油田防垢研究进展

马来酸酐类 共 聚物 ， 基环 氧羧 酸盐 ， 些阻 垢剂 虽具 有 活性 烷 这 高、 毒性小的特点 ， 但不具有生物可降解性能。 绿 色新 型 阻垢 剂 ， 着 人 们 环 保 意 识 的 日益 提 高 ， 境 法 规 随 环 日趋严格 ， 人们对 阻垢剂提 出了越来越 高的要求 。 目前有 机膦 酸盐 类 共 聚 物 阻垢 剂 是 国 内外 最 广 泛 应 用 的 阻 垢 剂 ， 磷 的排 但
一
体成长 ， 从而起到加快结 晶 的效 果 。其原理 是用 晶种来创 立 个极 大的表面以利 于无机盐 结晶。品种可用 某些能生 成垢 的
１ ２ 涂层 防垢 ．
结垢 主要是硫酸盐 和碳 酸盐 ， 溶解盐类 的沉淀并无 危害 ， 而 危 害的是沉淀物在 水泵过 流表面上 粘附 ， 即结 垢 Ｊ 。理 论和 实 践都证 明： 如果表 面光滑 和表面张 力小 ， 则沉 淀物无 处着 床 ， 粘 附不上 ， 即不会造成结垢 。陶瓷是一种惰性化合 物 ， 表面特性极 不活泼 ， 在通常情况下和其他物质基本不具有 亲和力 ， 而且表 面 硬度高 ， 能够提高螺杆泵抗结垢和耐磨性 能。相 对原 用镀 铬层 ， 陶瓷涂层具有表面能低 、 摩擦因数低 、 摩擦 因数稳定 和基本不 结 垢等特点 Ｊ 。有机 高分子聚 合物表 面张力小 ， 润 湿， 粘着 ， 难 抗 涂层光滑 ， 是理想 的防结垢 涂层 。用环 氧酚醛 防腐 涂料 和防蜡 涂料处理 ， 与未处理机组 （ 十多天 ） 比， 相 可延 长结垢 时 间一个月 左右 。涂料含有低分子量 、 多功能聚合物 ， 聚合物 引进 了氟元 该 素 ， 常稳定 ， 至在高腐蚀 、 非 甚 结垢 环境 ， 如与井 下 的酸 、 碱及其 他处理剂等均无反应 。水 性氟涂料 除 了具有 良好 的耐候 性 、 耐 化学腐蚀性 、 沾污 性等特 点外 ， 具有安 全 、 耐 还 环保 的优 点ｕ …。 氟涂料的防垢能力是由于致密 的分子 结构 ， 决定了涂膜 坚硬 ， 表
晶 ， 要求这 种结 晶 悬浮 于溶 液 中而 不粘 附 干系 统 的器 壁上 。 但 几种常见的物理法防垢技术有 ：
２ １ 晶种 技术 ．
晶体技术是依据结 晶学 中的诱导 原理 ， 即在欲 形成 结 晶体 的 物 料 中 加 入 一 定 量 的 已形 成 的 晶 核 ， 导 晶 体 形 成 和 加 快 晶 诱
中 图分 类 号 ：Ｅ８ Ｔ ３
文献 标识 码 ： Ａ
文章编 号 ： ０ — ６７ ２１ ）０ ０２ － ３ １ １ ９７ （０２ １ － ０ １ ０ ０
Ｓ ｕ ｙ Ｐｒ ｇ ｅ ｓｏ ａｅ Ｐｒ ｖ ｎ ｉｎ ｎ Ｏ ｉ ｅｄ ｔ ｄ ｏ ｒ ｓ ｆＳｃ ｌ ｅ ｅ ｔｏ ｉ ｌ ｌ ｉ ｆ
（ １西南石 油 大学材料科 学与工程 学 院 ，四川 成都 ６ ０ ０ １５ ０；２ 中国石 油西气 东输华 中输 气分 公 司 ， 湖 北 武 汉 ４ ０ ７ ；３青 海油 田采 油一厂 采 油研 究所 ，青海 海 西 ８ ６ ０ ；４ 中石 油渤 海钻探 ， ３０４ １４ ０ 河 北 河 间 ０２６ ６ ４ ５；５华北石 油 管理局 工程 公 司 ，新 疆 库 尔勒 ８ １０ ４ ６ ０； ６渤 海钻探 工程 院华 北分 院油 田化 学 室，天津 ０ ２ ５ ） ６ ５ ２
摘 要 ： 结垢是整个油气开采过程中一个较为普遍的问题， 其严重影响生产。当前应用较为广泛的防垢方法主要有化学法 ， 物
理法 以及工艺法 。本文详细介绍 了上述几种 防垢方法 的防垢机理 ， 具体 防垢 措施 并 比较分 析几种 防垢方法 的一些利弊 。
关键词 ： 油田； 化学法； 物理法防垢； 工艺法
垢 的研 究 课 题 和 发 展 方 向 。 共 聚物 阻垢剂 。 主要有丙烯酸类共 聚物 ， 磺酸类共 聚物 ，
１ 化 学 法 防垢
化学防垢通 过溶 解 ， 生成沉 淀 ， 降低 垢在 表面 的现 成 ， 方法 主要有加酸 ， 充二氧化碳防垢 、 涂层 防垢及 阻垢剂法等 。
１ １ 防垢 剂防垢 ．
２ Ｃｈｉａ Ｐ ｔｏｅ ｍ ｅ ｔ—Ｅａ ｔＧａ ａ ｃ ｆＣｅ ｔａ ｉ ａ，Ｈｕ ｅ ｕ ａ ３ ０ ４； ｎ ｅ ｒ ｌｕ Ｗ ｓ ｓ ｓ Ｂｒ ｎ ｈ ｏ ｎ ｒ ｌＣｈ ｎ ｂ ｉＷ ｈ ｎ ４ ０ ７
３Ｑｎ ｈ ｉ ｉ ｅｄＰａｔ ｉＲ ｃｖｒ Ｉｓｔｔ ， ｉｇ ａ Ｈ ｉｉ ４ ０ ４Ｂ ｈ ｉ ｒｌ ｇ Ｃ Ｐ Ｈ ｂｉ ｅ ａ ６ ４ ５ ｉ ａ Ｏｌ ｌ ｌ ｌ ｅｏｅｙ ｎｔｕｅ Ｑｎ ｈ ｉ ａ １ ０ ； ｏ ａ Ｄ ｌｎ ， Ｎ Ｃ， ｅ ｅ Ｈ ｊ ｎ０ ２ ６ ； ｇ ｆ ｎＯ ｉ ｉ ｘ ８ ６ ｉ ｉ ｉ ５Ｅ ｇ ｅｒ ｇＣ ｍ ａ ｙｏ ａｅ Ｐ ｔ ｌｕ ｄ ｎｓ ａｉ ｕｅｕ ｉ ｉｎ ｏｌ ４ ６ ０； ｎｉ ｅ ｎ ｏ ｐ ｎ ｆ ｎ ｉ Ｈｕｂ ｉ ｅ ｏ ｍ Ａ ｍｉ ｔ ｔ ｎＢ ｒａ ，Ｘｎ ａ ｇＫ ｒ ８ １０ ｒｅ ｉｒ ｏ ｊ ａ ６Ｂ ｈ ｉ ｒｌ ｇＡ ａ ｅ ｙｏ ｎ ｉｅｒ ｇ Ｎ ｒ ｈｎ ｒｎ ｈｏ ｅｏ ｅ ｈｍｉ ｌ ｏｍ， ｉｎｉ ０ ２ ５ ， ｈｎ ） ｏ ａ Ｄ ｌｎ ｃｄ ｍ ｆ ｇ ｅ ｎ ． ｏｔ Ｃ ｉａＢ ａｃ ｆ ｈ ｉｆ ｌ ｃ ｅ ｃ ｏ Ｔａｊ ６ ５ ２ Ｃ ｉａ ｉ ｉ Ｅ ｎ ｉ ｈ ｔ ｌ ｄ ｉ ａｒ ｎ
第４ 第 １ ０卷 ０期
２１ ０ ２年 ５月
广
州
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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Ｖｏ ． ０ Ｎｏ ０ １ ４ ．１ Ｍ ａ ． ０１ ｌ ２ ２ ｖ
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油 田 防 垢 研 究 进 展
包 晨 龙 ，戟 ｒ 磊 ，刘 平 江４ ，杨 周 阳 ，程 智
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化
工
２１ ０２年 ５月
放会导致水源富营养化 ， 引起赤潮 现象 ， 同时有 些阻垢剂 还是高 度非生物降解 的， 对生态环境产生非 常大的影响 ， 具有优 良可降 解性 和较好 的阻垢性能的绿色聚合物阻垢剂必 将成为今后 主要 的研 究方 向 。 目前 国内 外 出 现 的 新 型 绿 色 聚 合 物 阻 垢 剂 主 要 有 聚环 氧琥珀酸 和聚天冬氨 酸…。该类防垢剂具有优 良的生物 降解性能 和较高的阻垢活性 ， 与聚丙烯 酸相 比， 相对分子 量相 在 近时 ， 聚天冬氨 酸类 阻垢剂 活性 比聚丙 烯酸 高 ， 特别 在 高浓 度 ｃ ”时仍具有较好 的阻垢效果。 ａ 投加化学阻垢剂法也有其局 限性 ， 就是对 于矿化度 较高 那 的油 田水 ， 化学阻垢剂 的防垢效果会大大 降低 ， 加量如不 合适 投 会 给油田水造成二次污染 ， 增大采出水处 理难度 。
阻垢剂 的种类丰 富 ， 照阻垢 剂 的发 展历 程及起 主要 作用 按 的官能 团， 大致 可以将其 分为天然 聚合物阻垢剂 、 含磷类 聚合物 阻 垢 剂 、 聚合 物 阻垢 剂 、 色 新 型 聚 合 物 阻垢 剂 。 共 绿 天然聚合物阻垢剂 曾在 ２ ０世 纪 ６ ０年代 兴起 ， 并开始使 用 ， 主要有单宁 、 维素 、 纤 淀粉 、 木质素 、 壳聚糖和腐植 酸钠 等天然有 机高分子化合物 曾被用作 阻垢 剂 ， 循环冷却 水 系统 中控 制水 在 垢 的生 成 发 挥 过 重 要 作 用 。但 由于 该 阻 垢 剂 加 量 大 ， 用 高 ， 费 所 以现 在 极 少 使 用 。 最常用 的无机含磷聚合物阻垢剂是三 聚磷 酸钠和六 偏磷酸 钠 有 机 磷 酸 是 一 类 阴 极 型 缓 蚀 剂 ， 是 一 类 非 化 学 当量 阻 垢 又 剂 ， 有 明 显 的 溶 限 效应 。但 是 这 类 阻 垢 剂 磷 浓 度 高 ， 水 解 为 具 易 正磷酸盐 ， 产生磷酸钙 沉淀 ， 因此 限制 了其 在高 温 、 碱和高 硬 高 度等水质条件下 的使用 ； 另外 ， 聚磷 酸盐是 微生 物 的营养源 ， 能 促进菌藻 的滋生 。所 以开发低磷或无磷 阻垢 剂 已成为 国内外 防
目前很 多油 田开 发 已经进入 中后期 ， 水混 合液 中高 矿化 油 度 的 地 层 水 含 量 可 达 ５ ％ 以 上 ， 中 结 垢 离 子 Ｇ ＝ Ｍｇ ， ０ 水 ａ ， “ Ｃ Ｏ 一浓度很高。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 井筒 、 套管 、 生产油 管， ， 泵 炉子 和其 他各 种有 关设 备 的 内表 面发生 无机 盐 类 的沉 积， 生成垢… 。结垢 指 的指 在与 流体相 接触 的固体 表面上 逐渐 积 聚起 来 的 一层 固态 或 软 泥 状 物 质 ， 通 常 以 混 合 物 的 形 态 存 它
很难生物降解成对 环境 无害 的终产 物。所 以 ， 们研究 和 开发 人 了新 的物理防垢方 法 ， 以替代 运行 费用高 、 理难 度大 、 易造 管 容 成 二 次 污 染 的 化 学 方 法 。 物 理 法 防 垢 是 通 过 某 种 作 用 阻 止 无 机 盐 沉 积 于 系 统 壁 上 ， 时 允 许 无 机 盐 在 溶 液 中 形 成 晶核 甚 至 结 同
Ａｂｓｒ ｃ ｔ ａ ｔ：Ｓ ａｉ ｇ ｗａ ｅａ ｉｅｙ ｃ ｍｍｏ ｒ ｂ ｅ ｉ ｈ ｒ ｃ ｓ ｆｏｌａ ｄ ｇ ｓｅ ｔａ ｔｏ ｃ ｌ ｓａｒ ｌ ｔ ｌ ｏ ｎ ｖ ｎ ｐ ｏ ｌｍ ｎ ｔ ｅ ｐ ｏ ｅ ｓｏ ｉ ｎ ａ ｘ ｒｃ ｉｎ，ｗｈ ｃ ｅ ｏ ｌ ｍｐ ｃｅ ｉｈ ｓ ｒ ｕｓｙ ｉ ａ ｔ ｄ ｉ ｏ ｒ ｄ ｃｉ ｎ．Ｃｈ ｍｉａ ｎｉｃ ｌ ｎ ｐ ｏ ｕ ｔｏ ｅ ｃ ｌａ ｔ ａｅ，ｐ ｙ ｉａ ｎ ｉｃ ｌ ｎ ｒ ｃ ｓ ｎ ｉｃ ｌ ｒ ｈ ｄ ｌ ｓ ｄ ｍｅｈ ｄ ｆａ ｔｓ ａｅ ｓ ｈ ｓｃ ｌａ ｔｓ ａｅ ａ ｄ ｐ ｏ ｅ ｓ ａ ｔｓ ａｅ ｗｅ ｅ ｔ ｅ ｗｉｅ ｙ ｕ ｅ ｔｏ ｓ ｏ ｎｉｃ ｌ ． Ｔｈ ｃ ａ ｉｍ ｆｓ ｖ ｒ ｌａ ｔ ｅ ｍｅ ｈ ｎｓ ｏ ｅ ｅ ａ ｎ ｉ—ｓ ａｉ ｇ ｍｅｈ ｄ ａ ｄ ｔ ｅ ｓ ｃｆｃ ａ ｔ ｃ ｌｎ ｔ ｏ ｎ ｈ ｐｅ ｉ ｎ ｉ—ｓ ａｉ ｇ ｍｅ ｓ ｒ ｓｗｅ ｅ ｄ ｓ ｒｂ ｄ，ａ ｄ ｓ ｍｅ ｏ ｈ ｉ ｃ ｌｎ ａ ｕ ｅ ｒ ｅ ｃ ｅ ｉ ｎ ｏ ｆｔ ｅ ａ ｖ ｎ ａ ｅ ｎ ｉａ ｖ ｎ ａ ｅ ｆｄｆｅ ｅ ｔａ ｔ ｄ ａ ｔ ｇ ｓａ ｄ ｄ ｓ ｄ ａ ｔ ｇ ｓ ｏ ｉ ｒ ｎ ｎ ｉ—ｓ ａｉ ｇ ｍｅｈ ｓｗｅ ｅ ｃ ｍｐ ｒ ｔｖ ｌ ｎ ｌｚ ｄ ｆ ｃ ｌｎ ｔ ｏ ｒ ｏ ａａ ｉｅｙ ａ ａｙ ｅ ． Ｋｅ ｒ ｙ ｗｏ ｄｓ：ｏｌｉｌ ｉ ｅｄ；ｃ ｅ ｃ ｌａ ｔｓ ａｅ；ｐ ｙ ｉａ ｎ ｉｃ ｌ ｆ ｈ ｍｉａ ｎ ｉｃ ｌ ｈ ｓｃ ｌａ ｔ ａｅ；ｐ ｏ ｅ ｓａ ｔｓ ａｅ ｓ ｒ ｃ ｓ ｎ ｉｃ ｌ
国内外应用最广泛 的是阻垢剂 Ｊ 即通过在溶液 中加入 阻垢 ，
剂来 达 到 预 防结 垢 的 目的 。 阻垢 剂 是 一类 化 学 药 品 的 总 称 ， 过 通 它的加入可 以防止污垢的形成 。其作用机理有 ： 鳌合增溶作用 、 低 剂 量效 应 、 晶格 畸 变 作用 、 聚和 分散 作 用 ， 电斥 力作 用 。 凝 静
在 。结 垢 的原 因很 多 ， 家 学 者 们 分 析 得 出 结 垢 的 机 理 主 要 有 专 机 械结 合 ， 吸附理论 ， 散理论 ， 学键 结合 。结 垢将 给生 产带 扩 化 来 不利影响 ， 使产能降低 ， 能耗增 大 ， 不能 正常连续 操作 ， 甚至停 产 。 当前 对 于 防垢 的方 法 主要 有 化 学 法 、 理 法 和 工 艺 法 三 种 。 物
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