油田注水系統(tǒng)結(jié)垢及治理措施探討

張琪 李澤 劉杰 龐菲 劉曉麗(長慶油田第一采油廠,陜西 延安 716009)

1 油田結(jié)垢機(jī)理分析

1.1 油田結(jié)垢理論分析

油田注水開采系統(tǒng)出現(xiàn)結(jié)垢的原因有很多種，然而通過分析結(jié)垢物的物質(zhì)本質(zhì)可以得出其由多種碳酸與硫酸化合物組成 ，包 括 BaCO3、SrCO3、MgCO3、CaCO3、CaSO4、MgSO4、SrSO4、BaSO4等，這些沉淀物主要是由注入水中的成垢陰離子與地層水中的成垢陽離子結(jié)合而形成的，這些是導(dǎo)致油田注水系統(tǒng)結(jié)垢的主要因素。據(jù)此，為有效預(yù)防結(jié)垢，應(yīng)將注入水中的成垢陰離子最大化的排除，以防止后續(xù)碳酸與硫酸鹽沉淀的形成。

1.2 試驗(yàn)論證

試驗(yàn)方法主要將油田污水在常溫常壓下注入不同比例的水進(jìn)行調(diào)和，靜置60分鐘后對沉淀物進(jìn)行觀察并記錄其生產(chǎn)情況；測試并記錄沉淀物生產(chǎn)完畢后的上清液的pH值，將不同處于不同pH值的上清液與水接觸，比對分析生成沉淀的情況；將沉淀完全取出并均分靜置后的上清液，將Ca（OH）2分別加入其中，將溶液pH值調(diào)節(jié)至8.4以上，然后通過高溫高壓將兩份溶液處理至接近真實(shí)油層，經(jīng)過一段時(shí)間后進(jìn)行對比觀察并記錄。最后是驅(qū)替試驗(yàn)的進(jìn)行，通過顯微鏡的觀察可發(fā)現(xiàn)大量結(jié)垢，并且由于沉積堆疊使原有的大孔隙變小甚至被完全堵塞，此外，大通道中的流體會(huì)因?yàn)槌练e物的阻力而受到阻礙。在砂巖孔隙模型中混合經(jīng)過地層水與防垢處理的混合水并通過反復(fù)的驅(qū)替試驗(yàn)，未發(fā)生明顯的結(jié)垢。

結(jié)合一系列試驗(yàn)測試可以得出，單一地下水和注入水的結(jié)垢傾向遠(yuǎn)小于混合水；當(dāng)氣溫氣壓接近地下真實(shí)油層時(shí)，上清液若沒有加入Ca（OH）2進(jìn)行pH值的調(diào)節(jié)，那么沉淀仍然會(huì)繼續(xù)產(chǎn)生，而相反溶液pH經(jīng)過調(diào)節(jié)至8.4以上時(shí)，溶液中的成垢陽離子能夠最大化的生成沉淀；若地層水與注入水的混合比例為1:5時(shí)，混合水能夠最大程度的生成陳定，此時(shí)溶液中結(jié)垢的陰陽離子能共充分接觸并發(fā)生反應(yīng)，形成完全結(jié)垢；為有效防止結(jié)垢的產(chǎn)生，油田注入水可以使用試驗(yàn)處理的上清液。

2 油田注水系統(tǒng)結(jié)垢治理措施

2.1 優(yōu)化注水前的水質(zhì)

通過調(diào)查充分了解當(dāng)?shù)厮|(zhì)條件，為改善注水水質(zhì)適當(dāng)添加藥劑，通常注水站中會(huì)有大量的容易發(fā)生反應(yīng)從而形成結(jié)構(gòu)的陰陽離子。若能夠有效處理注水前的水質(zhì)，例如利用電離沉淀、離子膜過濾等，使水中離子含量得以降低，控制這些離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，這樣能夠有效阻止沉淀的產(chǎn)生。

2.2 做好注水前的除氧工作

水中發(fā)生沉淀反應(yīng)的過程中，通常氧氣會(huì)作為基本條件，沒有其參與就無法進(jìn)行正常反應(yīng)，氧氣也是腐蝕管道的一個(gè)重要因素，具有過高含氧量的水會(huì)使得管道的腐蝕速度得以加快，進(jìn)而形成水垢。通常除氧有物理除氧與化學(xué)除氧等兩種方法，物理除氧主要是根據(jù)在不同條件下氧氣在水中的溶解度各有不同的原理，利用熱力、吸附、解吸、精餾以及離子膜過濾分離等方法進(jìn)行除氧。此外，化學(xué)除氧法是利用氧氣的化學(xué)活性，加入除氧劑與水中的氧氣發(fā)生記性反應(yīng)，將生成的容易除去的物質(zhì)去除，以達(dá)到除氧的目的。目前，化學(xué)除氧法主要包括催化過濾、無氫催化以及氧化還原反應(yīng)等，若除氧時(shí)利用化學(xué)方法，應(yīng)提高對除氧劑毒性的重視程度，以防止安全事故的發(fā)生。

2.3 管道材料的更換

由于管道多由鋼材材料做成，因此很容易遭到腐蝕，因此，應(yīng)在經(jīng)濟(jì)允許的條件下對管道材質(zhì)進(jìn)行更換，選用的管道可以由玻璃鋼材質(zhì)制成，這類管道表面光滑，能夠避免沉淀的產(chǎn)生于附著，此外，玻璃鋼材質(zhì)的管道不易發(fā)生結(jié)垢反應(yīng)，不易被腐蝕，抗腐蝕效果較好。據(jù)此，目前許多管道對于玻璃鋼管材的應(yīng)用越來越廣泛。

2.4 選用適當(dāng)?shù)臍⒕鷦┻M(jìn)行殺菌

在油田注水系統(tǒng)結(jié)垢的治理過程中，應(yīng)結(jié)合油田的實(shí)際水質(zhì)以及溫度對水垢的成分進(jìn)行分析，并選用殺菌劑進(jìn)行殺菌。在殺菌的選擇方面，應(yīng)綜合考慮去油、抗腐蝕以及對菌藻類的能力等多方面因素，結(jié)合實(shí)際情況，在實(shí)現(xiàn)較好殺菌效果的同時(shí)，確保用量適中。

2.5 使用緩蝕阻垢劑、防垢劑

在治理油田注水系統(tǒng)中的結(jié)垢時(shí)，使用阻垢劑也是一直水垢形成與積累的有效手段，這些防垢劑能夠與水中的金屬陽離子結(jié)合形成溶解度較高的化合物，使水中陽離子的濃度得以減少，盡可能的減少沉淀的發(fā)生。經(jīng)過試驗(yàn)表明，添加防垢劑能夠有效防止防垢，對于油田注水系統(tǒng)結(jié)垢的治理有著重要的作用。此外，在防垢劑的使用過程中，應(yīng)結(jié)合實(shí)際環(huán)境條件，使防垢劑能夠得以最大程度的利用。

2.6 利用酸性液體侵泡管道

由于管道中的結(jié)構(gòu)多為碳酸鈣等，能夠與酸性液體發(fā)生反應(yīng)并形成溶解度較高的碳酸鹽，因此，將管道利用酸性液體浸泡也是有效的除垢與防垢措施。

3 結(jié)語

綜上所述，油田注水系統(tǒng)結(jié)垢及其治理對于提高油田采出率有著十分重要的意義。因此，我們因大力推廣油田除垢的新措施，節(jié)省采油成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，以實(shí)現(xiàn)促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)的全面發(fā)展。

[1]張培澤,張曉東.淺析油田注水系統(tǒng)結(jié)垢及治理措施[J].科技風(fēng),2011,(6):149.

[2]房斌.油田結(jié)垢治理技術(shù)淺析[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量,2013,(15):111-111.

[3]唐桂萍,胡秀容,歐志東等.新溝油田注水系統(tǒng)腐蝕原因及治理研究[J].江漢石油職工大學(xué)學(xué)報(bào),2013,26(2):22-24.