对于油田注水系统而言, 其结垢的原因是有很多种的。在对结垢物的物质本质进行分析之后, 我们可以其结垢物主要由碳酸与多种硫酸化合物相结合, 这主要包括碳酸钡、碳酸镁、硫酸钙、硫酸镁以及硫酸钡等化合物。这种沉淀化合物产生的主要原因, 是由于在注水中存在成垢阴离子, 在地层水中, 存在成垢阳离子, 两种相互反应, 就会产生沉淀物。由沉淀物的发生机理可以知道, 要使得结垢现象尽可能的少, 就应该在去除注水中的成垢阴离子。
验证上述结论的主要办法是 (1) 将油田污水同不同比例的水在常温常压条件下进行混合, 将液体进行充分静置, 分析沉淀物的组成部分, 并且做好详细记录; (2) 测试并且记录沉淀物在生产完成之后上清液的p H值, 使不同p H值的上清液同水接触, 通过比较来分析沉淀物的情况; (3) 把沉淀物取出, 然后将上清液进行均分, 加入一定量的氢氧化钙, 加入氢氧化钙的标准为使得溶液的p H值达到8.4以上。在高温高压下对溶液进行处理, 直到溶液比较接近真实的油层, 在经过一段时间之后对溶液进行观察并且记录; (4) 在显微镜的观察下, 我们能够发现大量结垢, 而且我们还能看到由于沉淀的堆积, 使得原有的比较大的孔隙变小或者被完全堵塞。除此之外, 我们还可以看到流体会由于沉淀物的阻力而受到阻塞。
在经过一系列的试验之后, 我们可以发现单一地下水和注入水的结垢倾向要比混合水的结垢倾向小得多。如果温度和压强都比较接近真实油层的时候, 在上清液中, 即使不再加入氢氧化钙, 沉淀物依然会继续产生;如果地层水与注入水的混合比例在1:5的时候, 所产生的的沉淀是最多的, 在这种情况下, 溶液内部的阴阳离子可以充分接触并产生化学反应, 进而产生沉淀。由此我们可以看出, 要避免油田注水系统结垢现象的发生, 我们应该使用上清液。
在对油田进行注水之前, 对当地的水质应该有一个了解, 如果水质不太好, 为了改善水质, 通常会添加一定量的药剂。一般来说, 在注水中会存在许多能够发生化学反应而形成结垢的阴阳离子。如果在注水之前对水质进行适当处理, 比如采用电离沉淀的方式或者利用离子膜对水进行过滤, 对于减少水中离子的含量, 效果是比较好的, 能够有效防止水中沉淀物的产生。
在水中要想发生沉淀过程, 是需要有氧气在里面的, 如果水中没有氧, 或者氧含量很少, 就不会发生沉淀反应。此外, 如果氧气含量比较高, 也会对管道造成腐蚀作用, 其氧气含量越高, 管道的腐蚀速度就会越快, 进而产生水垢。现在经常采用的除氧措施一般包括物理除氧和化学除氧两种方式。物理除氧, 顾名思义, 就是根据氧气在不同条件下在水中的溶解程度不同, 在吸附、解吸以及离子膜过滤分离的方法将水中的氧气排除。化学除氧, 主要是利用了氧气的化学性质, 在水中加入除氧剂, 与氧气产生化学反应, 进而产生比较容易去除的物质, 从而达到除氧的目的。目前, 利用化学除氧主要包括加入催化剂过滤以及利用氧化还原反应。需要注意的是, 在利用化学除氧对氧气进行排除的时候, 应该注意除氧剂的毒性问题, 以防止安全事故的发生。
一般管道的材料是钢材, 所以很容易发生腐蚀作用, 因此, 如果经济条件允许, 可以对管道的材料进行更换。比较好的能够代替钢材的是利用玻璃材质的管道。由于玻璃材质的管道表面是比较光滑的, 对于减少沉淀物的产生, 效果比较好。此外, 利用玻璃材质的管道也能够有效阻止结垢反应的发生, 抗腐蚀性能比较好。所以, 在现代的管道中, 玻璃管道已经逐渐替代传统的钢材管道。
如果在油田注水系统发生结垢之后, 利用一定量的阻垢剂也是一种比较好的方法, 当在水中加入阻垢剂之后, 能够很快的与水中的阳离子相结合, 产生一些溶解度比较高的化合物, 进而降低水中阳离子的浓度, 减少沉淀的产生。经过实验证明, 利用除垢剂来预防结垢现象的产生, 其效果是比较好的, 对于油田注水系统结垢的治理具有非常重要的作用。此外, 需要注意的是, 在水中加入除垢剂, 应该充分结合当地的实际情况, 从而使得除垢剂发挥最好作用。
在管道内部, 所产生的的沉淀物一般是碳酸钙, 因此, 可以加入一定量的酸性液体对管道进行浸泡, 能够降低碳酸钙的浓度。所以, 利用酸性液体对管道进行浸泡也是防止油田注水系统结垢的一种比较好的办法。
在这篇文章中, 我们主要对油田注水系统结垢的原因进行了分析, 而且提出了相应的解决办法, 对于提高我国石油开采率是有非常重要的意义的。所以, 在今后的石油开采过程中, 我们应该将油田除垢技术应用到实际生产中, 从而可以有效节省成本, 提高经济效益, 使我国经济又快又好的发展。
摘要：对于油田注水系统而言, 一般都会存在一定的结构性问题, 国际上对于预防油田注水系统结垢都在进行努力, 并且收到了一些成效。但是, 不能否认的是, 在一些方面还存在瑕疵。许多时候并不能完全兼顾简单、经济、高效以及通用等多个方面。在这篇文章中, 我们主要介绍了油田注水系统为什么会出现结垢, 对其进行了简要的分析, 并且在后面还提出了一些改进措施。
关键词：油田,注水系统,结垢,治理措施
[1] 张培泽, 张晓东.浅析油田注水系统结垢及治理措施[J].科技风, 2011. (6) :149.
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