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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。
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。
浅析油井结垢机理及清防垢技术摘要：油田在开发过程中，随原油由油层被举升至地面，外界温度、压力、流体流速等因素的变化会引起无机盐类会在油井管网或地层上形成沉积，造成油井结垢。
本文主要阐述了油田开发过程中油井结垢的主要机理、结垢所带来后续问题及目前油田主要防垢对策，对油田防垢具有一定的借鉴意义。
关键词：油井结垢机理清垢防垢技术一、前言目前，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；也有将不同水混合注入的。
随着注入水向油井推进，使油井含水率不断升高，同时伴随温度、压力和pH值等发生变化时，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。
二、结垢对油井的危害首先，油田中油井中存在的结垢沉积会影响原油开采设备的功能，严重的油垢会造成设备的堵塞。
其次，油井中存在着不同程度的结垢，会造成油井井下附件及采油系统设备在沉积结垢下不同程度的腐蚀。
此外，油井上的结垢还可能导致缓蚀剂和金属表面无法形成表面膜，降低了缓蚀剂的作用，缩短了系统管道的寿命，严重情况下则会造成腐蚀穿孔现象，导致油井的管柱故障。
再次，结垢造成油层堵塞、产液量下降和能源浪费，阻碍了原油的正常生产，导致增加修井作业次数，缩短修井作业周期，严重时还会造成井下事故，导致油井关井，甚至报废，造成很大的经济损失。
三、油井结垢机理1.结垢机理油田中常见的结垢机理分为以下四种：1.1自动结垢油井中水和油一起存在，不同采油工艺会造成水油的比例的改变，在水油相溶中发生了不同程度的比例改变，就会使得水油成分多于某些油井中的矿物质溶解度，造成不同程度的结垢产生，这种情况称为自动结垢。
碳酸盐或者硫酸盐形成沉积结垢之后会因为井下流动形成阻碍、筒内自有压力、温度的高低变化发生沉积。
高矿化度盐水在温度严重不均衡的情况下也会产生氯化钠。
同时，含有酸气的采出流体会形成碳酸盐结垢，进行原油开采时，因为压力下降也会造成流体脱气，使得ph值增高，结垢程度加重。
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。
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。
