第10章油田水防垢技术
《2024年油田污水防垢与缓蚀技术研究》范文
《油田污水防垢与缓蚀技术研究》篇一一、引言油田生产过程中，污水的处理一直是一个重要的环节。
其中，防垢与缓蚀技术是保护油田设备、提高生产效率、降低生产成本的关键技术。
本文将针对油田污水的防垢与缓蚀技术进行深入研究，分析现有技术、探讨技术改进及发展方向。
二、油田污水现状及防垢缓蚀需求油田污水主要包括生产过程中的采出液、油泥、岩屑等混合物。
这些污水具有高矿化度、高硬度、高含油量等特点，且在流动过程中容易产生结垢和腐蚀现象。
结垢现象会导致管道堵塞，降低设备运行效率，甚至引发安全事故；腐蚀现象则会导致设备损坏，缩短设备使用寿命，增加生产成本。
因此，防垢与缓蚀技术在油田污水处理中具有重要地位。
三、油田污水防垢技术研究目前，油田污水防垢技术主要包括物理法、化学法及生物法等。
物理法主要通过物理手段如过滤、磁化等手段去除水中的杂质和矿物质，从而防止结垢。
化学法则通过添加防垢剂来螯合或分散水中的矿物质，防止其结晶并附着在设备表面。
生物法则利用微生物代谢过程中产生的生物活性物质来防止结垢。
在实际应用中，应根据油田污水的具体情况选择合适的防垢技术。
针对现有技术的不足，我们可以进一步研究新型的防垢材料和防垢剂。
例如，研究具有高吸附性、高稳定性的新型吸附材料，用于去除水中的矿物质；研究具有高效螯合能力、低毒性的新型防垢剂，以降低对环境的污染。
四、油田污水缓蚀技术研究油田污水的缓蚀技术主要包括阴极保护、阳极保护和添加缓蚀剂等方法。
阴极保护和阳极保护是通过改变金属的电位，使其处于受保护状态，从而防止腐蚀。
而添加缓蚀剂则是通过在污水中添加具有缓蚀作用的化学物质，来减缓设备的腐蚀速度。
在实际应用中，应根据设备的材质和工作环境选择合适的缓蚀技术。
针对缓蚀技术的进一步研究，我们可以关注新型缓蚀剂的研发和应用。
新型缓蚀剂应具有高效、低毒、环保等特点，能够适应不同材质和工况的设备。
此外，还可以研究缓蚀技术与其它防腐技术的结合，如与防垢技术、生物防护技术等相结合，以提高防腐效果。
油田防垢技术
2.4、防止腐蚀方法分析
3、电化学保护：
广泛应用于港口船舶、埋地管道、城市 供水供暖系统、储罐等各个领域，目前在海洋、 地面储罐、埋地管道等方面强制电流阴极保护 已成为一项成熟的防腐技术，具有经济有效抗 蚀能力强的优点；缺点是不适用于化学腐蚀和 物理腐蚀，牺牲阳极保护靠自然电位保护其效 果没有强制电流阴极保护效果好。
前言
在油气田开发过程中，从钻采、开采、集输到油气的 水处理、储运等的生产环节中，腐蚀无处不在、无时不有， 生产安全、人身安全和环境保护都受到严重的影响，因此腐 蚀是制约和影响油气田生产的主要因素之一。克服、防护腐 蚀是现在及未来必不缺少的一部分。
目录
一、腐蚀的概述 二、防腐的概述 三、防腐的工艺介绍 四、防腐的现有技术方案 五、现有技术比较
多层开采井：地层液相混合在井筒中，离子浓度发生变化。
3.4除垢和防垢工艺对比
除垢是采用酸式除垢剂清除沉积在井筒或地面管线上的垢质。 防垢是在垢晶形成之前采用化学防垢剂控制垢结晶、晶核长 大和沉积，主要手段有： （1）防止晶核化或抑制结晶长大； （2）分离晶核，控制成垢阳离子，主要是螯合二价金属离子； （3）防止沉积，保持固相颗粒在水中扩散并防止在金属表面沉 积。 油田产出水结垢是一种结构致密的沉积物，一旦形成垢要 清除掉积垢需要用大量的除垢剂和施工机具，投入成本高且不 能根除结垢，除垢对井筒油套管和地面管线的伤害较大；而采 用防垢手段则相对成本较低，选择低伤害防垢剂对地层、油套 管和地面管线均不会产生伤害。
3.3、结垢机理
油田水结垢大体可分为两种情况：（ 1 ）温度、压力、
等热力学条件改变，导致水中离子平衡状态改变，结垢组分
溶解度降低而析出结晶沉淀。（ 2 ）离子组成不相溶的水相 互混合而产生沉淀。结垢的形成可表示如下： Ca2+ + CO32= CaCO3 = = CaSO4 BaSO4
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《油田污水防垢与缓蚀技术研究》篇一一、引言油田开发过程中，由于注入水、采出液及地层中各种化学物质的混合，产生了大量的油田污水。
这些污水中含有大量的矿物质、油类、气体及其他杂质，如不进行有效处理，不仅会对环境造成严重污染，还会导致生产设施的结垢和腐蚀问题，严重影响油田的正常生产。
因此，油田污水的防垢与缓蚀技术研究显得尤为重要。
二、油田污水防垢技术研究1. 防垢原理防垢技术主要是通过改变水中的矿物质成分，降低或稳定矿化度，抑制结垢物质的生成和沉积。
同时，采用物理或化学方法清除已经生成的垢。
2. 技术方法（1）物理方法：包括机械清洗、超声波防垢等。
其中，超声波防垢技术通过声波振动和空化作用，有效防止和清除垢的生成和沉积。
（2）化学方法：主要通过向污水中加入防垢剂，改变水中的成垢离子平衡，阻止或减少垢的生成。
防垢剂种类繁多，需根据具体水质条件进行选择。
3. 技术应用防垢技术已在许多油田得到广泛应用，通过选择合适的防垢方法和防垢剂，可以有效降低油田污水的结垢问题，提高生产效率。
三、油田污水缓蚀技术研究1. 缓蚀原理缓蚀技术主要是通过添加缓蚀剂，减缓或阻止金属设备的腐蚀过程。
缓蚀剂能够在金属表面形成一层保护膜，隔绝金属与腐蚀介质的接触，从而达到减缓腐蚀的目的。
2. 技术方法（1）选择合适的缓蚀剂：根据水质条件和设备材质，选择合适的缓蚀剂。
缓蚀剂种类繁多，包括无机缓蚀剂、有机缓蚀剂等。
（2）合理投加量：根据水质条件和设备情况，确定合适的缓蚀剂投加量。
投加量过多或过少都会影响缓蚀效果。
3. 技术应用缓蚀技术在油田生产中具有重要意义，通过合理使用缓蚀剂，可以有效减缓设备腐蚀速度，延长设备使用寿命，降低生产成本。
四、结论油田污水的防垢与缓蚀技术研究对于保障油田正常生产和环境保护具有重要意义。
通过采用物理、化学等方法进行防垢处理，可以有效降低结垢问题；而通过合理选择和使用缓蚀剂，可以减缓设备腐蚀速度，延长设备使用寿命。
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。
《2024年油田污水防垢与缓蚀技术研究》范文
《油田污水防垢与缓蚀技术研究》篇一一、引言随着全球经济的不断发展，对石油能源的需求不断增长。
油田开采与生产过程中，污水的处理显得尤为重要。
尤其是污水中的结垢和腐蚀问题，严重影响了油田的正常运行和设备的寿命。
因此，油田污水防垢与缓蚀技术的研究，对于保障油田生产的稳定性和设备的长期运行具有重要意义。
二、油田污水结垢问题油田污水中含有大量的矿物质、盐类以及其他杂质，这些物质在一定的温度和压力条件下容易发生化学反应，形成难溶性的盐类沉淀物，进而在设备、管道等表面结垢。
结垢会导致管道内径减小，流动阻力增大，降低生产效率；同时还会对设备造成腐蚀，缩短设备的使用寿命。
三、防垢技术研究为了解决油田污水的结垢问题，防垢技术的研究显得尤为重要。
目前，常用的防垢技术主要包括物理法、化学法和生物法。
1. 物理法防垢技术：主要通过物理手段改变水中的结垢物质的存在状态，如利用磁场、电场等物理场的作用，改变水分子和盐类离子的结构，从而抑制结垢。
2. 化学法防垢技术：通过向污水中加入化学药剂，改变水中的化学环境，使结垢物质难以形成或快速溶解。
常用的化学药剂包括阻垢剂、分散剂等。
3. 生物法防垢技术：利用微生物或其代谢产物来抑制结垢。
生物法防垢技术具有环保、无污染等优点，是未来防垢技术的重要研究方向。
四、缓蚀技术研究缓蚀技术主要用于减缓油田设备、管道等金属材料的腐蚀。
目前，缓蚀技术主要包括表面处理技术和内防腐技术。
1. 表面处理技术：通过在金属表面涂覆防腐涂料、镀层等手段，隔绝金属与腐蚀介质的接触，从而达到减缓腐蚀的目的。
2. 内防腐技术：通过向介质中添加缓蚀剂，改变金属的电化学性质，使其在腐蚀环境中形成保护膜，阻止腐蚀的进一步发展。
五、技术应用及发展趋势在实际应用中，应根据油田污水的具体情况，综合运用防垢和缓蚀技术。
同时，随着科技的不断进步，防垢和缓蚀技术也在不断发展。
未来，油田污水防垢与缓蚀技术将更加注重环保、高效和智能化。
石油类油田注水开发及防垢技术
目录第一章概论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯第一节油田开发中面临的主要问题⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 1第二节防垢领域研究中存在的主要问题⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 1第二章注水工程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 4 第一节注水供水与注水水质⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 4第二节油田注水水质处理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7第三节注水地面工程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9第三章油田注水开发中的防垢现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11 第一节油田注水开发中的防垢现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11 第二节油层结垢伤害防治对策⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11第四章常见阻垢剂的阻垢机理性能及应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯14 第一节常见阻垢剂的阻垢机理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯14 第二节常见阻垢剂的性能⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯14结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯17 参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯18第一章概论第一节油田开发中面临的主要问题石油开发过程中提高原油采收率是一个颇具普遍性的问题。
在我国低渗透油藏储量约有40×108t ，一些老油田含水率已达80％～90％，但此时仅采出地下石油储量的1 ∕3，还有2∕3 的石油储量用常规的办法无法开采。
目前我国投入开发的低渗透油田的储量占总动用储量的比例越来越高，而未动用地质储量中所占的比例更大。
注水开发是目前保持地层压力和提高采收率的主要手段之一，以为国内外广泛采用，我国大部分油田也都采用注水开发的方式。
然而我国的油田注水开发过程中存在许多亟待解决的问题，油层结垢伤害就是其中常见的严重问题之一。
目前普遍认为，油田注水工艺需要考虑的主要问题是堵塞、结垢、腐蚀三大因素，尤其是油田结垢本身就是导致注水井和油层堵塞、腐蚀的重要因素。
油田防垢技术
3.3、结垢机理
油田水结垢大体可分为两种情况：（1）温度、压力、 等热力学条件改变，导致水中离子平衡状态改变，结垢组分 溶解度降低而析出结晶沉淀。（2）离子组成不相溶的水相 互混合而产生沉淀。结垢的形成可表示如下：
Ca2+ + CO32- = CaCO3 Ca2+ + SO42- = CaSO4 Ba2+ + SO42- = BaSO4
果没有强制电流阴极保护效果好。
三、结垢的基本概述
3.1结垢的基本概述
油田产出液中的水中含碳酸钙、镁、铁、锶等金属离子， 产出液的矿化度高达几万PPM因此在油田开发中液体流动的各 个环节，都存在结垢的可能性。
油田结垢通常是多种无机盐和油垢的混合物，最常见的 垢物成分是CaCO3，占80%以上，其次为NaCL、CaSO4、BaSO4、 Fe2O3、Fe（OH）3、部分有机物和及少量泥砂晶核
1.4、腐蚀的危害
❖ 腐蚀损失包括： 材料消耗损失、工件性能失效、引发井下 事故、引发灾难性事故。
二 、防腐的概述
2.1定义：
防腐就是通过采取各种手段，保护容易锈蚀 的金属物品的，来达到延长其使用寿命的目的，通 常采用物理防腐，化学防腐，电化学防腐等方法。
2.2、防止腐蚀技术的分类
2.3、防止腐蚀的原理
一、腐蚀的概述
1.1、 定义：
腐蚀是金属材料在周围环境的作用下引起的 破坏或变质现象。
在盐酸液体中浸泡的垢块
1.2、石油天然气行生产中的腐蚀
❖ 石油天然气开采中的腐蚀是油田开发过程中对油水井 生产和井筒影响十分严重的现象，因油水井套管腐蚀 穿孔造成的油水井报废、各种管线腐蚀穿孔、生产设 备因腐蚀而频繁地更换和报废、井下管杆泵等因腐蚀 损坏造成作业周期缩短等，均给油田的生产带来巨大 的经济损失。
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。
油田防垢技术简介
油田防垢技术简介闫方平一、油田结垢现状调研及原因分析目前，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；第三种是海水；也有将不同水混合注入的。
国外一些油田如North Sea oilfield普遍采用注海水的方法。
随着注入水向油井推进，使油井含水率不断升高，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；此外，当系统的温度、压力和pH值等发生变化时，地下储层、射孔孔眼、井筒、井下泵、地面油气集输设备管线内也会形成结垢；同时，如果采用回注污水的开发方式，还可能导致注水泵、注水管线及注水井底结垢。
结垢物主要为钡、锶、镁、钙的硫酸盐或碳酸盐，同时由于CO2、H2S和水中溶解氧的存在，还可能生成各种铁化合物，如碳酸铁、三氧化二铁、硫化铁等。
结垢通常造成生产管线或设备堵塞，增加修井作业次数，缩短修井作业周期；同时，结垢还易造成油层堵塞、产液量下降和能源浪费，阻碍了原油的正常生产，严重时还会造成抽油杆拉断，油井关井，甚至报废，造成很大的经济损失。
国内外大量油田清、防垢实践表明，根据油田实际情况，对油田水结垢、防垢的机理进行系统研究，进而采取相应的防治措施可以减轻或消除结垢对油田生产的不利影响。
1、油田结垢现场调研一般来讲，对一个油田结垢问题的研究总是始于现场调研，目前国内外已有很多结垢现场调研方面的报道。
其中，国外以前苏联、国内以长庆油田的研究最为系统全面。
总体来看，现场调研内容主要包括结垢形成的位置、垢物的成分、结垢成因的初步研究和结垢对生产的影响等，调研手段主要有观察描述、统计分析、垢物的分析鉴定等，有的油田甚至为研究油层内结垢而专门钻了检查井。
从大量的现场调研成果来看，主要得到以下认识：(1) 在地下储层、井筒、地面油气集输设备管线以及地面注水设备管线内均可能产生结垢，结垢可能发生在各种采油井（自喷井、抽油井或气举井）中，但最多的是抽油井。
油田常见防垢技术简介
从图可以看出，孔径对合金装置的防垢 效果有较大影响，孔径对合金装置的防垢效
40
果有较大影响。当孔径在(6～8)mm的范围时 ，剩余钙离子浓度和阻垢率大，防垢效果最
20
佳，随着孔径增大，防垢效果变差。 孔径设计还需要考虑节流和压降的问题
4 6 8 10 孔径（mm） 12 14 16
0
。
防垢器
防垢器效果影响因素 (2)多元合金防垢片片间距离对防垢效果影响
防垢器
防垢器 其他类型的防垢器
激光防垢器
电磁防垢器
量子管防垢器 超声波防垢器
谢
谢
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。
时越易出现紊流状态。
பைடு நூலகம்
防垢器
防垢器效果影响因素
(4)温度对防垢效果影响
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 防垢器在油井中应用
油井多元合金防垢器连接在Y接头以下管柱 上，产液流经油管进入到油井多元合金防垢 器，在电泵的吸入作用下，产液经内筒上的 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。
油田污水防垢除垢防腐技术研究综述
油田污水防垢除垢防腐技术研究第一章绪论1.1课题研究背景与意义1.1.1课题研究背景油田污水处理的目的是去除水中的油、悬浮物以及其它有碍注水、易造成注水系统腐蚀、结垢的不利成分。
各油田或区块的水质成分复杂、差异较大，处理后回注水的水质要求也不一样，因此处理工艺应有所选择。
为了能合理地、经济地选择水处理工艺流程，应对各单项工艺或组合工艺的处理功能有所了解。
我国油田污水处理回注的整体技术、工艺、管理水平低，不能及时引进、消化国际先进的技术与设备，没有借鉴国外先进的管理经验，这也是我国大部分油田污水处理回注站处理效率低、水质无法达标的主要原因之一。
早期的石油开发称为一次采油，主要是依靠油层自有的能量进行采油，其采收率较低。
二十世纪以来，为提高石油的采收率，开始推广以补充油藏能量为主的注水、注气的二次采油技术。
随着不断的开发，中国的大部分陆上油田已经进入了高含水期，采出液综合含水率高达80%以上，部分油田已超过90%，为达到稳产保产的目的，我国大庆、胜利、辽河等主力油田又发展了施予能量货主如去油剂开采油层残余油的三次采油技术。
在以自喷方式开采的一次采油中，其采出液含水率很低。
在二次采油过程中，我国绝大部分油田是采用注水开发方式，注入水随原油一同采出，使采出液含水率不断上升，加大油田污水处理压力。
在三次采油过程中，我国多采用注聚合物驱油。
油田污水处理的目的是去除水中的油、悬浮物以及其它有碍注水、易造成注水系统腐蚀、结垢的不利成分。
各油田或区块的水质成分复杂、差异较大，处理后回注水的水质要求也不一样，因此处理工艺应有所选择。
为了能合理地、经济地选择水处理工艺流程，应对各单项工艺或组合工艺的处理功能有所了解。
我国油田污水处理回注的整体技术、工艺、管理水平低，不能及时引进、消化国际先进的技术与设备，没有借鉴国外先进的管理经验，这也是我国大部分油田污水处理回注站处理效率低、水质无法达标的主要原因之一[1]。
油田污水水质复杂，含有许多有害成分。
油田污水结垢机理及除垢防垢技术简介PPT课件
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。
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(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。
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(2) 离子缔合理论模型
根据Bjerum原理，当两个不同电荷的离子彼此靠近到某一 距离时，它们之间的库仑力大于热运动作用力，就能形成 足够稳定的缔合新单元。缔合平衡如下：
2
2、结垢与油田生产
在油田生产过程中，地下储层、采油井井筒、地面油气集 输系统内均可能产生无机盐结垢。油田水结垢给油田正常 生产带来的危害十分巨大，因此结垢问题已越来越引起人 们的关注。
目前，油气集输系统的结垢问题已成为我国各油田普遍存 在的问题。以胜利油田为例，目前胜利油田油井综合含水 平均高达92％，油井产出液中钙、镁离子和碳酸根离子浓 度偏高，有些甚至超过500mg/L，处于严重过饱和状态。 因此胜利油田许多油区的集输系统内结垢现象十分严重。 下表为结垢较严重的胜利油田纯梁首站（梁家楼外输水及 纯化外输水）的离子分析结果。从表中可以看出，这两部 分外输水中钙离子浓度均在400mg/L以上，同时碳酸氢根 离子和硫酸根离子浓度也很高。
油田抽油井防垢技术及应用
关键 词
通过 对油田抽 油井生产管柱的结垢现状调查 研究油 井管柱 结垢机理 ，优 选阻垢荆 ，并进行效果评价 通过现场试 验优
油 田抽 油 井 结 垢 机 理 防垢 技 术 阻 垢 荆
效 果评 价
化 ．确 立 了 以ＨＥ 阻垢 剂 为 主 含水率随着开发的进行而不断上升 ，每年因结垢造成检泵的 井 占全 年检 泵井总数 的很 大比例 。地层 水矿化度较 高 ，尤其是ｃ ｌ 、 Ｈ Ｏ 等离子含量较高 ，加之 井底有Ｃ 存在 ，导致其结垢情况 Ｃ［ Ｏ 、ＨＳ 复杂 ，影 响正常生产 。从这些情况来看 ，很有必要研 究油 田抽油 井管柱 的结垢原因 ， 并采取相应的防护措施 。
华大 学 出版 社 ．１９ ：７２ ０ ９７ ９ ～８ １ 【 ５ １李 文德 ． ９ 年代 国 际最新 流 行 电路 精 萃【 ． 北 京 ： 电子 工业 出 ｆ Ｍ】
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出版 社 。２ ０ ０ ４： １ ９～２ Ｉ ０—２ ０ ９． ９ １
行 出所需 实现 的功能 ，即在Ｍ５软件 中生 成十六进制 代码 ，然后经 １ Ｔ Ｐ５和写入器将 十六进制代码 写入Ａ ８ Ｃ ２ Ｏ ８１ Ｔ ９ ５单片机芯片 内 ，最后 将 已写入的芯片插入 电路板上 ， 进行实物模拟 。 附录 ：程序清单 ７ Ｈ一 ７ 存放 采样值 ，７ Ｈ一 Ｂ 存放显 示数据 ，依次为个位 、 ０ ７Ｈ ８ ７Ｈ 十位、百位 、通道标志。
构 ， 成晶格扭 曲 ，不能形 成稳 定的 晶形 结构 ，从 而阻碍微 晶的长 造
【 邓海 荣 ，王新 岗，武 玉风 低渗 透 油 田注水 系统 防垢技 术的应 用 ２ 】 刚． 内蒙 古石 油化工 ，２） ，１）１｛ １１ ｆ ８（ｂ：３ ，３ ｏ ３ ｆ 张清 ，李 全安 ，文丸 巴 ，等 Ｈ ｓ ３ 】 分压对 油 管钢ｃ０ ｓ 蚀的 影 ／ 腐 响Ｕ． ］腐蚀科 学 与防护技 术 ，２０， ６６：９ — ９ ０４ １（ ３ ５ ３ ７ ） 【 张景 来 ，冯英 华 ，李丹 ，等 阻垢 荆 的研 究进展 Ⅱ ４ 】 】安 徽 工程科技 学院 学报 ，２ ０， ３１ ７ ～７ ０８ ２（） ４ ９ ： ［ 张 洪利 ，梅 超群 ，赵 秋伶 ，等． 内阻垢荆 研 究现状 及展 望ｏ． ５ 】 国 】化 学工程 师 ，２ ０，４： ８ １ ０７ （）３ ～４ 作者简介 张 天骄 （ ９５ １８一）， 大港油 田天 然 气公 司，助理 工 程师 ，
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：
26
(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：
油田注水系统防腐防垢技术的研究
油田注水系统防腐防垢技术的研究引言油田注水系统在油田开发过程中起着重要作用。
随着油井运行时间的延长，油田注水系统的防腐防垢技术变得尤为关键。
本文将对油田注水系统防腐防垢技术进行全面、详细、完整且深入的探讨。
现状分析油田注水系统在工作过程中会遭受腐蚀和垢积的影响，导致系统性能下降、设备破损、注水效果不佳等问题。
针对这些问题，研究者已经开展了大量的研究和实践，取得了一定的成果。
本节将对现有研究进行综合分析。
腐蚀防护技术1.使用耐腐蚀材料：使用耐酸、耐碱、耐盐等特殊材料制作注水管道、阀门等设备，以提高其耐腐蚀性能。
2.防护涂层技术：在注水设备表面涂覆一层特殊的防腐涂层，增加抗腐蚀能力，延长设备使用寿命。
垢积防治技术1.化学清洗技术：采用特殊的清洗剂对注水系统进行周期性清洗，有效去除垢积物。
2.物理处理技术：如超声波清洗、振动清洗等，通过物理方式使垢积物脱落，防止其附着在设备表面。
新技术研究新的技术和方法在油田注水系统防腐防垢方面取得了一定的突破，以下是一些研究成果的简要介绍：纳米材料应用纳米材料具有较大的比表面积和独特的表面性能，可以用于涂层、材料增强等方面，用于提高注水设备的耐腐蚀和抗垢能力。
自清洁涂层技术自清洁涂层能够在液体流动过程中形成自洁膜，减少垢积物的附着和生长，从而提高注水系统的工作效率。
电化学技术通过加入适当的电位和电流，可以对注水系统进行防腐蚀和防垢处理。
这种技术可以改善系统的防腐防垢性能，并且对设备的使用寿命没有显著影响。
技术应用前景油田注水系统防腐防垢技术的研究不仅对油田开发具有重要意义，对保护环境和提高资源利用效率也有积极的影响。
未来的研究重点可以关注以下几个方面：绿色环保技术发展绿色环保的防腐防垢技术，减少对环境的污染和破坏。
高效经济技术研究经济高效的防腐防垢技术，降低油田注水系统的维护成本，提高油田开发的经济效益。
综合治理技术通过多种技术手段的综合应用，实现对注水系统的全面治理，提高系统稳定性和工作效率。
储层保护第十章油田水处理
度也不是越高越好，温度大于90℃时，高分子絮凝剂易老化或分解生成不
溶性物质。 共存杂质 有些杂质的存在能促进混凝过程，如无机金属盐（硫、磷化合物除外）， 能压缩胶粒扩散双电层，浓度越高，作用越强；而有些不利于混凝的进行， 如磷酸根、亚硫酸根、高级有机酸离子等会阻碍高分子絮凝作用，另外， 氯、螯合物、水溶性高分子和表面活性剂都不利于混凝 。
垢的产生 CaCO3、MgCO3、CaSO4、BaSO4、SrSO4、FeS、Fe2S3，这些化 合物都是沉淀型的，当阴阳离子含量超过其溶度积时，则会产生相应
的沉淀物，堵塞注水井地层。
其中FeS、Fe2S3、CaCO3、MgCO3可酸溶，CaSO4可用Na2CO3转 化为CaCO3酸溶，但BaSO4、SrSO4是极难解决的垢。
混凝剂的分类
第十章 油田水处理技术
（3）化学混凝的作用机理
第十章 油田水处理技术
化学混凝的作用机理主要有以下几种，各种机理可能是同时或交叉发生作 用，也可能在一定情况下以某种机理为主。 ①压缩双电层机理 当向水中投加电解质时，由于电解质浓度增加而离子强度升高，压缩外围 扩散层，双电层变薄，ζ电位降低，因此胶粒间的相互排斥力下降，胶体得 以迅速凝聚。 ②吸附电中和机理 电性异号相吸，这种吸附作用中和了电位离子所带电荷，减小了静电斥力， 降低了ζ电位，使胶粒脱稳凝聚。 ③吸附架桥机理 链状高分子聚合物絮凝剂在静电力、范德华力和氢键力等作用下，通过活 性部位与胶粒和细微悬浮物等发生吸附桥联，聚结成为松散的絮团而沉降。
互补，增强了混凝效果，同时降低混凝剂用量和水处理成本。
混凝剂加量
对任何污水的混凝处理，都存在最佳混凝剂和最佳投药量，应通过实验确
定。
混凝剂投加顺序
第十章 油田水处理技术
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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。
第10章
油田污水防垢技术
Scale Control Technique for Wastewater in Oilfield
第10章油田水防垢技术
本章主要内容
☆ 油田污水结垢原理 ☆ 油田污水中的垢种类 ☆ 结垢趋势的预测方法 ☆ 油田污水防止结垢的方法 ☆ 阻垢剂的类型及其阻垢机理 ☆ 物理清防垢技术
第10章油田水防垢技术
给水管道等部位出于铁细菌繁殖使污泥中包 含有腐蚀产物氢氧化铁而呈棕红色；
有些设备的滞流区由于污泥中含有分解的有 机物或硫化物而呈黑色。
微生物的新陈代谢使微生物粘泥具有一层粘 液外壳，悬浮在水中的泥沙、有机物和腐蚀产 物都可能被粘附在粘泥表面，从而增加了污泥 的沉积。
很多微生物在高温条件下会死亡，但是它们 的残骸仍然会粘附在金属表面而形成污泥沉积。
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
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， 则粒子被分散在水第10中章油田。水防垢技术
沉降作用
杂质的粘结作用或水垢析出时的共同沉淀 作用都会增加粒子的沉降力而使粒子加速沉积。
在水的流动部位，被沉积的污泥和析出的 结晶叠加在一起形成的垢层一般不会连续增长。
在水的滞流区，由于剪应力很小甚至接近
于零，水垢和污泥则主要在这些区域积聚，在
滞流区积聚的水垢和污泥仅依靠化学药剂是很
难去除的。
第10章油田水防垢技术
沉降作用
水中微生物的生长和繁殖将会加速结晶和沉的表面 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。
第10章油田水防垢技术
水垢一般都是具有反常溶解度的难溶或 微溶盐类，具有固定晶格，单质水垢较坚 硬致密。
常见水垢：碳酸钙、硫酸钙(石膏或硬石 膏)、硫酸钡、硫酸锶，镁盐，氧化铁等。
水垢的生成主要决定于盐类是否过饱和 以及盐类结晶的生长过程。
第10章油田水防垢技术
10.1.2 影响油田油井及地面处理设备结垢的因素
第10章油田水防垢技术
10.1 油田污水的结垢原理
10.1.1 结垢概述 结垢是油田污水水质控制中遇到的最严
重问题之一 。 结垢发生部位（管线、井筒、地层）
结垢的危害：
水垢是热的不良导体，水垢的形成大大降低传热 效果；
水垢的沉积会引起设备和管道的局部腐蚀，在短 期内穿孔而破坏；
水垢降低水流截面积，增加水流阻力和输送能量， 增加清洗费用和停第产10章检油田修水防时垢技间术 。
一旦结晶析出，形成晶体的晶格很规则， 排列整齐，晶体间的内聚力以及晶体与金属 表面间的粘着力都很强，所以形成的垢层比 较结实而且是连续增长的。
第10章油田水防垢技术
• 结晶作用
例如碳酸钙是具有离子晶格的盐，Ca2+上带有部分 正电荷；CO32-上带有部分负电荷，只有当碳酸钙晶 体带有部分正电荷的Ca2+和另一个碳酸钙晶体带有部 分负电荷的CO32-碰撞，才能彼此结合，因此碳酸钙 垢是按一定的方向，具有严格次序排列的硬垢。
在油田污水中，水垢的形成过程往往是一个混合 结晶过程。水中的悬浮粒子可以成为晶种，粗糙的表 面或其它杂质离子都能强烈地催化结晶过程，使得溶 液在较低的过饱和度下就会析出结晶。悬浮粒子和析 出的晶体共同沉淀，使晶格中含有一定数量的杂质。
第10章油田水防垢技术
• 结晶作用
油田污水中往往有几种盐类同时结晶，形 成的晶体群的晶格排列将是无规则和不整齐 的，在晶格中间会出现很多空隙，悬浮物质 会在空隙内沉积。
换句话说，一种小颗粒是未饱和的溶液，对较大的颗粒来说 则已是饱和溶液了。 在竞相生长过程中较大颗粒的成长是通过牺牲小颗粒来实现的。 一般而言当粒子直径大于10微米后，其溶解度实际上就恒定了。
第10章油田水防垢技术
• 结晶作用
研究微溶盐类的结晶过程表明，在没有杂 质的单一盐类和碳酸钙或硫酸钙的过饱和溶 液中，可以达到很高的过饱和程度而没有结 晶析出。
第10章油田水防垢技术
10.1.2 影响油田油井及地面处理设备结垢的因素
在油井开采过程中，压力逐渐降低，油田污水中的 Ca(HCO3)2就会不断被分解。
如果是在密闭系统，CO2不易扩散逸出， Ca(HCO3)2 在水中仍然处于稳定状态，一般不会产生CaCO3垢，但 在油井中的抽油泵，由于抽吸作用造成脱气现象，因此 在油井的泵筒内会发现CaCO3垢。
一个重要的因素是油田污水成分及类型。
当油田污水中含有高浓度的碳酸盐、硫酸盐、 氯化物和钡盐时，油田污水就有了形成碳酸钙、 硫酸钙和硫酸钡水垢的基本化学条件，只要环境 条件发生变化，打破了原来油层水中溶解物质的 平衡状态，就有可能形成水垢。
eg.1 含有高浓度碳酸氢钙的油田污水，在压力 降低和温度升高时，碳酸氢钙会分解成二氧化碳 和析出碳酸钙。
第10章油田水防垢技术
10.1.3 水垢和污泥的形成过程和机理
结晶和沉降是形成水垢和污泥的主要过程。
过饱和浓度→晶核形成→晶格生长→较大的颗粒又 可进一步聚集，最后发生称之为奥斯特华的熟成竞 争成长过程。
所谓熟成竞争成长是大小不同的颗粒间相互生长的竞争。 由于小颗粒的比表面大，能量高，相对地比大颗粒更易溶解，
从油井中采出的液体首先到转油站加温，由于CO2很 快逸散，换热器上也会第产10章生油田严水防重垢技的术 CaCO3垢。
• 油田污水的沉积物除了水垢外，还有有机 物质(油、细菌，有机残渣)、淤泥及粘土 (砂子、泥浆)等形成的污泥。
• 污泥是表面具有滑腻感的粘胶状物体，往 往是亲水性的，它们能形成体积庞大的湿 而软的片状物。污泥中含有各种无机盐类 和微生物。