资料结垢预测模型

资料结垢预测模型
在了解到大庆弱碱三元复合驱油水井的结垢现状的同时，可根据相应数据选用结垢预测模型Oddo-Tomson饱和指数法[1]、Langelier的饱和指数(SI)法或Ryznar的稳定指数(SAI)法[2]预测不同情况下的结垢情况，辅助分析结垢问题。

饱和指数法按下列公式计算：SI=pH-K-pCa-pAlK，pALK=lg{1/(2[CO32-]+[HCO3-])}，μ=1/2(C1Z12+C2Z22+…+C i Z i2)。

式中：SI—饱和指数；pH—水样的pH值；K—修正系数，由离子强度和水的温度的关系曲线(图1)可查；pCa—钙离子(Ca2+)浓度(mol/L)的负对数；pAlK—总碱度(mol/L)的负对数；µ—离子强度；C i—离子浓度，mol/L；Z i—离子价数。

需注意的是，注水井内pH值随注水管内水的温度和压力的变化而变化，pH值必须由计算得出[3]：pH1=pH2+ΔpH，其中ΔpH=4。

05×10-3(θd-θs)+4。

58×10-7-3。

07×10-5(p d-p s)。

式中，pH1，pH2分别为井底环境下、地面环境下的pH值；θs，θd分别为地面温度和井底温度，℃；p d，p s分别为井底和地面压力，KPa。

判断方法是：SI小于0表示碳酸钙未饱和，没有结垢的趋势；SI等于0表示碳酸钙处于稳定状态，也就是临界状态；SI大于0表示碳酸钙处于过饱和状态，有结垢的趋势。

稳定指数按下式进行计算：SAI=2(K+pCa+pAlK)-pH，pAlK=lg{1/(2[CO32-]+[HCO3-])}，μ=1/2(C1Z12+C2Z22+…+C i Z i2)。

式中：SAI—稳定指数；K—修正系数，由图可查；pCa—钙离子(Ca2+)浓度(mol/L)的负对数；pAlK—总碱度(mol/L)的负对数；µ—离子强度；C i—离子浓度，mol/L；Z i—离子价数。

判断方法是：SAI大于等于6表示碳酸钙未饱和，没有结垢的趋势；SAI小于6表示碳酸钙处于过饱和状态，有结垢的趋势；SAI小于5表示碳酸钙处于过饱和状态，结垢严重。

图1 不同温度时，离子强度µ与修正系数K的关系曲线
而CaCO3垢最大生成量预测公式[4]为：W={m1+m2-[(m1-m2)2+4Ksp]1/2} /2。

式中，m1，m2分别为碳酸钙盐的正、负离子的初始浓度，mol/L；Ksp为溶度积，只与温度有关；W为平衡状态下的CaCO3沉淀量，mol/L。

运用上述公式结合相关实际数据可粗略预测整个采油过程中的结垢情况。

可以看出，pH 越高、温度越高、压强越小、离子强度越大、碱度越大，饱和指数或稳定指数值越大，地层
结垢越严重。

注入水进入水井，随着地层深度增加，温度升高，垢物质也开始形成，或者附着在井壁上，或者进入地层。

至注入水进入近井地层，温度接近油层温度，之后进入油层与地层水混合，离子组成改变，寻找平衡的过程中有少量的钙垢生成，进入油层深部，温度、压力、离子组成趋于平衡，因此油层内部结垢很弱。

注入水未到达生产井之前，生产井产出纯地层水，成垢离子含量最高，结垢亦最强，以后，随着注入水含量的增加，成垢离子减少减弱结垢程度，但溶解CO2含量、离子强度相应降低，促使结垢程度增强，因此生产井及生产井近井地带的结垢程度会有一个变化的过程[5]。

针对预测可能出现结垢的情况，要求防垢剂能在各个阶段都能起到阻止垢晶形成与长大的作用。

参考文献：
[1] 俞进桥编译张继超校核用Oddo-Tomson饱和指数法预测油井结垢油气采收率技术1999 1
[2] 关德杨寨魏光华，刘奎王建美赵明王春节刘树文SZ36-1油田注水系统结垢趋势预测及防垢研究油田化学2001 18(2)
[3] 杨肖曦赵磊张丁涌谭红旗注水井井筒中碳酸钙结垢预测中国石油大学学报(自然科学版)2010 34(1)
[4] 罗明良蒲春生董经武张志超无机结垢趋势预测技术在油田开采中的应用油田化学2000 17(3)
[5] 钟平陈瑛石红燕高立新注水过程中油层结垢对储层物性的影响大庆石油地质与开发2007 26(4)。