油田水结垢
浅谈计量间油井回油管线结垢结蜡防治措施探讨
浅谈计量间油井回油管线结垢结蜡防治措施探讨在油田生产过程中,油井回油管线结垢和结蜡是不可避免的问题。
而这些问题如果没有得到有效的防治,将会导致生产效率的降低,甚至是管线堵塞、生产中断等严重后果。
因此,本文将就计量间油井回油管线结垢和结蜡的防治措施进行探讨。
一、结垢的成因油井回油管线结垢主要有以下成因:1、水垢:随着油井的运行,因为地下水含有的碳酸盐、铁离子、硫化氢、氢氧化物和氯离子等元素,会导致管道内壁结垢,影响输油。
2、油垢:油井运营过程中,管道内液相组分可能与管壁形成化合物,形成类油垢。
它们形成的原因有三种:一是沉积物在管道内表面反应;二是油中的沉积物,如沉淀、钙、硝酸盐等油垢;三是化学反应,如钢管表面的化学反应。
3、微生物附着:水在管道内形成变质后,污染的水中就有很多细菌、微生物、藻类等生物附着在管道内表面,形成结垢。
二、结垢的危害结垢对管道的危害主要有以下几个方面:1、增加阻力和能量损失:管道内壁结垢,会增加液体流动的阻力,导致能量损失增加。
2、产生腐蚀:结垢能形成油道,油道的存在容易导致腐蚀。
3、堵塞管道:结垢堵塞管道,导致油井停产,生产效率降低。
三、结垢的防治措施为了防止管道结垢,可以采取以下措施:1、内部清洗:周期性清洗管道内壁,去除沉积、杂质,避免管道结垢的形成。
2、物理清除:采用物理方法对管道内的结垢进行清理,如挖除、冲刷、吸取等。
3、化学添加剂防垢:采用一定含量的化学添加剂对管道进行防垢,达到清除管道内结垢的目的。
4、机械清理:采用设备和工具巩固的清址管道内结垢、污渍等杂物。
结蜡是指在输送石油时,因温度变化而导致管道内形成的蜡沉淀物质。
当管道内油温度下降到引起自然结晶时,蜡会堵塞管道,在管道内形成异常阻力,严重影响了石油的生产、研究进口的效率。
1、油品成分:石油中含有很多分子量不同的物质,其中蜡烷是组成油品的重要成分。
2、温度:管道内油的温度与环境温度有很大的关系,高温会使蜡烷析出,形成结蜡。
油田污水结垢问题及防垢技术研究进展
油田污水结垢问题及防垢技术研究进展王亭沂中石化胜利油田分公司技术检测中心摘要从油田结垢现状,研究分析结垢戍固机理分为四种:不配伍混合、自动结垢、蒸发引起的结垢和气驱或化学驱引起结垢,总结分析防垢新技术发展为化学法防垢.物理法防垢、工艺法防垢等防垢方法。
J戋键词镬油田结垢;防垢技术油气田开发过程中,油气藏中的流体(油,气、水)从油气层中流出,由于温度、压力和油气水平衡状态的变化,容易在地下储层、采油井井简、套管、生产油管发生无机盐类的沉积,生成垢,结垢现象的发生堵塞油Ⅲ管线,将给生产带来不币IJ影响,使产能降低,能耗增大,不能正常连续操作,甚至停产。
目前,油气集输系统的结垢问题已经成为我国各油F闩普遍存在的¨题。
就胜和J油田为例,目前胜利油田油井综合含水高达92%,油田采出液中Ca¨,M92+和C0,2一浓度偏高,有的甚至超过500mg/L,处于严重过饱和状态。
表l为结垢较为严重的某站离子分析结果,从表中可以看出,该站水体矿化度较高,且含有较高浓度的Ca2+,M92+离子,同时HC0,离子浓度也较高,在温度变化影响下,极易生成碳酸钙、碳酸镁以及碳酸镁钙等复合垢样。
一.结垢机理油气生产开发过程中常见的结垢机理主要有四种:①不配伍混合不配伍的注人水和地层水混和可引起结垢。
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注入储层中,海水一般富含硫酸根离子,而地层水多含钙离子、镁离子,因此当两种不同性质的水混合时发生化学反应,生成硫酸钙、硫酸镁等垢。
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的导致平衡状态的改变。
如果这种变化使得流体组分超过某种矿物质的溶解度极限,就会形成结垢沉积;硫酸盐和碳酸盐会在开发过程中由于压力温度的变化,或者流动受到阻碍而沉积,高矿化度盐水的温度大幅下降会导致卤化物结晶沉淀。
当含有酸气的采出液形成碳酸盐结垢沉淀时,开采过程中压力下降会使流体脱气,从而提高pH值,导致自动结垢加剧。
酒东油田注水系统结垢分析及应对措施
第38卷第2期2021年6月25日油田化学Oilfield ChemistryVol.38No.225Jun,2021//文章编号:1000-4092(2021)02-332-05酒东油田注水系统结垢分析及应对措施*李艳琦,林远平,薛新茹,李来红,谭晓琼,念大海(中国石油玉门油田分公司工程技术研究院,甘肃酒泉735019)摘要:为了解决酒东油田注水系统结垢严重的问题,分析了酒东油田注水(K1g1与K1g3油藏采出水混合)结垢原因,评价了7种阻垢剂对碳酸钙垢和硫酸钙垢阻垢效果,通过扫描电镜分析了结垢晶体的形貌。
研究结果表明:酒东油田注水结垢类型为碳酸钙,含少量硫酸钙垢。
聚天冬氨酸(PASP )对注入水的阻垢效果最好。
PASP 的分子结构中含有的羧酸阴离子与Ca 2+形成溶于水的螯合分子,吸附在结晶体表面的PASP 降低了分子间的作用力,破坏了晶体结构,使晶体形态发生畸变,有效阻止晶体的生成。
在酒东油田注入水中加入PASP 可较好地解决采出水回注的结垢问题。
图5表5参11关键词:酒东油田;结垢机理;阻垢;措施中图分类号:TE341文献标识码:ADOI :10.19346/ki.1000-4092.2021.02.024*收稿日期:2020-03-23;修回日期:2020-07-10。
作者简介:李艳琦(1975—),女,高级工程师,西南石油大学天然气加工专业学士(1998),主要从事油田化学方面研究,通讯地址:735019甘肃省酒泉市新城区石油基地2#楼415室,E-mail :。
0前言油田注入水开发是一种常用的开采方法[1],注入水水源主要是污水、清水或二者混合水。
水源的不配伍性和外界环境(温度、压力、流速)的改变[2-3],常会导致水中结垢离子析出、聚集,进而结垢[4-6]。
酒东油田注水开发时,将K1g1油藏采出水和K1g3油藏采出水混合后,经过处理作为油井注入水。
随着注水程度逐渐深入,注水系统和地层结垢越来越严重,造成注水压力上升和地层吸水能力下降,严重影响正常注水。
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。
油田注水系统结垢及治理措施
2017年10月油田注水系统结垢及治理措施李兴华张挺夏红宇吕仁仨(长庆油田分公司第三采油厂,陕西延安717507)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油田注水系统结垢原因1.1对结垢机理进行分析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。
1.2对上述结论进行验证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pH 值,使不同pH 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pH 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。
高矿化度油田采出水析盐结垢机理研究的开题报告
高矿化度油田采出水析盐结垢机理研究的开题报告一、选题背景油田油水共存,采出水中含有大量的盐类成分,其中的硬度离子和碱金属离子等无机盐会随着油水混合体积的变化而发生结晶析出,形成结垢。
结垢会严重影响采出水水质和工业设备的使用寿命,给生产带来不便和经济损失。
特别是高矿化度油田,其采出水中的盐分更加丰富,结垢问题更为突出。
因此,研究高矿化度油田采出水析盐结垢机理,对于解决结垢问题,保证采出水水质和设备正常运行非常重要。
二、研究内容1.高矿化度油田采出水水质分析及结垢情况调查:对高矿化度油田采出水的水质进行分析,建立采出水质量检测体系,调查结垢情况;2.结垢物质组份研究:通过分析采出水中析出的结垢物质的成份,了解结垢的类型和来源;3.结垢机理研究:建立高矿化度油田采出水析盐结垢的物理化学模型,并探究不同条件下析盐结垢的机理;4.结垢防治技术研究:研究防止高矿化度油田采出水析盐结垢的不同技术措施,为生产提供可行的解决方案。
三、研究意义1.有助于保持高矿化度油田采出水的水质,有效解决结垢问题,提高生产效益和设备使用寿命;2.可以为其他类似问题,例如海水淡化中的结垢问题提供参考和借鉴;3.该研究可以为高矿化度油田的油水处理及开发运营提供技术支撑。
四、研究方法本研究将采用:1.化学分析方法:对采出水中的无机盐进行分析,探究结垢的成份和来源;2.实验模拟法:模拟不同条件下的结垢过程,研究析盐结垢机理;3.计算机模拟方法:采用计算机模拟构建物理化学模型,预测不同条件下的结垢过程,验证实验数据的准确性;4.防治技术研究:比较不同防治技术的适用性和效果。
五、研究进度安排1.前期调研和文献综述;2.采出水水质分析及结垢情况调查;3.采用模拟结晶法模拟不同条件下的结垢过程,研究分析结垢机理;4.建立高矿化度油田采出水析盐结垢的物理化学模型;5.研究防止高矿化度油田采出水析盐结垢的不同技术措施。
六、预期成果1.系统掌握高矿化度油田采出水析盐结垢机理及其防治技术;2.建立高矿化度油田采出水水质检测体系,为生产提供便利;3.为高矿化度油田的油水处理及开发运营提供技术支撑。
油田水碳酸钙结垢预测及实验验证
2 4 压 力 的 影 响 .
在 两相 系统 中 ,碳 酸钙溶 解度 随压力 的增 大而增 大 。蒋 官 澄等 人对 大 港 油 田采 油三 厂 [ 做 了研 究 , 4
在保持 其它 因素不 变 的条件下 ,注 水压力 1 a逐 渐增 加 到 3 MP 时 ,在 现场 压 力 范 围 内 ,结垢 量 随 MP 5 a
第 3 卷第 1 2 期
管丽等 :油 田水碳酸钙结垢预测及实验验证
2 3 温 度 的 影 响 .
与 大多数物 质 的性 质相 反 ,当温度 增高 时 ,碳 酸钙 的溶解 度降 低 ,即水温较 高时 就会结 更 多的碳 酸
钙垢 。陈小 砖等 人进行 了模 拟实验 ,来 考察 流体温 度对碳 酸钙 结垢过 程 的影响 ,从得 到的 实验结果 来 看 ,温度影 响 了水 垢热 阻 ,即流体 温度越 高 ,溶液 的稳定 时间越 短 。
值 。水 中三种碳 酸在平 衡时 的浓度 比例 与水 的 p 值有 完全 相应 的关系 。水 在 p 值 较高 时就 容 易产生 H H 更 多的碳 酸钙沉 淀 ,反 之不 易产生 沉淀 。
[ 收稿 日期]2 0 —1 0 9 0—1 3 [ 基金项 目]国家大学生创新性试验计划项 目 ( 8 08 0 ) 0 1 4 98 。 [ 作者简介]管丽 (9 8一 ,女 ,长江大学石油工程专业 1 6 4 18 ) 0 0 班大四学生 ,现从 事油气 田开发方面的学 习和研究工作。
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。
河南油田饮用水结垢分析研究
总碱度在 2 5 o ~3 0 0 mg / L左右 , 总硬 度符 合生 活 饮用 水标 准
GB 5 7 4 9 —2 0 0 6规 定 的 总 硬 度小 于 4 5 0 mg / I 的标 准 。 二、 地 下 水硬 度 形成 原 因
HC O3 在加热条件下逐渐形成 对应 的碳 酸盐 微小 晶体 , 虽 然这 些碳酸盐 的比重都 大于 1 , 但是水样加热升 温过 程中 , 水样 中溶 解性气体不断 以微气泡 的形 式析 出, 微气 泡与微小 晶体碰撞结 合, 形成气浮作用 , 使得原本 比重就不是很大的微小晶体在 微气 泡的浮力作 用下 出现部分上浮现象 。同时伴有水温升高导致的 强对流过程 , 这些微小 晶体在水 中相互碰撞 , 同种类 晶体碰撞后 易于结合 , 产生 了絮凝 作用 , 形成稍大 的絮凝 体 , 同时不断捕获 其周 围的其他游离同种( 或异种 ) 微 小晶体 , 颗粒增大重力增 加 , 形成沉淀 ; 同时水样沸腾时形成强对流过程 , 会携带部分空气进 入水样 当中, 增加气泡析出的数量 。这样 , 小部分微小晶体 被微 气泡包裹 , 在浮力作用下形成白色漂 浮物 , 形成 白色沉淀 。
地 下水 的硬度来源于沉积岩及土壤 中溶解性多价金属离子 的渗出 , 水的硬度主要是水中含 有的钙盐 和镁盐形成 的 , 铁、 铝、 锰、 锌等金属离子也能形 成硬度含 量甚微可 忽略不计 。水 中所 含的钙和镁的酸式碳 酸盐 加热 能被分解 , 析出沉淀 而除去 , 这种 盐所形成的硬度为暂 时硬度 , 如C a ( HC O) 。 - , - C a C O ̄ +H z ( ) +C O 2十;Mg ( HC O) 3 - - * Mg C ( ) 3 +H2 O +C U 2 十; 钙和镁的 其他盐类 ( 如硫酸盐 、 氯化物等) 经加热不能析出沉 淀 , 这种盐所 形成 的硬度称永久硬度 , 暂时硬度 和永久硬 度的总和 称为总硬 度 。地下水 中的钙离子和镁离子是 以碳酸氢盐 [ C a ( HC Os ) z 、 Mg ( HC O 3 ) : ] 的形 式溶 解于 冷水 中 , 经 加热 分解 为 ( C a C Os、 Mg C O 3 ) 沉 淀( 俗称水垢) 。
油田结垢的危害与原因分析及治理对策
油田结垢的危害与原因分析及治理对策摘要:本文分析油田生产过程中,原油物质在地下储层、井筒、生产管柱、设备、管线等各生产环节由于受到液体成分、温度、压力、PH值等各种原因造成结垢对生产的不利影响,结合国内外油田目前现有的预防和除垢技术提出了预防和除垢治理对策。
关键词:结垢危害治理对策一、油田结垢的危害油田生产过程中,在地下储层、采油井井筒、套管、生产油管、井下完井设备以及地面油气集输设备管线内由于各种原因而形成的一层沉积物质,它们会造成堵塞并妨碍流体流动。
主要有碳酸盐垢、硫酸盐垢、铁垢和有机垢。
油田结垢以无机垢最为普遍,分布广泛,危害较大。
油田常见的垢沉积物主要是碳酸钙、硫酸钙和硫酸钡等。
结垢现象普遍存在于油田生产过程的各个环节,从注入设备到油藏再到地面设备的整个水流路径上都能产生结垢。
a.垢对管线的危害:主要表现为管线腐蚀穿孔、堵塞、压力上升。
b.垢对储层的损害:原油蕴藏在油层砂岩空隙之中,油层结垢使岩心大孔隙数量减少,油层润湿性和渗透率下降,致使注水时泵压升高,注入能力不断下降,甚至向地层中无法注水,吸水剖面的吸水厚度降低造成地层伤害。
尽管油层内结垢程度较弱,但是对低渗透储层的伤害却不容忽视。
结垢一旦堵塞地层,通常是很难再清除掉的,因此地层垢造成的地层伤害常是永久性的。
c.垢对设备的危害:油井产出液离开井口以后,在经过不同的管线和设备中时,会经历不同的压力、温度、流速、停留时间、分离以及几种水又可能重新混合,因此可能会有各种垢盐生成。
地面各种设备中的这类结垢统称为设备垢,它会给采油生产带来诸多问题:输液管线积垢,管道内径缩小造成阻流;金属设备中的积垢常是“点状”的,这能引起严重的点腐蚀,造成设备穿孔;在加热炉装置中,炉内的输液管可因垢堵使加热炉热效率降低,或温度无法升高。
二、影响结垢的因素1、成垢离子的浓度水中成垢离子含量越高,形成垢的可能性就越大。
对某一特定的垢,当成垢离子的浓度超过了它在一定温度和pH值下的可溶性界限时,垢就沉积下来。
油田水结垢趋势预测方法
油田水结垢趋势预测方法油田水结垢是指在石油开采和生产过程中,由于油田水中含有大量的溶解性盐类和难溶性盐类,当水蒸发或温度升高时,这些盐类会沉积在设备表面形成固体结垢。
结垢会导致油田设备的堵塞、腐蚀和损坏,从而影响油田的正常生产。
因此,准确预测油田水结垢趋势对于油田的安全运行和经济效益至关重要。
油田水结垢趋势预测方法主要包括经验模型法、物化模型法和数学模型法三种。
经验模型法是一种根据历史数据和经验规律进行预测的方法。
它基于运营人员对油田水结垢的经验总结而得出,通过分析历史数据中的结垢情况,推断出未来的结垢趋势。
这种方法简单易行,但需要较长时间的数据积累和丰富的经验支持,且预测结果的准确性也受限于经验的局限性。
物化模型法是通过对结垢过程中的物理和化学机理进行研究,建立相应的模型来预测结垢趋势。
该方法基于结垢机理的深入研究,结合实验数据,建立物理和化学模型,通过模拟计算得出结垢趋势。
这种方法准确性较高,但需要大量的实验数据和复杂的模型建立过程,同时对模型参数和初始条件的准确性要求较高。
数学模型法是一种基于数学理论和统计分析的方法。
该方法通过对结垢过程中的相关因素进行数学建模,利用统计分析方法对数据进行处理和预测。
数学模型法可以结合多个因素综合分析,提高预测结果的准确性。
常用的数学模型包括神经网络模型、回归模型、时间序列模型等。
这种方法需要较强的数学和统计分析能力,同时对数据的处理和模型选择也有一定要求。
油田水结垢趋势预测方法有经验模型法、物化模型法和数学模型法三种。
不同的方法有不同的适用场景和准确性,运营人员可以根据实际情况选择合适的方法进行预测和分析,以保证油田设备的正常运行和生产效益的最大化。
同时,油田水结垢的预防和控制也是非常重要的,可以通过调整水质、加入结垢抑制剂、加强设备维护等方法来降低结垢的风险。
2 国内外油田油水并腐蚀结垢防护现状
油田生产从油井 ̄联合站一 注水井 ( 地层) 一油井是一 个循环系统, 这一系统, 任
何一个部位发生腐蚀均会影响油田 正常生产。 油田注水系统的结垢是一个普遍存在的问
题, 结垢会给生产带来严重危害。 水垢在注水管道中形成, 会增大水流阻力,使注水能 耗增高, 导致设备和管道局部腐蚀: 水垢如果 在注水地层和生产层形成, 还会引起严重
质水。 大多数为地表水、油层拌生 水和海水, 甚至工业废水。 例如: 我国油田注水约有 5 6 % 为回注水。由于地质结构不同 ,在油田的采出水中,水质存在较大的差异,因水中
溶解的气体和盐不同,构成各种水质,也带来腐蚀和结垢问 题,常常使油井和集输系统 产生故障( 腐蚀,结垢) 。认识影响水质的因素是采取相应措施的关键。
油套管腐蚀速率, 缩短了井的寿命.生产过程常常因结垢造成生产井停产作用,影响生
产, 增 加 成 本[ u ) 。 为 解 决 这些 生 产 难 题, 提 高 防 垢、除 垢 效 益 的目 的 , 国 内 外 许多 油 田
开展了 一系列的油 水井防除垢的研究, 对各油田 的生产发展 和科技进步起到了较大的 促
的 地 层 伤 害, 造 成 油 、 水井 过 早 报 废 [ z ) 一 [ 6 ) 。 可 见 防垢问 题 是 一 个非 常 重 要 的问 题。
油F H 最常见的垢型有碳酸钙( C a C 0 3 ) 、二水硫酸钙( C a S O , ・ 2 H } O ) 、 硫酸钙 ( C a S O , ) , 硫酸钡( B a S O , ) 和硫酸铭 ( S r S O , ) , 而微量的硫酸铭往往存在于大量的硫酸钡中,很难把
进作用。
油气田用水主要包括采油注水,地面设施用水和钻井用水。采油用水最大,约占全
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。
油田注水配伍性研究及结垢预测分析
随着常规油气资源量的日益减少,低渗透油藏的勘探开发工作受到很大的关注,目前大部分低渗透油田常采用注水开发措施来提高油田采收率[1]。
与高渗透油田相比,低渗透油田孔喉小,渗透率低,储层非均质性强,一旦注入水与储层流体不配伍,将导致储层受到伤害[2],影响油田开采能力。
因此必须对注入水与目标层流体的配伍性进行研究,以合理确定注水水源。
A站注水目标层位为长2、长6,由于注水水源不足,计划选取区块内回灌井的延安组地层水进行水源补充。
为得到回灌井地层水与长2、长6地层水的配伍性,选取临近区块延安组地层水进行配伍性实验,为A站后期选择注水水源提供参考依据。
1 实验部分1.1 采出水水质分析水样分析参考《SY5523—2016 油田水分析方法》、《SY/T 5329—2012 碎屑岩油藏注水水质指标及分析方法》,对区域内的 3 个水样进行水质分析。
2 配伍性实验方法本实验采取静态结垢实验评价方法,将延安组与长2地层水、延安组与长6地层水、长2与长6地层水,分别按10∶0、9∶1、8∶2、7∶3、6∶4、5∶5、4∶6、3∶7、2∶8、1∶9、0∶10的比例进行混合,在40℃的恒温烘箱及常压下放置7d后,采用离子色谱法进行离子成分分析,通过比较Ca2+、SO42-的理论值与实测值,初步判断两者的配伍性。
3 结垢预测方法3.1 碳酸钙结垢趋势预测SI = pH - pHs (1)pHs=K+pCa+pAlk (2)由式(1)~(2)推导出:SI = pH - K - pCa – pAlk (3)µ=0.5×(C1Z12+C2Z22+…C n Z n2) (4)式中:pH——系统实际的pH值;pHs——系统中CaCO3在达到饱和时的pH值;K——常数,为含盐量、组成和溶液温度的函数,可由离子强度与水温度关系曲线查得;pCa——Ca2+离子浓度负对数,Ca2+离子浓度单位为 mo1/L;pAlk——总碱度负对数,单位为 mo1/L;SI——结垢指数,当SI<0,化合物处于未饱和状态,不结垢;当SI=0,化合物处于平衡状态,不结垢;当SI>0,化合物处于过饱和状态,有结垢趋势。
油水井筒腐蚀结垢及防垢除垢工艺研究
油水井筒腐蚀结垢及防垢除垢工艺研究摘要:油田在开发生产的过程中有关油水井筒的腐蚀结垢问题一直是石油天然气开采中急需要解决的技术问题之一,由于油田开采的地质环境复杂,加上外界自然气候条件也会影响油水井开采作业,导致在生产过程中可能会出现腐蚀和结垢的现象。
尤其到了油田开发的高含水期,因为油井含水量的升高,产出水矿化度严重,便会带来大量的二氧化碳、硫化氢以及氯离子等腐蚀性物质,这些物质混合在一起便会使油水井筒产生严重的腐蚀和结垢问题,影响开采系统的工作,也会造成输油输气系统管线及其设备的腐蚀结垢,对油田开采安全造成影响,最终给油田企业带来巨大经济损失。
鉴于此,本文将对油水井筒腐蚀结构作用机理和形成原因进行分析,并在此基础上提出相关防垢除垢的工艺技术,希望对类似工程有一定借鉴参考意义。
关键词:油水井筒;腐蚀;结垢;防垢除垢1油田油水井筒腐蚀结垢现状金属的腐蚀是导致油田井筒发生腐蚀结构的最直接原因,当水中的矿化程度较高时水中便会出现大量的有溶解氧、二氧化碳等物质,使金属遭到严重腐蚀。
此外,油井开采活动和加热炉活动也会使大量碳酸钙、碳酸镁等物质沉淀,从而引起油田井筒的腐蚀结垢。
在含水率不高的阶段,油井的耐腐蚀性较高,而随之含水率的增大便会使油井和井下工具设备的金属表面发生严重的腐蚀,甚至出现油管泄漏、金属管断裂的问题。
油井井下工具设备的腐蚀和油管腐蚀的作用机理相似,在出现游离水之后油井的腐蚀情况便会加剧,加上开采作业带来的机械摩擦,使油井筒腐蚀更加严重。
从腐蚀现况来看,油水井腐蚀主要集中在有关于套管的腐蚀上,套管的内腐蚀比外腐蚀要严重得多。
而出现油田油井结垢的问题,主要发生在含水量较高的油井中,结垢常见部位为井下油管的内壁、筛管和抽油泵、套管内部的位置,结垢严重时会使抽油杆被强行拉断。
想要解决油田油水井腐蚀结垢的问题,首先应明确发生腐蚀和结垢的机理,然后找到具体原因,最后制定针对性的防护和治理方案。
2油水井筒腐蚀结垢机理首先,油水井的采出液中含有大量硫酸盐还原菌物质,这类菌种物质长期存在于地层水和岩石中,在开采时受到外界的刺激会大量繁殖,在菌种的作用下会使油水井筒发生严重的腐蚀,腐蚀产物主要是含硫化合物垢类物质。
高矿化度油田采出水中的碳酸钙结垢动力学
高矿化度油田采出水中的碳酸钙结垢动力学
碳酸钙结垢在高矿化度油田采出水中是一个常见的现象,可能会
对水质造成一定程度的污染。
对于处理碳酸钙结垢来说,动力学研究
是有必要的。
从动力学的角度来看,由于碳酸钙结垢是溶解物,它受湿度、温度、盐度、PH值和溶解盐等多种因素的影响。
动力学研究将探究碳酸
钙结垢受环境因素的影响,以及它们对污染物的沉积和沉积的可能因素。
同时,动力学研究还将探究碳酸钙结垢在不同油田采出水中的分
布特征。
针对油田采出水中存在的碳酸钙结垢,将建立动力学模型,
揭示油田采出水中碳酸钙结垢的形成和分布特征,为有效控制碳酸钙
结垢提供思路。
动力学研究也将讨论高矿化度油田采出水中的碳酸钙结垢处理技术,如机械补偿技术,薄膜过滤技术等,并采用实验方法进行验证,
以获得最佳的抑制碳酸钙结垢的效果。
综上所述,动力学研究对于控制高矿化度油田采出水中碳酸钙结
垢具有重要作用,它不仅可以为有效抑制碳酸钙结垢提供动力学数据,而且有助于采取有效的处理措施,保护油田采出水环境。
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:
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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。
试论油井井筒结垢及防治措施
试论油井井筒结垢及防治措施油井井筒结垢是指在油井生产过程中,由于井筒和油层产生的各种原因导致的油垢、水垢、盐垢等物质的沉积,造成井筒狭窄、油井产能下降以及设备损坏等问题。
井筒结垢是油田开发中一个常见的问题,如何有效防治井筒结垢成为了油田开发和生产中亟待解决的难题。
井筒结垢的主要种类有油垢、水垢和盐垢。
油垢主要是由于原油中含有胶质、沥青质等高分子物质,在温度升高或压力减小的情况下析出沉积在井筒壁上形成。
水垢主要是由于井底地层中含有的可溶性盐类在开采过程中被水溶解,然后在井筒壁上析出沉积形成。
盐垢主要是由于水中含有的可溶性盐类在地面条件下结晶沉积在井筒壁上形成。
对于油井井筒结垢,采取合适的防治措施是非常重要的。
可以采用物理方法进行清洗和刮除。
物理方法包括高压水射流、机械刮擦和超声波清洗等。
高压水射流可以将油垢和水垢冲刷下来,但对于盐垢的清除效果较差。
机械刮擦可以通过刮板、刮刀等工具将垢层刮除,但操作较为繁琐。
超声波清洗可以利用超声波的振动作用将结垢松动,并通过流体冲洗将其清除。
化学方法也是防治油井井筒结垢的重要手段。
化学方法包括酸洗、溶解和缓蚀等。
酸洗是将酸溶液(如盐酸、硫酸等)注入井筒,通过酸的腐蚀作用将结垢溶解清除。
溶解是将能够溶解结垢的溶剂注入井筒,使结垢溶解掉。
缓蚀是在井筒内添加一些能够与结垢物质形成配位化合物的缓蚀剂,使结垢物质失去结晶能力。
可以采用热力方法进行井筒结垢的防治。
热力方法主要是利用高温或高热量将结垢物质分解或融化。
高温可以通过油井蒸汽注入、燃烧天然气或石油等方式提供。
高热量可以通过火焰或热水注入等方式提供。
通过热力方法可以将结垢物质迅速分解或融化,清除井筒结垢。
还可以采用生物方法进行油井井筒结垢的防治。
生物方法主要是利用微生物来降解油垢和水垢。
微生物可以通过代谢活动将油垢和水垢分解为无害物质,从而达到清除结垢的目的。
生物方法具有无污染、温和、成本低等优点,但需要较长时间,效果较为有限。
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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
什么是结垢 结垢危害及机理 结垢的影响因素 油田防垢 油田除垢
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1、什么是结垢 、 结垢就是油田生产过程中,在地下储层、采油井井筒、 套管、生产油管、井下完井设备以及地面油气集输设备和 管线内由于各种原因而形成的一层沉积物质,它们会造成 堵塞并妨碍流体流动。油田常见的垢沉积物主要是碳酸钙、 硫酸钙和硫酸钡等。结垢现象普遍存在于油田生产过程的 各个环节,从注水设备到油藏再到地面设备的整个水流路 径上都能产生结垢。
油田防垢
预防结垢要从结垢的原理及其影响因素出发,控制影响结垢的各个因 素,来抑制水中的成垢离子结晶沉淀。 1.避免不相容水的混合 避免不相容水的混合 当不同来源的水发生混合时必需十分小心,它们单独使用时可能是稳 定的,不存在结垢问题,但混合后分别溶解在两种水中的离子可能生成不 溶解的盐垢。如注海水时,海水在地层中与地层水相遇,在地层的温度、 压力等条件下很可能结垢而堵塞地层。 2.控制 值 控制pH值 控制 pH值对碳酸盐和铁的化合物的溶解度影响很大,降低pH值会增加它们 的溶解度。但pH值过低会使水的腐蚀性变大,而出现腐蚀问题,因此在油 田采用控制pH值的方法防治水结垢,必须精确控制pH值,这在一般油田 是很难做到的。所以这一方法并不广泛使用,通常在只在稍微改变pH值即 能很好防止结垢的情况下才有意义。 3.控制物理条件 控制物理条件 影响结垢的物理因素有温度、压力、水流流速及管壁的粗糙度等,通 过控制这些条件增大垢的溶解度,减轻垢的沉积和附着,此方法在现场是 很值得考虑的。 4.去除结垢组份 去除结垢组份 去除水中的二氧化碳、硫化氢、氧气等可以减小腐蚀和和腐蚀产物铁 化合物的沉积,这是油田通常采取的方法。
2、结垢对油田油气集输系统的危害: 、结垢对油田油气集输系统的危害: (1) 油气集输系统中的水垢沉积会大大降低设备传热效果, 严重时会引起堵塞,必须及时进行清洗作业。 (2) 结垢会引起设备和管道局部垢下腐蚀,并且为细菌的繁 殖提供有利条件。同时,结垢还会使缓蚀剂与金属表面难 以接触成膜,大大降低缓蚀效果,加重设备和管道的腐蚀, 甚至引起腐蚀穿孔,使管道报废。 (3) 水垢沉积还会降低水流截面积,增大水流阻力和输送能 量。
4、结垢的影响因素 、 (1)温度的影响: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; (2)压力的影响:碳酸钙和硫酸钙在水中的溶解度随着压力增 加而增加,因此,当系统压力发生较大降低时,易形成碳 酸钙和硫酸钙垢。
(3) 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。 (4)流体动力学因素 流体动力学因素 影响结垢的动力学因素主要是液流流态(层流、紊 流)、流速及其分布。由流体力学知识可知,液流流速、 路径可影响液流流态。在不考虑其他因素的条件下,水流 速度越小则结垢趋势越大,即雷诺数越小越易结垢。结垢 趋势在渗流中最大,层流中次之,紊流中最小。因此,从 地面管线、油管、井底套管、炮眼到地层,结垢趋势依次 增大。
使用化学防垢剂防垢 防垢剂是目前陆地油田也是海上油田防垢的最常用、最主要 的方法。防垢剂是指能防止或延缓水中无机物形成垢沉 积的化学药剂。 常用化学防垢剂:无机缩聚磷酸盐 ;有机磷酸脂 ;有机多元膦酸 盐 ;低分子聚合物 .
油田除垢
清除油田结垢的方法常用的有两种机械法和化 学法。 机械除垢:机械除垢是利用清管器、钻井工具、水力 冲洗机等专用设备靠机械力清除垢的沉积。 化学除垢:对于机械无法到达的地方,如地层结垢、 特殊容器的内部结垢机械法就无能为力了。化 学除垢是指利用可溶解垢沉积的化学药剂使垢 变得酥松脱落或溶解来达到除垢的目的。
(5)结晶动力学因素 结晶动力学因素 垢沉积是溶质从过饱和溶液中结晶析出、聚集并沉淀 的过程。在纯溶液体系中,当成垢离子浓度低于其溶解度 时,不会出现晶体沉淀,溶液处于稳定状态。当浓度大于 其溶解度而过饱和度较低时,结晶的析出很慢,溶液处于 亚稳态。当过饱和度高时,结晶数目多,沉淀速度快,溶 液处于不稳定状态