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油田水结垢机理及除垢防垢技术
4、结垢的影响因素
在垢的形成过程中，溶液过饱和状态、结晶的沉淀与 溶解（晶体表面自由能）、溶液与表面的接触时间等 是关键因素。其中过饱和度是影响结垢的首要因素。 过饱和度除与溶解度相关外，还受热力学、结晶动力 学、流体力学等多种因素的影响。
(1) 热力学因素
温度的影响 油田常见的结垢沉积物主要是碳酸盐垢（主要成份为碳 酸钙）、硫酸盐垢（主要成份是硫酸钙、硫酸钡、硫酸 锶等）、铁化合物（主要成份是碳酸亚铁、硫化亚铁、 氢氧化亚铁、氢氧化铁）。实际的垢往往是混合物，以 某种无机化合物为主。温度主要影响成垢物质在水中的 溶解度。碳酸钙的溶解度随温度升高而减小；硫酸钡的 溶解度随温度升高而增大；而硫酸钙的溶解度随温度的 变化因结晶水含量不同而有所不同。 另外，温度升高还会使Ca(HCO3)2分解生成碳酸钙垢。
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。
(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。
油田结垢机理及防治技术参考文档
碳酸钙的溶解度随着温度的升高和C02的分压降低而减 小，后者的影响尤为重要。因为在系统内的任何部位，压 力降低都可能产生碳酸钙沉淀。
Ca2++2HC03══CaC03↓+C02↑+H20
结垢机理
如果系统内压力降低 ，溶液中 C02 减少，促使反应向右 进行，导致CaCO3沉淀。硫酸钙(CaS04 ·2H20)的溶解度随着温 度的升高而增 大，可是当达到35℃一40℃ 以上时，溶解度 又随温度的升 高而减小。硫酸钙的溶解度随压 力升高而增 大，这完全是 物理效应。
（3）避免不相容的水混合
防垢技术
不相容的水是指两种水混合时，沉淀出不溶性产物。不 相容性产生的原因是一种水含有高浓度的成垢阳离子，如 Ca2+、Ba2+、Sr2+等，另一种水含高浓度成垢阴离子，如 C032-、HC03-或SO42-。当这两种水混合，离子的最终浓 度达到过饱和状态，就产生沉淀，导致垢的生成。
结垢的分布规律与过去仅以热力学理论为基础所进行 的物理模拟和数值模拟不尽相同，地层中发现有大量与 粘土伴生的硫酸钙、硫酸钡垢。一般距油井井筒50～ 330米。
马岭油田水化学特征与结垢关系
产 层 水 型 总矿（g/l）
水特征及可能生成矿物
环河水 Na2SO4 洛河层水 Na2SO4
延4+5 Y6 Y7 Y9
在地面站，也常因不同层位的生产井来水混合而结CaS04垢，主要结 垢部位在收球筒及总机关处。
油田常见防垢技术简介
目录
一、结垢概述 二、结垢机理 三、常见防垢技术 四、防垢剂 五、防垢器
结垢
结垢：是硬水中溶解的钙、镁碳酸氢盐等受热分解，析出沉淀
物，渐渐积累附着在容器、管道上。在油田开采中会混杂一些腐蚀 产物、油腻垢、泥沙等杂质。
结垢 结垢的类型
水垢
油泥垢
腐蚀垢
难溶或微溶盐类，具有 固定的晶格，单纯的水 垢较坚硬致密。常见的 有：碳酸钙、硫酸钙、 硫酸钡、镁盐等。
防垢器
长孔进入到内筒与连接套之间的环空，与防
垢芯子充分接触后再通过上接头上的斜孔流
出，进而进入到泵吸入口，泵举升至地面。
其他类型的防垢器
防垢器
激光防垢器 量子管防垢器
电磁防垢器 超声波防垢器
谢谢
防垢器
2. 极化作用。 合金材料中各种元素的电极电位不同而形成电势差，形成弱电场，水通过合金附近时被极化，结垢和 腐蚀性物质离解成阳离子和阴离子，同时钡离子和锶离子从合金吸收电子，形成稳定的物质状态， 不再成垢。
3. 多元合金中锌的电极电位最低，它的化学性质活泼，在原电池反应中溶出，被氧化为Zn2+进入水中 。Zn2+能够阻碍钡垢和锶垢晶体的形核，并吸附在成垢晶体的表面，取代部分Ba2+和Sr2+，使其发生 晶格畸变，形成一种锌和钡、锌和锶的不定形晶体，这种不定形晶体是松散的蜂窝状或松散的片层 状凝在一起，彼此间的粘附力很小，当有外力时就很容易将其分成小颗粒，这就使污垢的去除变得 容易。
防垢器效果影响因素 (4)温度对防垢效果影响
防垢器
从图中可以看出，随着温度的增加，合 金阻垢率呈上下波动趋势，但变化均较 小，阻垢率基本稳定在69.68%左右。
防垢器在油井中应用
浅析油井结垢机理及清防垢技术
浅析油井结垢机理及清防垢技术摘要：油田在开发过程中，随原油由油层被举升至地面，外界温度、压力、流体流速等因素的变化会引起无机盐类会在油井管网或地层上形成沉积，造成油井结垢。
本文主要阐述了油田开发过程中油井结垢的主要机理、结垢所带来后续问题及目前油田主要防垢对策，对油田防垢具有一定的借鉴意义。
关键词：油井结垢机理清垢防垢技术一、前言目前，我国大部分油田采用了注水补充能量的开发方式，油田注入水通常有三种：一是清水，即油区浅层地下水；二是污水，即与原油同时采出的地层水，经处理后可回注到油层；也有将不同水混合注入的。
随着注入水向油井推进，使油井含水率不断升高，同时伴随温度、压力和pH值等发生变化时，最终导致油井近井地带、采油井井筒、井下设备、地面管线及设备出现严重的结垢现象。
二、结垢对油井的危害首先，油田中油井中存在的结垢沉积会影响原油开采设备的功能，严重的油垢会造成设备的堵塞。
其次，油井中存在着不同程度的结垢，会造成油井井下附件及采油系统设备在沉积结垢下不同程度的腐蚀。
此外，油井上的结垢还可能导致缓蚀剂和金属表面无法形成表面膜，降低了缓蚀剂的作用，缩短了系统管道的寿命，严重情况下则会造成腐蚀穿孔现象，导致油井的管柱故障。
再次，结垢造成油层堵塞、产液量下降和能源浪费，阻碍了原油的正常生产，导致增加修井作业次数，缩短修井作业周期，严重时还会造成井下事故，导致油井关井，甚至报废，造成很大的经济损失。
三、油井结垢机理1.结垢机理油田中常见的结垢机理分为以下四种：1.1自动结垢油井中水和油一起存在，不同采油工艺会造成水油的比例的改变，在水油相溶中发生了不同程度的比例改变，就会使得水油成分多于某些油井中的矿物质溶解度，造成不同程度的结垢产生，这种情况称为自动结垢。
碳酸盐或者硫酸盐形成沉积结垢之后会因为井下流动形成阻碍、筒内自有压力、温度的高低变化发生沉积。
高矿化度盐水在温度严重不均衡的情况下也会产生氯化钠。
同时，含有酸气的采出流体会形成碳酸盐结垢，进行原油开采时，因为压力下降也会造成流体脱气，使得ph值增高，结垢程度加重。
浅析油田结垢的原因及防垢剂的使用
高效 缓 蚀 性 能 。９ ｏ年 代 ， 大 分 子 有 机 膦 酸 多氨 基 多醚 基 亚 甲基 膦 酸
（ Ｐ Ａ Ｐ Ｅ ＭＰ ） 问世 ， 其 相对 分 子质 量达 ６ ０ ０左右 ， 分子 中引入 了 多个 醚 键 ，
有机 膦 酸型 防垢 剂 。用作 防垢 剂 的有机 膦酸 盐 多数 是有 机多 元膦
酸盐 ， 由于分 子 中碳 磷键 比较 牢 固， 因此 具有较 好 的化 学稳 定性 ， 不 易 被
酸碱 破坏 ， 也不 易水解 ， 且耐较 高温度 。在一 定条件 下可 与其他水 处理 剂
复 合使用 ， 有 明显 的 “ 溶 限效 应 ”和 “ 协同效 应 ”， 具有 防垢 缓蚀 作 用 。
生长的环 境越稳 定， 随着管道 输送 介质流 速的 降低， 水垢 出现 的概率 逐渐
提 高， 流速和 流 向的突然改 变也会 使结垢 加剧 。
油 田结垢 主要 有两 大原 因 。一 是地 层水 中含 有高 浓度 易 结垢盐 离
子， 在 采油过 程 中压力 、温度 或水 成分 变化改 变了 原先 的化学 平衡 而产 生垢， 主 要垢 成分 是碳 酸钙 ， 可混 有 碳酸 镁 、硫 酸钙 ／ 镁等 ， 我 国陆 上油 田结垢 大都 由此 引起 。二 是 两种或 两种 以上不 相容 的 水混合 ， 结 垢离子 相互作 用而生 成垢 ， 最 为常见 的有 硫酸 钡和硫 酸锶 垢 。特 别 是海 上油 田 注海水 开采过 程 中， 地层 水常含有 钡锶 离子， 而海水 含有大 量的硫 酸根 离 子， 两者混 合产生 难溶 的硫酸 钡锶垢 。
年代 以来 ， 防垢 剂经历 了从无 机物 到有机物 。 从小 分子到 高分子 聚合 物的
油水井结垢机理及除垢技术研究与应用
油水井结垢机理及除垢技术研究与应用【摘要】积垢的产生能够在油管表面形成污垢，在管内造成内部区域的阻力，从而降低了输油量极其速度，继而对产油量造成不可估摸的损失。
众所周知，结垢可以造成油管内部流通面积的缩小，在地层的结垢还可能引起储层渗透率降低等问题，。
储层伤害直接影响着采油井的产能。
所以油水井的防垢和除垢问题正待解决。
【关键词】油水井结垢机理除垢1 结垢的主要原因结垢即指管道内部由于固态附着物长期淤积而造成局部阻塞现象。
附着在管道内壁上的微粒块状物体就是结垢。
在油田开发之中要根据情况向管内注水，而油田情况又与井下的油藏运输有关，所以结垢原因有很多。
具体而言，一是所注水的矿化度和硬度都很高导致管内高钙垢的形成。
如果在采油井中注入的水质硬度和碱度都过高，那么随开采条件的改变，譬如温度和压力以及pH值的改观，就可能在油井管内发生结垢现象；二是注入的水与地层水混合促进结垢现象的发生。
地下水与地层水常常属于不同系别的液体水，所以当两种或几种不同系的水源融合在一起，经过一系列的化学反应就很可能促使结垢的形成，造成垢离子之间的补充。
还因为不同系水质之间的杂志不能融合，所以悬浮物与不溶物容易沉淀造成结垢沉积。
譬如腐蚀产物FeS和Fe2O3等粘土矿物质；三是胶质和沥青质以及蜡所共同形成的有机垢；原油含有胶质和沥青质及蜡等物质，采油过程中这些有机物会随着温度以及压力的变化附着于管壁的结垢上。
这些物质则与无机垢产生混合垢；四是细菌滋生导致地层的堵塞。
以长庆油田为例。
油田地层中含有称为厌氧菌的硫酸还原菌和号称好氧菌的铁细菌。
细菌繁殖长成菌络从而堵塞地层。
细菌因为代谢作用而产生的粘液也可能堵塞地层；五是粘土矿物的堵塞现象。
粘土矿物处于储层，它在水敏和酸敏的储层地层中出水后会自行膨胀造成地层的孔隙堵塞；六是生产条件的变化。
随着生产条件的改变，井筒的温度和压力等方面也会随之改变，这些意外因素可能导致结垢现象的发生。
2 除垢工艺技术除垢工艺技术主要应用于油管的除垢技术。
油田防垢技术
第二部分油田防垢技术结垢是海上采油工程中常遇的问题，海上采油工程的很多领域都要接触各种类型的水如淡水、海水、地层水、水井水等，因此结垢的现象会出现在生产中的各个环节，给生产带来严重的影响，使生产中的问题更加复杂化。
地层结垢会造成地层堵塞，使注水井不能达到配注量，油井产能大大下降；在井筒中结垢增加了井下的起下维修作业，严重的造成注水井、油井的报废；结垢还会造成地面系统中管线、输送泵、热交换器的堵塞，影响原油处理系统、污水处理系统的正常操作，增加了设备、管线的清洗和更换费用；水垢的沉积还会引起设备和管道的局部腐蚀，在很短的时间内出现穿孔，大大减小了使用寿命。
一、油田水结垢机理结垢就是指在一定条件下，水相中对于某种盐出现了过饱和而发生的析出和沉积过程，析出的固体物质叫做垢，主要是溶解度小的Ca、Ba、Sr 等无机盐。
结垢分为三个阶段，即垢的析出、垢的长大和垢的沉积。
在这个过程中主要作用机理为结晶作用和沉降作用。
1、结晶作用当盐浓度达到过饱和时，首先发生晶核形成过程，溶液中形成了少量盐的微晶粒，然后发生晶格生长过程，形成较大的颗粒，较大的颗粒经过熟成竞争成长过程进一步聚集。
图1 碳酸钙的溶解与析出曲线1—溶解；2—析出对于微溶盐类如碳酸钙，通常析出浓度远大于饱和浓度。
图1是用等浓度的钙硬度和碱度（以CaCO2计）作纵坐标，以温度作横坐标，得到碳酸钙溶解度曲线和碳酸钙结晶析出曲线。
该图分成三个区域：沉淀区、介稳区和溶解区。
介稳区出现的原因是在晶格生长的过程中，由于受到水中离子或粒子的扩散速度的影响，或者说受传质过程的控制造成的。
若盐类在水中的溶解度较大，则水中溶解的离子和粒子浓度都较高，晶核形成后很容易生长，这时盐类的溶解度曲线和晶体析出曲线基本重合，因而不存在介稳区。
但在微溶或难溶盐类的饱和溶液中，由于离子和粒子的浓度都很低，因此晶核形成后晶格并不生长，只有在离子或粒子浓度较高的过饱和溶液中，晶格才开始生长和析出晶体。
油田水结垢
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3、结垢机理 、 (1) 不配伍混合 不配伍的注入水和地层水混合可引起结垢。在二次采油和 提高采收率注水作业过程中经常将处理后的油田采出水或 海水回注到储层中。当回注水水质与地层水水质不相容时， 就会发生结垢。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。
(2) 自动结垢 油藏内水与油共存，各种采油工艺的实施不可避免地 导致平衡状态的改变。如果这些变化使得流体组分超过某 种矿物质溶解度的极限，则会形成结垢沉积，这种现象称 为自动结垢。硫酸盐或碳酸盐结垢会因井筒内压力、温度 的变化或由于井下流动受到阻碍而沉积。 (3) 蒸发引起结垢 结垢还与采油生产过程中同时产出烃类气体和地层盐 水有关。随着生产管柱中静水压力的减小，烃类气体的体 积增大，温度较高的盐水发生蒸发，从而使剩余水中溶解 离子的浓度超过矿物质的溶解度而引起结垢。这是在高温 高压井中形成卤化物结垢的常见原因。
(4) 气驱或化学驱引起结垢 利用二氧化碳驱进行二次采油可能引起垢沉积。因为 含有二氧化碳的水会变为酸性，并溶解地层中的方解石 （碳酸钙）。当生产井周围地层压力下降时，二氧化碳会 脱离溶解，于是碳酸钙会在射孔孔眼和近井眼的地层孔隙 中沉积沉淀，而近井眼环境产生结垢将使压力进一步下降， 从而形成更多的沉淀。 在化学驱中注入地层的化学药剂也可能引起水垢沉积。 碱驱中注入的碱液与岩石作用会使pH值、离子组分及温度 和压力改变，可引起碳酸盐、硅酸盐、氢氧化物沉淀。注 蒸汽驱油过程中也常有硫酸钙、碳酸钙垢沉积。
油田水结垢
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
油水井结垢机理及除垢技术研究与应用
油水井结垢机理及除垢技术研究与应用摘要：针对油田因结垢导致油井不能正常生产的问题，通过水质分析数据、腐蚀程度结垢趋势模拟以及垢样分析，评价现场腐蚀结垢情况，利用监测现场总铁离子、成垢离子总量，分析现场实施前后数据变化情况，评价现场实施效果，调整治理对策，指导现场实施，有效防止油井结垢对油井生产的危害，减少维护性作业，提高油井生产效率，不断提高油井的产能，满足油田开发的产能要求。
关键词：油井；结垢；腐蚀随着油田开发的深入，油井的综合含水不断上升，油井的结垢现象越来越严重，已经制约了油田的良性开发。
近年来研究区块的结垢油井数逐年增加，在作业时发现井筒结垢严重，直接影响产量。
对此开展结垢井治理工作，通过研究区块结垢机理，分析认为目前实施污水回注措施，可以有效避免矿化度的进一步降低，有助于减轻结垢，提高机采效率1研究背景某油田Q42、Q46等平均每年因结垢问题导致检泵作业10井次，占小修井数的16.67%。
油井结垢会造成井卡、泵不起作用等异常情况，导致油井无法正常生产，缩短油井检泵周期，增加油井维护作业费用。
因此，研究结垢机理，研制有针对性的药剂配方、加药制度，对减缓油井结垢情况具有重要意义。
2结垢机理研究针对油田Q42、Q46等因结垢导致油井不能正常生产的问题，通过水质分析数据、腐蚀程度结垢趋势模拟以及垢样分析，评价现场腐蚀结垢情况，利用现场数据监测，分析实施前后变化情况，评价现场实施效果。
2.1确定结垢类型及机理2.1.1垢样分析根据实验数据分析，油井水质中Ca2+、Mg2+、HCO-的离子浓度积均大于CaCO3溶度积常数，铁离子含量较多，易生成碳酸钙垢，且存在腐蚀现象。
几口油井垢样分析表明，该地区油井结垢分为两种情况：一种是以腐蚀产物为主，另一种是以碳酸钙结垢为主。
造成该区块开发形势逐年恶化的主要原因是：随着油井含水的不断上升，油井的结垢成为制约该区块开发的主要因素。
在炮眼附近及油层射孔位置以上 20～88m 以内的套管壁上结垢非常严重，造成油井的供液能力变差，产量下降，另外在泵筒、气锚、管杆上也不同程度地存在结垢现象，造成油井泵卡、泵漏、气锚堵塞。
油田井筒结垢原因分析及防阻垢技术探讨
油田井筒结垢原因分析及防阻垢技术探讨石油是一种重要的能源，对国家、集体和个人都有着非常重要的作用。
然而通过实践我们可以知道，当油田开发至中晚期以后，由于注水量的不断增加，油田的井筒相继开始结垢，直接影响着油井的正常生产。
本文将对油田井筒结垢的原因进行深入分析，并在此基础上提出防阻垢的技术，以期对我国石油开发及油井保护提供一些参考。
标签：油田井筒结垢防阻垢技术在油田开发生产过程中，油井结垢一直制约着油田的正常生产，是一个很难解决的问题。
随着油田的不断开发，注水越来越多，由于水质中的很多成分容易和油井下的工具设备发生化学反应，因此形成一些垢状物质，长时间不予处理就会造成泵漏、杆管断脱、管漏以及井下工具设备失效等事故，严重制约了油井的正常生产。
1 油田井筒结垢的原因分析据调查显示，对目前我国已经步入高含水开发中后期的油井来说，大部分油井的原油含水量基本超过百分之八十甚至百分之九十。
从热力学的角度分析可知，油井中的注入水是不稳定的，容易与油井下的机械设备发生垢化效应，油井经过多次的酸化措施就会使井下管柱严重腐蚀或结垢，进而造成泵卡、筛管堵死以及地层堵塞，原油的产量下降，而且检泵作业的次数将会增加。
1.1 油井地下水的成份分析目前我国部分油井井筒结垢现象比较严重，在对油田现场结垢的地下水质进行鉴定后，进行定量分析并确定结垢物的组成成份。
由于每一个油田井筒结垢情况基本相似，现以百色盆地的塘寨油田为例进行说明。
对塘寨油田部分油井井筒结构部位的水质提取鉴定，得出如下水质成份分析图：从以上水的成份分析结果不难看出，地下水中钙离子、镁离子、碳酸根离子以及硫酸根离子的含量较为丰富，当井下温度和压力达到一定条件时，它们就会发生化学反应，形成难以溶解的盐类化合物即井筒所结的垢。
1.2 井筒结垢原因分析油井井筒垢物成份主要有沥清、蜡、胶质等有机物质以及钙镁铁离子和碳酸、硫酸根离子。
后者离子相互发生化学反应形成难以溶解的化合物，再加上前者有机物质，就会形成更加难以溶解的垢物。
油田注水腐蚀结垢机理及防治研究
（3）PH值。水中PH值越高，碳酸钙的溶解度越小，越容易沉淀。PH值越低，碳酸钙沉淀越少。铁化合物结垢也受到同样的影响，因此水中PH值越高，越容易产生碳酸钙垢和铁化合物垢，但对硫酸钙垢的影响不大。
阳极反应：Fe→Fe2++2e阴极反应：O2+2H2O+4e→4OH-
总反应式：4Fe+6H2O+3O2→4Fe(OH)3↓
2）铁锈上的附着氧所形成的浓度差电池，极易造成腐蚀。
3）溶解氧为耗氧细菌提供பைடு நூலகம்繁殖环境，使其大量繁殖而引起腐蚀。
4）其它因素与溶解氧协同作用，使钢材等管材的腐蚀加速。
（2）二氧化碳腐蚀
油田污水处理中较常用的缓蚀剂包括咪唑啉、多元醇磷酸酯和酰胺羧酸类等。缓蚀剂作用机理为，缓蚀剂的亲水极性基团容易吸附在金属外表面，而疏水的非极性基团会从金属表面向溶剂中扩散排列，从而覆盖成一层薄膜，保护金属外表面不受腐蚀，从而起到缓蚀作用。（2）油田常用阻垢剂与阻垢机理
油田污水处理中较常用的阻垢剂包括低分子聚合物和有机磷酸两大类。阻垢剂作用机理为，阻垢剂能通过螯合作用与钙、镁等离子形成稳定的络合物，把容易产生沉淀的金属离子变成可溶性离子溶于水中，从而抑制沉淀物的产生。一方面通过晶体变形作用破坏晶体的正常增长，从而防止或减轻结垢，另一方面通过静电斥力作用吸附于无机盐的微晶上，使微粒之间的斥力变大，阻碍其相互聚结，使之保持散布状态，以达到控制或降低结垢物形成的目的。
二氧化碳与水反应：CO2↑+H2O=CO2（溶解）CO2（溶解）+H2O=H2CO3
碳酸与铁反应：Fe－2e→Fe2+
污水结垢机理及除垢防垢技术
利用二氧化碳驱进行二次采油可能引起垢沉积。因为含 有二氧化碳的水会变为酸性，并溶解地层中的方解石 （碳酸钙）。当生产井周围地层压力下降时，二氧化碳 会脱离溶解，于是碳酸钙会在射孔孔眼和近井眼的地层 孔隙中沉积沉淀，而近井眼环境产生结垢将使压力进一 步下降，从而形成更多的沉淀。
在化学驱中注入地层的化学药剂也可能引起水垢沉积。 碱驱中注入的碱液与岩石作用会使pH值、离子组分及温 度和压力改变，可引起碳酸盐、硅酸盐、氢氧化物沉淀。 注蒸汽驱油过程中也常有硫酸钙、碳酸钙垢沉积。
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2、结垢分类
根据结垢层沉积的机理，可将结垢分为颗粒污垢、结晶污 垢、化学反应污垢、腐蚀污垢、生物污垢及凝固污垢。
(1) 颗粒污垢
即悬浮于流体中的固体微粒在换热表面上的积聚。这种污 垢也包括较大固态微粒在水平换热面上因重力作用而形成 的沉淀层，即所谓沉淀污垢和其它胶体微粒的沉积。
(2) 结晶污垢
(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。
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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。
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(2) 自动结垢
油藏内水与油共存，各种采油工艺的实施不可避免地导 致平衡状态的改变。如果这些变化使得流体组分超过某 种矿物质溶解度的极限，则会形成结垢沉积，这种现象 称为自动结垢。硫酸盐或碳酸盐结垢会因井筒内压力、 温度的变化或由于井下流动受到阻碍而沉积。高矿化度 盐水的温度较大幅度下降会形成氯化钠（卤化物）。另 外，当含有酸气的采出流体形成碳酸盐结垢沉积时，开 采过程中压力下降会使流体脱气，从而提高pH值，使结 垢加剧。
油田结垢问题及高效防垢技术综述
油田结垢问题及高效防垢技术综述防腐能力强、长久耐用的特性，使得相关技术已在结垢结蜡严重的油田工况得到广泛应用。
油田结垢是一个普遍目棘手的问题，其产生原因多种多样，其中最为主要的有两大因素首先，地层水中高浓度的易结垢盐离子是结垢问题的一个重要来源。
在采油过程中，由于压力、温度或水成分的变化，原本处于化学平衡状态的盐离子会打破平衡，生成垢。
这些垢主要以碳酸钙为主，还可能混有碳酸镁、硫酸钙/镁等成分。
在我国，许多陆上油田的结垢问题大都由此引发。
其次，两种或多种不相容的水混合也是油田结垢的常见原因。
例如，在海上油田注海水开采过程中，地层水常含有钡锶离子，而海水含有大量的硫酸根离子，两者混合极易产生难溶的硫酸钡锶垢。
油田结垢带来的危害不容小觑。
首先，油层及近井地带的结垢会堵塞油气通道，降低油层渗透率，从而导致油井产液量下降，特别是在低渗透油田，这种影响更为严重。
其次，并筒结垢会增加抽油杆的负荷，降低泵效，甚至引发卡泵现象。
再者，集输管道和设备表面的结垢不仅影响运行效率，还可能造成垢下腐蚀，导致穿孔等安全隐患。
最后，注水系统的结垢会使注水压力上升，能耗增加，生产能力降低，为了应对油田结垢问题，业界采取了多种防垢措施。
其中，化学防垢技术是最为常用的一种方法。
目前，国内应用较多的化学防垢技术包括酸洗法和投加防垢剂法。
然而，酸洗法除垢的有效期较短，且返排液可能对环境造成污染。
而连续注入防垢液对泵的要求较高，操作也较为复杂。
针对以上问题，市面上还研发了一些新型的防垢设备和技术。
例如，带擦除机构管段式原油在线含水分析仪FKC02-CC就是其中的佼佼者。
这种仪器不仅适用于稠油和高含蜡原油工况，还能通过刮板的往复运动将探头上粘连的杂质去除，保证探头表面的清洁，从而提高仪器长期使用时的稳定性和精度。
物理防垢方法也在油田中得到了广泛应用。
这些方法通过物理手段阻止无机盐的沉除了化学防垢技术和新型设备，积，其作用原理包括振散作用、振壁作用、电解作用、电化学效应、磁场效应、辐射作用、催化作用等。
油田管道结垢的成因及除防垢技术
2017年07月油田管道结垢的成因及除防垢技术周佳旭（哈尔滨石油学院石油工程系2014级2班，黑龙江哈尔滨150027）摘要：油田开发中结垢现象影响着油井正常生产、增加地面能耗和抽油杆的负荷，为此针对油田注水开发结垢的成因，提出了除垢解垢的措施。
关键词：结垢；成因；防垢目前，我国油田大部分已进入开采的中后期，注水开发工艺由于注入压力的不断升高，地层水随着原油被采出，使得水含量的不断攀升，致使油田系统的结垢问题日趋严重。
由于注水开发始终伴随着结垢问题，因此结垢是油田注水开发堵塞的主要原因之一，也对采油管线和集输管线造成一定的损害[1]。
如何解决油田开发的结垢问题，已经成为目前需要解决的一个极其重要的问题。
1结垢的成因及危害1.1不配伍性引起的结垢我国油田大部分普遍都采用多层位混合开采、多层位产出液混输的原油集输处理方式，由于不同层位的原油进行混合集输、注入水与地层水的不配伍性以及多层位混合开采、多层产出液集输的处理方式，致使注入水与地层水中所含的成垢离子如Ca 2+、Mg 2+、Ba 2+、CO 32-、SO 42-等相遇而产生的沉淀结垢，而且结垢的类型较多，不利于油田正常生产。
若有HCO 3-、CO 32-、SO 42-等阴离子的存在，就有可能形成一系列沉淀物，此为油田结垢的内在因素[2]。
目前垢物约百余种，但油田中最常见的主要是碳酸钙（镁）垢、硫酸钙（镁）垢、硫酸钡垢和硫酸锶垢，且大多是混合垢，很少见到单一垢。
1.2条件变化引起的结垢①温度的影响温度能够改变易结垢盐类的溶解度，油田中除CaSO 4·2H 2O 溶解度存在最大值外，其结垢盐类均随温度的升高而降低。
这些盐类结垢中以碳酸盐为主，升高温度Ca(HCO 3)2会分解产生CaCO 3结垢：Ca(HCO 3)2→CaCO 3+CO 2↑+H 2O 此反应为吸热反应，升高温度平衡向右移动，使CaCO 3的析出而结垢。
对于以CaSO 4、BaSO 4、SrSO 4为主的盐类垢亦同理。
第十章 油田水的防垢和除垢技术分解ppt课件
– 含盐量的影响 硫酸钡在水中的溶解度于碳酸钙一样，随着含盐量的增加而增加。
12
铁沉淀物
来源
1 水中溶解的铁离子 2 钢铁的腐蚀产物
油田水的腐蚀通常是由溶解的二氧化碳、硫化氢和氧引起的，溶解 气体与地层水中的铁离子反应也能生成铁化合物。每升地层水中铁 含量通常仅几毫克。
(1)单元醇膦酸酯
分子式：
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(2)多元醇膦酸酯
分子式：
六元醇膦酸酯也是常用的膦酸酯。
27
天然有机化合物防垢剂
• (1)丹宁 丹宁可防止溶解氧对阴极的去极化作用，或
在金属表面生成一种不透性的保护膜，还有一些 丹宁可改进自然形成的膜而增强保护作用。
• (2)磺化木质素 磺化木质素为造纸工业的副产物，具有来源
7
影响碳酸钙结垢的因素
. 二氧化碳的影响： . 温度和压力的影响； . pH值的影响； . 盐量的影响。
. 溶解的盐效应 ：离子间的静电相互作用，使Ca2+ 离子 和CO32- 离子的活动性减弱，结果降低了这些离子在碳 酸钙固体上的沉淀速度，溶解的速度占了优势，从而 碳酸钙溶解度增大的现象。
8
碳酸镁结垢因素分析
又pK等于pK2和pKSP之差(K2为HCO3-)的电离常数， KSP为碳酸钙的 溶度积) ，K也可又离子强度与水温的关系表中查得：
5
碳酸钙结垢倾向性预测公式
SI=pH-K-p[Ca2+ ]-p[HCO3-]
式中： SI—— 结垢指数； pH——系统中实际pH值； pHS——系统中的碳酸钙达饱和时的pH值； K——常数，为含盐量，组成和水温的函数，可由离子强度与水温的
. 碳酸镁的溶解反应如下：
新疆油田污水成垢机理分析及结垢因素研究
新疆油田污水成垢机理分析及结垢因素研究新疆油田污水成垢机理分析及结垢因素研究引言：随着石油开采的扩大和健康环境的重要性日益凸显，对油田污水的成垢机理以及结垢因素的研究变得越来越重要。
本文将对新疆油田污水的成垢机理进行分析，并研究结垢的主要因素。
第一部分：成垢机理分析成垢是指在油田污水处理过程中，污水中的溶解物质与管道或设备表面结合形成沉积物的过程。
新疆油田污水成垢的机理主要包括物理因素和化学因素两方面。
1. 物理因素：- 流速：污水在管道中的流速是成垢的重要因素。
当流速过大时，会增加污水对管道表面的冲刷力，从而减少结垢的机会。
- 温度：温度的升高会加速油田污水中溶解物质的析出和结晶速度，进一步促进成垢的发生。
2. 化学因素：- 溶解物质：油田污水中的溶解物质是造成成垢的主要原因。
其中，硬度成分、铁锈颗粒、碱性物质等常见溶解物质都会在管道表面结合形成沉积物。
- pH 值：酸性和碱性物质会影响污水中的阴离子和阳离子含量，改变水质的化学性质，从而加剧成垢的程度。
第二部分：结垢因素研究1. 水质特性：- 污水中的硬度成分是成垢的主要因素之一。
硬度是由钙、镁等阳离子引起的，当水中硬度成分超过一定值时，会以碳酸钙的形式析出，形成结垢。
- 水中的铁离子也是成垢的重要因素。
在新疆油田污水中，铁锈颗粒的存在会促进成垢的发生。
- 碱性物质的存在会降低水的酸度，增加阴离子和阳离子的含量，从而促进成垢。
2. 管道和设备特性：- 管道和设备的材质也会影响结垢的程度。
一些不耐腐蚀的材质如铁、铜等容易在油田污水的长期作用下形成结垢，而一些耐腐蚀的材质如不锈钢、塑料等则相对不易成垢。
- 表面粗糙度也是影响结垢的因素之一。
表面越光滑，结垢的机会就越小。
结论：新疆油田污水的成垢机理分析表明，物理因素和化学因素共同作用，导致污水中的溶解物质在管道和设备表面结合形成沉积物。
结垢的主要因素包括水质特性和管道设备特性等。
针对这些因素，油田污水处理过程应注重降低污水中硬度成分、铁离子及碱性物质的含量，选择耐腐蚀的材质作为管道和设备的材料，并保持表面的光滑度。
油田污水处理第10章油田水防垢技术B
沉降作用
水中悬浮的粒子，如铁锈、砂土、粘土、 泥渣等将同时受到沉降力和切力的作用。
沉降力促使粒子下沉，沉降力包括粒子本 身的重力、表面对粒子的吸力和范德华力， 以及因表面粗糙等引起的物理作用力等。
剪应力也称为切力，是水流使粒子脱离表 面的力。如果沉降力大，则粒子容易沉积； 如果剪应力大于水垢和污泥本身的结合强度， 则粒子被分散在水中。
10.2 油田污水常见水垢类型及影响因素
10.2.1 油田污水中常见的几种水垢 • 碳酸钙
碳酸钙是一种重要的成垢物质，它在水中的溶 解度是很低的，因此在油田污水中，十分重要的 溶解和沉淀问题就是碳酸钙的溶解平衡。
• 碳酸镁
碳酸镁是另一种形成水垢的物质，碳酸镁在水 中的溶解性能和碳酸钙相似。
10.2.1 油田污水中常见的几种水垢
• A 饱和指数法（Stiff-Davis法）
先计算饱和指数SI，然后进行判断。 SI＝pH0－pHs pHs=K+pCa－pALK
K－由水温和水中离子强度决定的修正值； pCa－溶液中Ca2+浓度的负对数，pCa＝－ lg[Ca2+]； pALK－溶液中总碱度的负对数，pALK＝－ lg(2[CO32-]+[HCO3-])。
• 碳酸钙结垢倾向判断
CaCO3成垢与pH值有关。CaCO3垢的预测 就是把水的实际pH值与该水被CaCO3饱和 时的pH值比较后判断。水的实际pH值可以 直接测得pH0，被CaCO3饱和的pH值，通过 计算得到pHs，也可以通过实验测得pHc。 pHs和pHc实际上均为临界pH值，其区别是 一个实测值，一个是计算值。
沉降作用
水中微生物的生长和繁殖将会加速结晶和 沉降作用。腐蚀会使金属表面变得很粗糙， 粗糙的表面将会催化结晶和沉降作用。较高 的温度则往往会使某些已经沉积的污垢形态 变得难于清除，例如一些碳氢化合物将变成 硬壳状沉积；铁的氢氧化物也可脱水变硬和 发生相转变。当水中含有油污或烃类有机物 时，有机物的分解，氧化或聚合作用形成的 产物往往具有粘结作用。
注水开发油田油层结垢机理与防垢措施
注水开发油田油层结垢机理与防垢措施【摘要】近年来，随着注水开采技术的逐渐成熟，油田的采油率得到了显著的提高。
然而因注水过程中引起的原有油层平衡的打破，造成了各种油层伤害问题的出现，最为典型的就是油层的结垢问题。
本文针对目前国内油田所面临的因注水开采而引起的油层结垢问题，通过试验模拟分析讨论了这类情况下的结垢机理，并对比以往的防垢措施，提出油田水源混配防垢法。
此种方法的工作机理是在地表通过采用地表水或油田污水与注入水以一定比例混配，提前去除水中的成垢离子，从而达到防垢的目的。
【关键词】注水油田油层结垢结垢机理防垢措施1 油田结垢机理分析1.1 油田结垢理论分析油田注水开采系统结垢因素很多，但从结垢物的物质本质分析，其结垢物主要是由BaCO3、SrCO3、MgCO3、CaCO3、CaSO4 、MgSO4、SrSO4、BaSO4等物质组成，而这些沉淀的形成主要是注入水中的成垢阴离子与地层水中的成垢阳离子结合形成，即为采油系统中结垢的最直接原因。
鉴于此，要想有效的防止结垢的出现，只有最大限度的排除掉注入水中的成垢阴离子，并防止后续的BaCO3、SrCO3、MgCO3、CaCO3、CaSO4、MgSO4、SrSO4、BaSO4形成即可。
1.2 试验论证试验设备主要包括：显微照相系统（主要包括高级体视显微镜，配摄像机、录像机、监视器、照相机等，可随时观察模型中流体运行状态，随时录像、照相等），加压测试系统（通过采用氮气瓶或电子蠕动泵加压，从而用数字压力仪测量压力）以及辅助设备（主要包括机械真空泵、721分光光度计、数字浊度仪、过滤装置、加热装置等设备）。
试验模型主要采用曲志浩的真实砂岩微观模型制作技术方法，制作砂岩微观孔隙模型，进行试验验证。
试验方法主要是：在常温常压下，将地层水（油田污水）与注入水以不同的比例混合，静置一小时后，观察沉淀物的生成情况并记录；对沉淀生成完毕的上清液进行PH值测试并记录；在不同PH值下，上清液与地层水再次接触后，生成沉淀的情况进行比对分析记录；取出沉淀完全且静置后的上清液两等分，分别加入Ca（OH）2，调节溶液PH值使其大于8.4，并对两份溶液同时加以高温高压（接近真实油层温度压力）处理，一段时间后对比观察现象并记录。