試析油田注水系統(tǒng)結(jié)垢及治理措施

王秉韜（大慶師范學(xué)院,黑龍江 大慶 163000）

在油田注水開采過程中，所面臨的最大難點便是注水系統(tǒng)結(jié)垢問題，雖然近些年相關(guān)科研人員不斷深入研究注水系統(tǒng)污水的水質(zhì)處理措施，但仍存在大量未有效解決的突出問題，隨著油田產(chǎn)出水量、水質(zhì)的不斷變化，相關(guān)處理設(shè)備陳舊老化，這些問題更加嚴峻，例如，注水系統(tǒng)結(jié)垢腐蝕、水質(zhì)不達標(biāo)等，油田難以實現(xiàn)正常生產(chǎn)。因此，探析油田注水系統(tǒng)結(jié)垢問題非常重要。

1 結(jié)垢機理

1.1 不相容理論

兩種化學(xué)不相容液體混合，例如，層位不同且所含離子不相容的地層水、污水與清水、地面水與地層水等，由于所含離子不同，或是離子濃度存在明顯差異，便會導(dǎo)致混合液體喪失穩(wěn)定性，易發(fā)生沉淀現(xiàn)象。例如，某油井的水型屬于NaHCO3型，另一個油井的水型為CaCL2型，將這兩種水型進行充分混淆，便會導(dǎo)致油井注水系統(tǒng)出現(xiàn)結(jié)垢情況。

1.2 熱力學(xué)條件變化理論

如果井內(nèi)動力學(xué)條件以及熱力學(xué)條件保持長期恒定，即使出現(xiàn)不相容離子，并且混合而成的液體過于飽和，也不會喪失穩(wěn)定性而出現(xiàn)沉降現(xiàn)象。不過油水井生產(chǎn)過程中，井內(nèi)流速、壓力以及溫度均會出現(xiàn)不同程度的變化，此時高礦化度水便極易出現(xiàn)結(jié)垢情況，但鈣鹽則不同。

1.3 吸附理論

一般情況下，油田注水系統(tǒng)結(jié)垢可以劃分為析出、長大、沉積三個階段。垢屬于晶體結(jié)構(gòu)，井內(nèi)管線設(shè)備表面存在較大程度的凹凸不平情況，可以歸結(jié)為微觀毛糙面，垢離子可以吸附在管線設(shè)備的壁面上，以其為中心進行結(jié)晶，然后經(jīng)過一定時間的長大，便會形成堅實且致密的垢。就油田注水系統(tǒng)而言，水垢形成屬于混合結(jié)晶過程，其中，晶種便是水中所含有的懸浮粒子，管線設(shè)備的粗糙表面以及其他雜質(zhì)粒子均可以對懸浮粒子進行催化，促使其在飽和度較低的溶液中進行分析、結(jié)晶，最終呈現(xiàn)為垢的形態(tài)。

2 防治以及清除水垢的措施

2.1 注水前處理水質(zhì)

相關(guān)人員首先要調(diào)查當(dāng)?shù)貙嶋H水質(zhì)條件，擇取適當(dāng)藥劑改善注水水質(zhì)。一般情況下，各個注水站中均含有大量陰陽離子，例如，硫酸氫根、硫酸根、鈣離子、鎂離子等，正是因為這些離子的存在，油田注水系統(tǒng)才會出現(xiàn)水垢。相關(guān)人員在注水前，適當(dāng)處理水質(zhì)，例如，采取離子膜過濾，或是電離沉淀方式，減少水中離子量，降低化學(xué)反應(yīng)概率，便可以避免其出現(xiàn)沉降現(xiàn)象。

2.2 注水前除氧

水質(zhì)中只有含有充足的氧氣，各個離子才會出現(xiàn)沉淀反應(yīng)，而管道腐蝕也必須在充足的氧氣支持下才能產(chǎn)生。如果水中含有較高的氧氣，便會加快管道腐蝕速度，進而形成水垢?，F(xiàn)階段，主要應(yīng)用兩種除氧方式：其一，物理除氧。由于水的溫度不同，因此可以采取多種物理方法去除水中氧氣，例如，精餾除氧、解吸、離子膜過濾分離除氧、吸附除氧、熱力除氧等。其二，化學(xué)除氧。氧氣具有一定的化學(xué)活性，利用此點可以促使除氧劑與水中氧氣產(chǎn)生記性反應(yīng)，便會生成可以輕易去除的物質(zhì)，進而達到除氧目的?，F(xiàn)階段主要應(yīng)用的化學(xué)除氧方法主要有三種，分別為氧化物還原劑除氧、催化過濾除氧以及無氫催化除氧。相關(guān)人員化學(xué)除氧過程中，要對除氧劑毒性給予重點防范，避免發(fā)生事故。

2.3 更換管道材料

很多油田注水井的管道材料多為鋼材，耐蝕性較差。相關(guān)人員可以更換管道材料，例如，玻璃鋼材具有非常好的光滑度，水內(nèi)離子沉淀不易吸附于其表面，避免其殘留長大腐蝕管道。不僅如此，玻璃鋼材具有非常強的化學(xué)惰性，耐蝕性較強，抗腐蝕效果非常顯著。

2.4 適當(dāng)應(yīng)用殺菌劑

相關(guān)人員可以結(jié)合油田實際水溫、水質(zhì)，對水垢成分進行有效分析，然后擇取適宜殺菌劑對水體進行殺菌處理。現(xiàn)階段，廣泛應(yīng)用的殺菌劑有三種：其一，異噻唑啉酮殺菌劑；其二，JYSJ-01殺菌劑，該殺菌劑不僅可以降低硫酸鹽還原菌生長性，降低硫化物的沉淀速率，還能削弱其管材腐蝕性能；其三，氯化苯甲烷銨，其屬于陽離子活性劑，具有抑制菌藻類生長的能效，而且還能在一定程度上實現(xiàn)緩蝕以及去油。

2.5 緩蝕阻垢劑與防垢劑

緩蝕阻垢劑可以降低水垢的生成概率以及生長速率，而防垢劑可以有機結(jié)合水中的鎂離子以及鈣離子，形成一種具有較高水溶解穩(wěn)定性的化合物，降低水中陽離子含量以及沉淀發(fā)生概率，進而達到防垢目的。

2.6 酸性液體浸泡管道

相關(guān)人員將適量的酸性液體倒入水中，可以有效消除水中的碳酸氫鈣、碳酸鈣，避免其出現(xiàn)沉淀現(xiàn)象，除此之外，還能有效溶解其他酸鹽類物質(zhì)，避免水質(zhì)沉淀結(jié)垢。一般情況下，油田注水系統(tǒng)內(nèi)水垢多是由碳酸鹽類沉淀而成，因此，利用酸性液體浸泡管道，可以有效實現(xiàn)除污目的。

3 結(jié)語

油田注水系統(tǒng)結(jié)垢會嚴重降低油田采出率，相關(guān)人員必須加大對油田除垢方面的研究力度，不斷研發(fā)具有較高經(jīng)濟性以及實效性的新措施，保證油田開采質(zhì)量，以此推動我國經(jīng)濟實現(xiàn)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(06).