道局部垢下腐蚀，并且为SRB细菌的繁殖提供有利条件。同时，结垢还会使缓蚀剂与金属表面难以接触成膜，大大降低缓蚀效果，加重设备和管道的腐蚀，甚至引起腐蚀穿孔，使管道报废。(3)水垢沉积还会降低水流截面积，增大水流阻力和输送能量。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。胜利油田某些油区的集输管道内平均结垢速度达到25mm/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。二、油田水结垢机理在生产实践中发现，有时当清水与采出水混注时结垢明显加重，这也是由于所注入的清水与采出水水质不配伍而引起的。由此可见，在对采出水进行回注之前必须将其处理至合格水质标准。在钻井液、完井液应用中亦需考虑结垢问题，因为高密度盐水完井液与地层水不相容会引起硫酸钙垢沉淀。(2)自动结垢(3)蒸发引起结垢(4)气驱或化学驱引起结垢2、结垢分类(3)化学反应污垢即在传热表面上进行的化学反应所产生的污垢。传热面材料不参加反应，但可作为化学反应的一种催化剂。例如，在石油加工过程中，碳氢化合物的裂解和聚合反应若含有少量杂质，则可能发生链反应，从而导致表面沉积物形成。(4)腐蚀污垢即具有腐蚀性的流体或者流体中含有的腐蚀性杂质腐蚀换热表面而产生的污垢。通常，腐蚀的程度取决于流体的成分、温度及pH值。(5)生物污垢除海水冷却装置以外，一般生物污垢均指微生物污垢。生物污垢可产生粘泥，而粘泥反过来又为生物污垢的繁殖提供了条件。这种污垢对温度很敏感，在适宜的温度条件下，生物污垢可生成较厚的污垢层。(6)凝固污垢指流体在过冷的换热面上凝固而形成的污垢。例如当水温低于冰点时会在换热表面上凝固成冰。温度分布的均匀与否对这种污垢影响很大。对于油气集输系统而言，最常见的污垢类型是结晶污垢，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(1)热力学因素压力的影响碳酸钙和硫酸钙在水中的溶解度随着压力增加而增加，因此，当系统压力发生较大降低时，易形成碳酸钙和硫酸钙垢。另外，氯化钠的浓度对硫酸钙溶解度也有影响，一定的氯化钠浓度对应于一定的临界压力，临界压力随氯化钠浓度增大而降低，在临界压力以上硫酸钙易溶于蒸馏水而不溶于氯化钠水溶液，在临界压力以下则相反。溶液组分变化的影响溶液组分（包括成垢组分和非成垢组分）的变化对结垢的影响很大。例如当CaCl2、CaBr2、ZnBr2盐水体系的密度为1.92g/cm3时，盐水中的碳酸钙沉淀结垢严重，对地层会造成伤害。在一定浓度范围内溶液中非结垢盐浓度增加会使碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡溶解度增大。因此，当地层水与注入的淡水混合后盐度降低，也可能引起结垢沉积。pH值的影响pH值较低时，碳酸钙在水中的溶解度较大，沉淀较少。反之，pH值升高，碳酸钙沉淀增多。铁化合物垢也一样。而对硫酸钙垢，pH值影响不大。故当注入水pH值较高时，容易产生碳酸钙结垢。垢沉积的热力学研究只是对溶液平衡状态的分析，至于垢沉积过程、沉积速度、过饱和度的变化及其影响因素，则还要从动力学角度进行研究。(2)结晶动力学因素晶核生成后的晶体生长过程仍受热力学、动力学因素支配。影响垢晶生长、晶体形态、垢沉积速度的因素有垢晶晶形、垢晶离子浓度梯度、扩散速度、在相界面上的反应特性、吸附特性及过饱和度等，由于影响因素复杂，至今未有定量描述的数学方程。结晶动力学认为，过饱和度低时晶体按螺旋式生长，过饱和度较高时晶体呈层状发展，过饱和度相当大时呈树枝状生长。(3)流体动力学因素(4)其它影响因素三、结垢趋势预测1992年Haarberg、Selm等根据平衡关系及有关溶解度数据，计算并实测了有关离子的平衡关系，建立了硫酸钙、碳酸钙、硫酸钡、硫酸锶垢沉积预测模型。1994年Oddo和Tomson在以前工作的基础上得到了更完善的预测模型。以上预测方法已在不同程度上应用于油田现场及实验研究和测定中。下面介绍几种常用的结垢预测模型。(1)溶度积规则模型(2)离子缔合理论模型(3)油田水饱和度指数方程模型2、单组分垢的预测下面重点介绍用于碳酸钙结垢趋势判断的朗格利尔饱和指数法和雷兹纳稳定指数法。前者是根据水中碳酸钙的溶解平衡原理提出的，具有充分的理论依据；后者是根据试验资料和实际情况提出的经验公式，并且在实际应用中得到了验证。利用计算