污水结垢机理及除垢防垢技术
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。
含硫化氢气田污水结垢机理与阻垢措施
含硫化氢气田污水结垢机理与阻垢措施黄飞;田地;雷刚;郭雁;王轩【摘要】在某些气田生产过程中采出水含有较高的硫化氢气体，硫化氢气体的存在，常常会引起管线较为严重的腐蚀。
影响污水结垢的因素非常多，主要包括温度、压力、pH值、介质成分、矿化度和流动状态等。
由于硫化氢的腐蚀作用，在同样条件下使得管道内表面粗糙度增大，腐蚀产生的微小颗粒增多，促进了垢晶体结晶，改变了垢晶体的结构尺寸；硫化氢缓慢氧化产生单质硫颗粒，促使更多垢晶体结晶，增加了结垢量。
阻垢措施包括采用耐腐蚀防垢管材及化学防腐阻垢技术。
【期刊名称】《油气田地面工程》【年(卷),期】2014(000)007【总页数】2页(P27-28)【关键词】硫化氢;气田污水;结垢;温度;含氧量;化学防腐阻垢【作者】黄飞;田地;雷刚;郭雁;王轩【作者单位】青海油田采油三厂;青海油田采油二厂;青海油田采油三厂;青海油田采油二厂;青海油田采油二厂【正文语种】中文在某些气田生产过程中采出水含有较高的硫化氢气体，硫化氢气体的存在，常常会引起管线较为严重的腐蚀，这一方面研究较多，但污水结垢的影响因素目前研究成果不多。
因此有必要展开这方面的机理研究，为含硫化氢污水转输管线的防腐防垢问题提供解决思路。
1.1 污水不同温度下结垢趋势预测油气田污水结垢预测方法选用《油田水结垢趋势预测（SYT0600—2009）》中规定的碳酸钙饱和指数法。
用该方法对该含硫化氢污水碳酸钙结垢趋势进行预测。
碳酸钙饱和指数随温度变化曲线见图1。
从图1可看出，随着温度的升高，该水的碳酸钙饱和指数（SI）由小变大，在30～60℃之间，SI值明显大于零，表明在这个温度范围该含硫化氢气田污水有明显结构趋势。
1.2 污水腐蚀性从某气田现场取样的污水，在密闭条件下用管线常用的L245NB钢挂片在常温下进行测量。
平均腐蚀率的检测依据标准为《水腐蚀性测试方法（SY/ T0026—1999）》。
测量平均腐蚀率为0.072 8mm/a，这表明该污水对碳钢有明显的腐蚀性，腐蚀级别为中等腐蚀。
水垢的形成机理、类型及清洗对策
1水垢的形成机理工业锅炉在使用过程中，由于给水水质不符合要求，以及操作管理不善等原因，在锅筒、管壁及汽包等部位会产生水垢,水垢形成的机理是比较复杂的。
2.1 给水水质工业锅炉几乎都是以原水或软化水作为给水,给水使锅炉产生水垢的原因比较多.水垢的形成过程是难溶盐的沉积过程，当炉水温度升高时，炉水中的盐类发生浓缩,当其浓度超过该温度下的溶解度时就会产生沉积；有些盐类，如硫酸钙、硫酸镁、磷酸钙等则随温度升高溶解度下降并析出；在炉水中，当二氧化硅的浓度对碱度而言偏高时也会析出；而可溶性重碳酸盐,如碳酸二氢钙、碳酸二氢镁则受热分解，产生难溶性盐也会导致沉积。
如:O H CO CaCO CO H Ca 223232)(+↑+−→−∆↑+↓−→−∆222322)()(CO OH Mg CO H Mg 水垢产生的严重程度与给水水质有着非常密切的关系,锅炉给水分原水与软化水。
原水：也称生水，是未经任何处理的天然水(如江河水、湖水、地下水等)，一般由自备水源(地面水或地下水）或城市供水网取得，这种水水质差别很大，城市或市郊取用经过过滤处理的自来水水质较稳定，直接采用地下水的水质硬度大。
有些单位取用附近未经过滤处理的江河水，水质不稳定，水中含有悬浮物、胶体物质及各种溶解性杂质,尤其是下雨季节,水中混有泥砂，水是黄色浑浊的。
我们曾遇见过某厂在雨天用这种水作给水，使用这种水的锅炉极易沉积泥砂垢或泥砂与水垢结成一体的混合垢。
软化水：常用钠离子交换水或炉内处理水，前者应用最多.经钠离子交换树脂处理的水，其硬度一般能满足工业锅炉的要求，司炉中只要定时排污，水垢不易沉积。
但是有些单位，因为水处理设备容量小，处理的水量不足，有时则向炉内补充部分原水,从而加快了水垢的沉积.2 采用炉内加药处理的水，往往由于加药量不足或加药不及时及排污不严格等原因,水的硬度和碱度不易控制，使用这种水较使用离子交换水的锅炉更易产生水垢。
当采用磷酸盐作为水处理剂时,还可能产生硬的粘附着的褐色磷酸铁垢.2.2 腐蚀及腐蚀产物锅炉在使用过程中，受锅水中溶解氧、水垢及水渣、酸、碱、盐及温度等因素的影响,会产生各种形式的腐蚀。
水的结垢与防治
在什么情况下水容易结垢，汽包、水管容易腐蚀？用锅炉、水壶等容器烧水或供应蒸汽时，硬水中溶解的钙、镁碳酸氢盐受热分解，析出白色沉淀物，渐渐积累附着在容器上，叫结垢。
锅炉结垢，不但多耗燃料，且易造成局部过热，引起。
锅炉给水进行预先软化可防止结垢。
根据结垢层沉积的机理，可将污垢分为颗粒污垢、结晶污垢、化学反应污垢、腐蚀污垢、生物污垢等。
1）颗粒污垢：悬浮于流体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形成的沉淀层，即所谓沉淀污垢和其他胶体微粒的沉积。
2）结晶污垢：溶解于流体中的无机盐在换热表面上结晶而形成的沉积物，通常发生在过饱和或冷却时。
典型的污垢如冷却水侧的碳酸钙、硫酸钙和二氧化硅结垢层。
3）化学反应污垢：在传热表面上进行化学反应而产生的污垢，传热面材料不参加反应，但可作为化学反应的一种催化剂。
4）腐蚀污垢：具有腐蚀性的流体或者流体中含有腐蚀性的杂质对换热表面腐蚀而产生的污垢。
通常，腐蚀程度取决于流体中的成分、温度及被处理流体的pH 值。
5）生物污垢：除海水冷却装置外，一般生物污垢均指微生物污垢。
其可能产生粘泥，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，生物污垢可生成可观厚度的污垢层。
6）凝固污垢：流体在过冷的换热面上凝固而形成的污垢。
例如当水低于冰点而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。
防止结垢的技术应考虑以下几点：1）防止结垢形成；2）防止结垢后物质之间的粘结及其在传热表面上的沉积；3）从传热表面上除去沉积物。
防止结垢采取的措施包括以下几个方面：1 设计阶段应采取的措施在换热器的设计阶段，考虑潜在污垢时的设计，应考虑如下 6 个方面：1）换热器容易清洗和维修(如板式换热器)；2）换热设备安装后，清洗污垢时不需拆卸设备，即能在工作现场进行清洗；3）应取最少的死区和低流速区；4）换热器内流速分布应均匀，以避免较大的速度梯度，确保温度分布均匀（如折流板区）；5）在保证合理的压力降和不造成腐蚀的前提下，提高流速有助于减少污垢；6）应考虑换热表面温度对污垢形成的影响。
埕岛油田污水集输管网防垢措施研究
埕岛油田污水集输管网防垢措施研究摘要：埕岛油田污水处理系统投运至今，分离出来的污水进行回注实现对地层能量的补充。
随着油田注水开发工作年限的增加，整个污水集输管网逐渐暴露出一些问题，尤为突出就是污水集输管线、运转泵类设备结垢现象比较严重，主要表现为地层、滤砂管等井下工具堵塞，油井不能正常生产；集输流程阀门结垢锈死，不能实现正常开关，严重影响设备运行参数的调节。
面对埕岛油田污水集输管网日渐结垢加剧情况，本文针对性地分析污水集输管网结垢成因，下一步防垢措施进行探讨研究。
关键词：结垢机理；结垢成因；防垢措施前言埕岛油田污水集输管网投产运行至今，主要由油井产液、油水分离、污水处理，污水回注流程组成。
埕岛中心二号平台污水处理系统于2010 年7 月投产，系统由一座污水接收罐、四台污水提升泵、四台水力旋流器、四座纤维球过滤器、加药罐及反冲洗水接收罐等组成。
肩负着海洋采油厂海二生产管理区外输原油分水的重任。
该系统现处理井组来液10500m3/d，回注污水4000 m3/d。
污水系统投运三个多月三相分离器出水流程管线、水力旋流管、纤维球过滤器筛管、污水提升泵及注水泵泵腔出现比较严重的结垢现象。
结垢会引起设备和管道局部垢下腐蚀，并且为SRB 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，甚至引起系统流程腐蚀穿孔，使管道报废。
管道结晶的垢沉积还会降低水流截面积，增大水流阻力和输送能量，大大增加生产能耗。
结垢还会堵塞水力旋流器旋流管、纤维球过滤器筛管，造成整个污水集输管网系统憋压，影响污水正常运行。
以上各方面综合作用的结果会造成未来污水系统清洗作业、站内管道更换频繁，势必会影响到海上污水集输流程的正常生产秩序，增加维修和生产成本。
1 结垢机理1.1 不配伍混合引发的结垢。
不配伍的注入水与地层水混合可引发结垢。
导致结垢的原因是不配伍的注入水与地层水混合引发的结垢，结垢类型为碳酸盐和硫酸盐垢。
清洗工程水垢防控方案
清洗工程水垢防控方案一、水垢的成因和表现水垢是指在水中溶解的碳酸钙、硫酸钙及其他盐类物质，在水中过饱和而析出的固体物质。
水垢的成分主要为碳酸钙和硫酸钙，碳酸钙通常会以沉淀形式产生在耐热电导率计和其他高温装置的表面上，形成覆盖物及结垢。
水垢的表现主要有两种情况，一是一般的水垢，它是碳酸钙和硫酸钙的混合物，主要是过热器，热交换器，电导率分仪和其他的耐热设备上结垢。
二是球状结垢，它主要是硅酸盐球状结垢，它出现在锅炉、工程扬水机，工业管道等地方，主要危害设备强度和工程垢位，并且在建设工程中产生的固化表层污物，目前清洗工程水垢处理技术在工业生产中发挥着重要的作用，对于清洗工程水垢人员来说，需要有清洗工程水垢防控方案，以便更好的进行清洗工作。
二、清洗工程水垢的方法和技术1. 传统的清洗工程水垢方法（1）化学清洗：一般采用浓硝酸、浓盐酸、浓硫酸等浓酸或氧化酸溶液清除水垢，但由于使用浓酸的危险性大，且对设备材质和环境造成伤害，还有可能对操作人员造成伤害，已不再被广泛采用。
（2）机械清洗：采用高压水射流，将水垢表面的结垢物直接冲击、撕裂、剥离，其优点是不采用化学药剂，安全环保，但需要有较高的水压和水量才能够达到清洗效果。
2. 新型的清洗工程水垢方法（1）超声波清洗：利用超声波机械振动原理，通过在水中产生高频的超声波，使液体中的水垢剥离并分散，在温和的条件下对水垢进行有效清洗。
（2）电化学清洗：利用电场效应和电化学反应原理，通过外加电场使水垢溶解、分解，在电流的作用下，清除设备表面的水垢。
3. 清洗工程水垢技术（1）清洗前的准备工作：提前对设备进行仔细的检查，了解水垢的成因、种类和分布状况，为清洗工作提供基础数据。
（2）清洗时的操作要点：根据水垢的种类和固有物理化学特性，选择合适的清洗方法，掌握好清洗工艺及操作参数，合理安排清洗的时间和施工队伍，做好安全和环保措施，确保清洗工作的安全和高效进行。
三、清洗工程水垢防控方案清洗工程水垢防控方案是指对水垢的预防、控制、清洗、检测和修复的整体方案，主要目的是确保设备长期稳定、安全运行。
水处理技术中结垢及沉积物问题及解决方案
水处理技术中结垢及沉积物问题及解决方案水处理技术中结垢及沉积物问题：1、产生原因循环冷却水在长期运行过程中往往会在水冷设备上生成比较坚硬的水垢，并以碳酸盐水垢（CaCO3）居多，一旦结垢沉积严重，所用生产设备将处于高温运行，不但设备使用寿命缩短，而且易发生故障，对生产连续性、稳定性都带来严重影响，造成非计划性停产。
在水中的Ca2+、Mg2+、HCO3-、SO42-、SiO2等离子及悬浮物、有机物、油（系统事故漏油）等物质，其溶解度受到温度、流速及PH值等因素作用，在高温和低流速地方沉积，形成结垢及沉积物危害。
其形成机理如下：（1）、盐类的浓缩作用根据水量平衡参数可写出式（1-1）：PBPZ+PF+PPPZN=----=--------=1+-------（1-1）PF+PPPF+PPPB-PZ式中：PB－补充水量，PZ－蒸发水量，PF－风吹损失水量，PP－排污水量式（1-1）说明，只要有蒸发损失PZ存在（即PZ≠0），N值就大于1，即循环水存在浓缩现象，结果会使某些离子的含量超过其难溶盐类的溶度积而析出。
循环冷却水系统对外热交换，主要通过在冷却塔中蒸发来降低循环水温度。
蒸汽进入大气中，水中各种离子和杂质却逐渐集聚在系统水中，随着不断的浓缩，各种离子和杂质含量逐渐增高而导致设备结垢和腐蚀。
（2）、循环冷却水的脱碳作用根据水质概念，循环水中钙、镁的重碳酸盐和游离CO2存在以下平衡：Ca（HCO3）2→CaCO3↓+CO2↑+H2OMg（HCO3）2→Mg（OH）2↓+2CO2↑一般大气中CO2含量很少，分压很低，其体积比只有0.03%。
当循环水在冷却塔内与空气接触时，水中原有的CO2就会大量逸出，破坏以上平衡，使平衡向生成碳酸钙、碳酸镁的方向移动而产生水垢。
（3）、循环冷却水的温度上升循环冷却水的温度在生产设备内上升后，一方面降低了钙、镁碳酸盐的溶解度，另一方面使碳酸盐平衡关系向右移动，提高了平衡CO2的需要量，从而加大产生水垢的趋势。
循环水结垢原因与防止
循环水结垢原因与防止1、固相物的生成⑴形成污垢的原因：①多组份过饱和溶液中盐类的结晶析出;②有机胶状物和矿质胶状物的沉积;③不同分散度的某些物质固体颗粒的粘结；④某些物质的电化学还原过程生成物等。
以上混合物沉积总称作污垢。
⑵形成水垢的原因：水中溶解盐类产生固相沉淀是构成结垢（水垢)的主要因素，其产生固相沉淀的条件是：①随着温度的升高，某些盐类的溶解度降低,如Ca(HCO3）2、CaCO3、Ca（OH）2、CaSO4、MgCO3、Mg(OH)2等；②随着水份的蒸发,水中溶解盐的浓度增高,达到过饱和程度;③在被加热的水中产生化学过程，某些离子形成另一些难溶的盐类离子。
具备了上述条件的某些盐类，首先在金属表面上个别部分沉积出原始的结晶胚，并以此为核心逐渐合并增长。
之所以易沉积于金属表面,这是因为金属表面在微观上具有一定的粗糙度,微观上的凹凸不平成为过饱和溶液中固体结晶核心;同时加热面上的氧化膜对固相物也有很强的吸附力。
作为构成水垢的盐类——钙镁,在过饱和溶液中生成固相结晶胚芽,逐变而为颗粒,具有无定形或潜晶型结构，接着互相聚附，形成结晶或絮团。
固相沉渣的生成与胚芽核心的生成速度有关,即与单位时间内出现的结晶核数量与结晶生长的线速度有关，而这两个因素又与水温和水中含盐浓度及其它杂质的存在有关。
2、重碳酸盐的分解冷却水结垢的主要原因是因为水中含有较多的重碳酸钙，在加热过程中失去平衡，分解为碳酸钙、二氧化碳和水。
碳酸钙溶解度较低，因而首先在冷却设备表面沉积下来.温度、压力等因素也影响结垢的强度与速度。
重碳酸钙是反溶解度盐类，在超过一定温度（临界点）时，其饱和浓度急剧减小。
3、钙、镁碳酸盐水垢碳酸盐水垢通常以致密的结晶沉淀在加热器壁面甚至冷却塔填料或壁上。
但当水温在过热面超过100℃时，CaCO3沉淀是海绵状的絮状体。
虽然，在沸腾温度以下，也有可能出现硫酸钙的沉淀，但这只能是特例,因为硫酸钙的三种状态：Ca SO4、2CaSO4·H2O、CaSO4·2H2O三者的溶解度都很大，因而在冷却水的具体条件下，可以完全不必考虑硫酸钙的沉积问题。
污水净化装置工程汽提脱硫塔结垢控制技术方案
污水净化装置工程汽提脱硫塔结垢控制技术方案污水净化装置是为了处理工业废水中的有机物、无机物和污染物而设计的设备。
其中，汽提脱硫塔是一种常用的污水处理设备，用于去除废气中的硫化物。
然而，在长期运行中，汽提脱硫塔往往会出现结垢问题，降低了设备的处理效果和运行稳定性。
因此，结垢控制是提高汽提脱硫塔运行效率的关键。
结垢是由于废气中的硫化物在汽提脱硫塔内与塔筛底部的金属表面反应而生成的。
为了控制结垢，可以从以下几个方面着手进行技术优化：1. 控制进料水质：进料水中的硫化物含量是结垢形成的直接原因之一。
因此，通过提前对进料水进行预处理，如碱性清洗和预硫化处理，可以有效降低进料水中硫化物的含量，减少结垢的风险。
2. 塔筛设计和选材：汽提脱硫塔的塔筛是结垢的主要区域。
因此，在设计和选材时，需要考虑降低结垢的可能性。
一方面，可以采用高温耐受、耐腐蚀的材料，如不锈钢、合金钢等，减少结垢的形成。
另一方面，可以通过增加塔筛的孔径，提高废气通过的速度，减少结垢的几率。
3. 清洗和维护：定期对汽提脱硫塔进行清洗和维护是控制结垢的关键。
可以使用酸性清洗剂对塔筛进行清洗，以去除已经形成的结垢物。
同时，定期检查塔筛的状况，如有破损或堵塞的情况，及时更换或维修，以保持正常的运行状态。
4. 温度控制：废气温度是影响结垢的重要因素之一。
过高的温度会加速硫化物的氧化反应，增加结垢的几率。
因此，可以通过控制废气温度的方法，如降低燃料的燃烧温度或增加冷却水量等，来减少结垢的风险。
5. 气体流动优化：汽提脱硫塔内的废气流动速度和方向也会影响结垢的形成。
一方面，可以通过调整废气进口和出口的位置，使得废气流动更加均匀，减少沉积在塔筛表面的硫化物。
另一方面，可以增加废气进口的速度，增加流动的湍流程度，加强硫化物与塔筛表面的接触，提高结垢的可能性。
在实际应用中，可以综合以上控制技术方案，根据不同的硫化物含量、废气温度和塔筛材料等条件，制定相应的操作和维护计划。
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+
油田污水防垢与缓蚀技术研究
油田污水防垢与缓蚀技术研究油田污水防垢与缓蚀技术研究摘要：随着油田开发的规模不断扩大，油田污水处理成为一个重要的环保问题。
本文通过对油田污水防垢与缓蚀技术的研究，探讨了防垢与缓蚀技术的原理、方法以及应用，并提出了进一步研究的方向。
1. 引言油田污水是指在油田开发和生产过程中产生的废水，其主要成分为含油污水、含盐污水和含硫污水。
油田污水的处理工作在保证油田生产正常进行的同时，也要保证对环境的保护和污水排放的符合国家标准。
2. 油田污水的防垢与缓蚀机理油田污水中存在着大量的溶解固体和悬浮物质，其中包括钙、镁等硬水离子以及铁、铜、铝等金属离子。
在高温、高压的条件下，这些溶解物质容易沉积和结垢，形成阻塞管道的垢层。
同时，污水中的金属离子容易与管道和设备表面的金属反应，产生腐蚀，造成设备的损坏和泄漏。
3. 油田污水防垢技术3.1 机械清洗技术机械清洗技术是一种常用的防垢技术，通过对管道和设备进行定期或不定期的清洗，去除垢层，保持设备的正常运行。
机械清洗技术操作简单，效果明显，但也存在一定的安全隐患和设备损伤的风险。
3.2 化学清洗技术化学清洗技术通过使用化学清洗剂对管道和设备进行清洗，去除垢层。
常用的化学清洗剂有无机酸、有机酸、界面活性剂等。
化学清洗技术清洗效果好，但化学清洗剂的选择和使用需要谨慎，以免对环境和人体造成损害。
4. 油田污水缓蚀技术4.1 缓蚀剂技术缓蚀剂技术是指在油田污水处理过程中加入一定比例的缓蚀剂，以减小金属离子和污水中的其他溶解物质之间的反应，达到保护设备的目的。
常用的缓蚀剂有有机胺、苯胺等。
缓蚀剂技术使用方便、效果明显，但也存在缓蚀剂耗费和环境影响等问题。
4.2 表面保护涂层技术表面保护涂层技术是指在设备表面形成一层保护涂层，起到隔离金属离子和污水之间的作用。
常用的涂层材料有环氧树脂、聚氨酯等。
表面保护涂层技术能有效延长设备使用寿命，但也存在涂层施工难度大、涂层质量难以保证等问题。
防止结垢的方法
防止结垢的方法防止结垢是我们在日常生活和工作中非常重要的一项任务，因为结垢不仅会对设备和管道造成损害，而且还会影响设备的正常使用。
有效的防止结垢方法尤为关键。
下面我们将介绍一些常见的防止结垢方法，并详细描述每个环节的实施步骤，希望对大家有所帮助。
一、原理简介结垢主要是由水中的钙、镁等硬度成分和其他杂质物质随着水的循环逐渐沉淀在设备和管道的内部，形成的一种硬性沉积物。
在防止结垢中，最常见的应对方式就是采用化学防垢剂。
这些化学防垢剂通过改变水中的物质组成，防止结垢的形成。
在设备运行时，化学防垢剂还会通过表面反应防止锈蚀的发生。
二、防止结垢的方法1. 水处理技术在防止结垢的方法中，水处理技术是最为关键的一项。
这项技术主要分为两类：物理水处理和化学水处理。
物理水处理主要是通过水的流动和震动来达到分离和去除水中的硬度成分。
这种方法常用于小型设备和短管道。
化学水处理则是将化学剂加入水中，改变水中的物质组成，防止结垢的形成。
这种方法适用于大型设备和长管道。
在选择不同的水处理技术时，需要考虑设备的实际情况和使用环境。
2. 清洗设备除了对水进行处理外，清洗设备也是防止结垢的重要方法之一。
设备的清洗可以去除设备和管道内部的沉积物，保持设备的正常使用和生命周期。
设备清洗的方法主要有以下几种：（1）机械清洗：将设备内部的硬性沉积物和污垢用专用工具拆除或清除。
这种清洗方法适用于较小的设备和管道。
（2）化学清洗：使用化学剂，如酸、碱等，来清洗设备内部的硬性沉积物和污垢。
这种清洗方法适用于大型设备和管道。
（3）高压喷水清洗：通过高压喷水的方式将设备内部的硬性沉积物和污垢冲洗干净。
这种清洗方法适用于各类设备和管道，是清洗效果最好的一种方法。
3. 合理使用化学防垢剂在使用化学防垢剂时，需要选择适合该设备和水质的化学剂。
化学防垢剂一般分为有机防垢剂和无机防垢剂。
无机防垢剂适用于高温高压环境，而有机防垢剂则适用于低温低压等不同环境。
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。
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。
高能水处理防垢除垢保障运行装置技术原理
高能水处理防垢除垢保障运行装置技术原理随着工业化进程的不断发展，水资源的保护和利用成为了重要课题。
在工业生产中，水垢的产生是一个普遍存在的问题。
水垢会附着在设备表面，导致传热效率降低，甚至引发设备损坏。
因此，水处理技术的研发和应用变得尤为重要。
高能水处理防垢除垢保障运行装置是一种高效的水处理设备，采用了先进的技术原理，能够有效预防和除去水垢，保障设备的正常运行。
高能水处理防垢除垢保障运行装置的主要原理是通过物理和化学方法来处理水中的垢。
物理方法主要包括超声波处理和电磁场处理，而化学方法主要包括添加垢剂和清洗剂。
超声波处理是高能水处理防垢除垢保障运行装置的核心技术之一。
通过超声波的作用，可以有效破坏水中的垢结构，使其分散在水中，从而防止水垢的形成。
超声波处理可以改变水垢颗粒的形态和大小，使其变得不易附着在设备表面，从而减少水垢对设备的损害。
此外，超声波还可以提高水中的溶解氧含量，改善水质，减少水中有害物质的含量，保证设备的正常运行。
电磁场处理也是高能水处理防垢除垢保障运行装置的重要技术之一。
通过电磁场的作用，可以改变水中离子的分布，使其形成较小的颗粒，并且减少水垢的生成。
电磁场处理可以改变水的物理性质，使其具有较强的溶解能力，从而减少水中溶解固体的含量，防止水垢的形成。
此外，电磁场还可以提高水的流动性能，减少设备内部的积垢，保证设备的正常运行。
高能水处理防垢除垢保障运行装置还可以通过添加垢剂和清洗剂来实现水垢的防治。
添加垢剂可以改变水中的离子浓度和溶解度，使其形成不易附着在设备表面的颗粒，从而防止水垢的生成。
清洗剂可以通过化学反应与水垢发生反应，使其溶解或分解，从而实现水垢的清除。
添加垢剂和清洗剂的选择应根据具体情况来确定，以达到最佳效果。
高能水处理防垢除垢保障运行装置是一种通过物理和化学方法来处理水中垢的高效设备。
通过超声波处理和电磁场处理，可以有效防止水垢的形成，并且改善水质，保证设备的正常运行。
矿产
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
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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。
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(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。
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(4) 气驱或化学驱引起结垢
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SRB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。
97.55
69.40
Mg2＋
88.35
79.330.000.Fra bibliotek0Ca2＋
439.96 442.30
0.00
0.00
总铁
4.00
4.80
909.44 908.59 pH值
6.72
6.71
21110.31 21530.22
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4
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，
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二、油田水结垢机理
1、结垢机理
油气生产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。海水一般富含硫酸根离子，而地层水含二 价阳离子Ca2+和Ba2+，因此，当海水与地层水混合时会产 生硫酸钙、硫酸钡等垢。
指溶解于流体中的无机盐在换热表面上结晶而形成的沉积 物，通常发生在过饱和或冷却时。油气集输系统中管内壁 所结出的碳酸钙和硫酸钙垢层即为典型的结晶污垢。
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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。
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以上各方面综合作用的结果会造成集输系统内清洗作业频 繁和站内管道更换频繁，严重影响到油田的正常生产秩序， 大大增加油田的生产成本。仍以胜利油田为例。胜利油田 某些油区的集输管道内平均结垢速度达到25mm/月，为了 防止垢层堵塞管道，必须平均每月进行一次酸洗。这不仅 影响了正常生产，而且会加速管道的腐蚀，缩短管道的使 用寿命。因此，如何经济有效地解决油气集输系统的结垢 问题已成为各油田普遍关注的重要课题和迫切需要解决的 生产问题。
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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。
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胜利油田纯梁首站外输水离子分析结果
项目
CL－ SO42－ OH－ CO32－ HCO3－ 矿化度
检测结果（mg/l）
检测结果（mg/l）
项目
梁家楼外输 纯化外输
梁家楼外输 纯化外输
12054.21 12320.29 Na＋+Ka＋ 7526.80 7705.51
结垢机理及除垢防垢技术
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一、油田水结垢问题
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。