QSH 0356-2010 油田采出水处理用防垢剂技术要求

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。

第一节油田防垢剂结垢是油田水水质控制中遇到的最严重问题之一。

结垢可以发生在地层、井筒或地面的各个部位，有些井和油层由于结垢在井筒炮眼的生产层沉积而过早地废弃；结垢也可以发生在砾石充填层、井下泵、油管管柱、油嘴及储油设备、集输管线、原油加工设备、冷却塔、锅炉和注水及排污管线等设备以及水处理系统的任何部位。

结垢会给油田生产带来严重危害：水垢是热的不良导体，水垢的形成大大降低了传热效果；水垢的沉积会引起设备和管线的局部腐蚀，和检多之二等孔而破坏；水垢还会降低水流截面积，增大水流阻力和输送能量增加了清洗费用影响油田水结垢的因素很多，其中一个重要的因素是油田水的成分及类型。

当油田水中含有高浓度的碳酸盐、硫酸盐、氯化物和钡盐时，油田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，打破了原来水中溶解物质的平衡状态就有可能形成水垢。

含有高浓度碳酸氢钙的油田水，在压力降低和温度升高时，碳酸氢钙会分解成二氧化碳并析出碳酸钙。

例如在油井开采过程中，压力逐渐降低，油田水中的碳酸氢钙就会不断被分解。

如果是在密闭系统，二氧化碳不易扩散逸出，碳酸氢钙在水中仍然处于稳定状态，一般不会产生碳酸钙垢，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碳酸钙垢。

从油井中采出的液体首先到转油站加温，由于二氧化碳很快逸散，换热器上也会产生严重的碳酸钙垢。

油田水常见的垢型及影响因素水垢的类型很多，用途不同的工业用水会产生各种不同类型的水垢。

油田水中通常只有少数几种水垢。

油田水常见的水垢及影响因素油田水处理系统常用的防垢剂防垢剂是指能抑制或阻止水中盐类成垢沉积的化学剂目前在油田水处理中常用的防垢剂主要有含磷的有机缓蚀防垢剂低相对分子质量聚合物和天然高分子化合物防垢剂。

1.有机膦酸盐防垢剂这类防垢剂在结构上属于有机多元膦酸盐，是于20世纪60年代后期陆续开发、70年代被广泛应用的一类防垢剂。

它们是一类非化学当量防垢剂，具有明显的“溶限效应”,当它们与其他水处理药剂复合使用时，又表现出理想的“协同效应”有机多元膦酸盐防垢剂对许多金属离子如钙、镁、铜、锌等金属的离子具有优异的螯合能力，甚至对这些金属的无机盐类如硫酸铜、碳酸钙等也有较好的活化作用，因此目前国内外大量应用于水处理。

71石油资源是我国比较重要的能源，但目前石油的开采产量正在逐渐减少。

在这种情况下，必须对油田进行第二次采油，如果油田开采时间过长，容易发生注水管腐蚀现象，这种腐蚀在一定条件下对水质也构成威胁，容易导致水质恶化。

一、垢样品分析垢是在一定条件下从水中析出的固体物质，通常是溶解度很小的无机盐，最常见的垢有碳酸盐垢，铁化合物垢、硫酸盐垢。

而油田管线地层水中富含丰富的钾离子、钙离子、钠离子、镁离子、钡离子、氯离子、碳酸根离子、碳酸氢根离子、硫酸根离子等，当水体环境发生变化时，原来各离子的平衡状态将会被打破，产生无机盐垢。

目前大部分油田注水管线均为碳钢材质且地层水中碳酸氢根离子和碳酸根离子含量较多，因此，以碳酸盐沉淀结垢的反应更具普遍性，垢样-干燥后研碎-灼烧-对残余进行酸处理，过滤，得出滤液和不溶于酸的物质。

滤液中主要含有SO 3、P 2O 5、CaO、MgO、SrO、BaO、Fe 2O 3。

通过这些步骤能够分析出垢的含水量、有机物含量、酸融物和不溶物含量，用滴定分析的化学方法，能够检测出垢样的某些元素和含量，并推测其主要存在形式。

本次试验还通过X衍射等手段对垢进行了定性分析，最后得出垢样中有机物含量为9.8%，主要是油和细菌代谢产物；无机物含量为72%，主要成分是碳酸钙、氢氧化亚铁、硫化亚铁等，其中碳酸钙含量最多为38.6%、氢氧化亚铁和硫化亚铁含量为21%，二氧化硅等硅酸盐含量3.4%、硫酸钡等硫酸盐含量为1.2%。

二、选择抗腐性能强的金属材料选择管道时要根据主管道的环境选择，材料结构最好是合金制作，可以利用相关材料对管道表面进行适当处理，提高管道的抗腐败性能。

但是，抗腐蚀的管材费用很高，所以在选择抗腐蚀材料时要考虑费用问题，选择材料时要选择价格相对不高的材料。

例如，铝处理钢是比较好的材料。

这种材料成本比普通钢高一倍左右，但这种钢的耐蚀性比普通钢高得多，根据各种因素综合考虑，选择铝处理钢是最好的方法。

油井结垢机理及防垢剂筛选实验
廖鑫海
【期刊名称】《油气田地面工程》
【年(卷),期】2014(000)008
【摘要】防垢有很多种方法，大致可以分为物理法和化学法。

物理法是采用仪器设备抑制结垢形成；化学法是采用某些物质阻止结垢的形成。

油井采出水与油井注入水进行混合后，加入质量浓度为20 mg/L的防垢剂，在高温常压条件下测定防垢剂的防垢率。

从测定结果可以看出，实验选取的11种防垢剂的防垢率均超过了50%，其中PAPEMP的防垢率最高，达到84.38%，其次是防垢率为81.32%的POCA，而HPMA的防垢率最低，只有57.02%。

综合考虑防垢剂筛选结果得出最佳防垢剂是POCA。

【总页数】2页(P30-31)
【作者】廖鑫海
【作者单位】长庆油田采油三厂
【正文语种】中文
【相关文献】
1.张天渠油田油井结垢机理及防垢方案
2.贝中油田油井结垢预测与防垢剂的筛选
3.南六区三元油井钙垢期防垢剂ST防垢有效浓度研究
4.浅析油井结垢机理及清防垢技术
5.海上油田油井防垢用复合防垢剂研究及应用
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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。

2019年06月三元复合驱油田防垢剂防垢原理及除垢措施探究马增阳（大庆油田第五采油厂试验大队，黑龙江大庆163000）摘要:油气田开发中，结垢是一个伴随始终的严重问题。

在油田开发过程中，三元复合驱采油技术应用范围逐渐增大，由于系统中的温度、压力和油气水平衡状态的变化，会使无机盐类在三元复合驱系统产生沉积，导致结垢。

文章针对三元复合驱试验站垢样及油田防垢剂为研究对象，依据结垢机理及垢样分析结果，探述防垢剂防垢机理并优选出相应除垢措施。

关键词：复合驱；结垢机理；无机盐1三元复合驱过程中的结垢机理及垢样分析1.1结垢机理三元复合驱注入体系进入地下储层后，与油藏内的流体混合泥岩石接触后并相互作用，发生一定物理化学反应，导致流体力学、结晶动力学、机械力学、热力学等平衡状态的发生改变。

在变化的温度、压力等条件的影响下，会产生钙垢、镁垢、泥质垢、硅铝垢的沉淀，导致堵塞配注及采出系统。

1.2垢样定性分析取部分样品放入烧杯中加入适量1:1的盐酸，可观察到垢样开始溶解，同时在垢样表面产生大量气泡，因此，可初步判断出垢样中应含有碳酸盐类，遇到盐酸后产生二氧化碳气体。

垢样在与盐酸反应后，烧杯底部出现盐酸溶解不了的物质，猜测为硫酸盐、硅酸盐等杂质。

将烧杯中剩余垢样过滤，并用容量瓶定容，溶液呈无色透明状，说明垢样中含铁化合物的含量相对较低，所以溶液才呈现出无色透明状，否则会呈现绿色或者黄色。

综上分析，可推断出垢样可能包括：Na 2CO 3、GaCO 3、MgCO 3、Ca(OH)2、Mg(OH)2，还应含有少量硅酸盐、硫酸盐和含铁化合物及其他杂质。

1.3垢样定量分析取三元复合驱试验站曝氧水，配制成含Na 2CO 31.2%的混合溶液，根据油田水离子含量滴定法，测定Ga 2+为32.57mg/L 、Mg 2+为9.11mg/L 、CO 32-为6871.15mg/L 、HCO 3-为2135.70mg/L 、SO 42-为42.03mg/L 、Cl -为1329.38mg/L 。

收稿日期:1996-06-16油田用水溶性聚合物防垢剂辽河油田设计院(辽宁盘锦,124010)盖军摘要讨论了水溶性聚合物防垢剂在油田的应用现状与发展趋势,分析了水溶性聚合物防垢剂的结构与性能的关系,介绍了几种新型聚合物防垢剂的合成及其应用。

关键词水溶性聚合物防垢剂油田1油田水用防垢剂的现状与发展趋势水溶性聚合物防垢剂在油田水处理上得到了比较广泛的应用,在油田锅炉水、工业循环冷却水、注水系统和油水集输系统等水处理方面都有显著的效果。

我国对水处理技术的研究起步较晚,与国外的发展还有一定的差距。

美国从1930年开始研究应用水处理剂,日本1955年开始研究应用水处理剂。

我国从80年代开始研究聚合物水处理剂,至今已研究出许多新型的油田水处理剂,目前我国油田每年约消耗水处理剂7700吨〔1〕。

80年代初,丙烯酸 丙烯酸羟烷基酯的二元和三元共聚物作为商品进入我国。

80年代中期,实现了国产化,奠定了我国研制水溶性聚合物水处理剂的基础。

在这方面曹新庄等研究了丙烯酸羟烷基酯多元共聚物的浓度对磷酸钙、硫酸钙、氢氧化铁的阻垢率的关系〔2〕。

80年代后期,吴振德等合成了Α-丙烯酰胺基-2-甲基丙基磺酸 丙烯酸共聚物(SA AA),发现这类化合物对磷酸钙的阻垢能力较强,同时进行了磺化苯乙烯 马来酸酐和丙烯酸三元共聚物的研制;朱清泉等合成了马来酸酐和乙酸乙烯酯、丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酰胺等的二元或三元共聚物,发现它对CaCO3、CaSO4垢有较好的抑制性能〔3-6〕。

近年来开发了聚膦羧酸〔7〕,它是由丙烯酸和次磷酸聚合而成,与膦羧酸复配对CaSO4垢具有很好的防垢性能。

刁月民等由水解聚马-丙共聚物和亚磷酸为原料,一步合成得到膦酸化马-丙聚合物,它具有阻垢和缓蚀的双重功能〔8〕。

由于油田生产与建设用锅炉等加热系统、输水输汽设备、管线、地层孔隙、裂缝、井筒、油管、注水系统、油水集输系统等表面经常会出现结垢和腐蚀,不仅影响了油田产量,而且也降低加热系统的传热效率和设备的寿命。