馬強(qiáng)

摘 要：目前，油田開采時(shí)的注水時(shí)間變長(zhǎng)，導(dǎo)致油田的采出液含有大量的水，進(jìn)而導(dǎo)致運(yùn)輸技術(shù)系統(tǒng)中出現(xiàn)大量的結(jié)垢現(xiàn)象，集輸系統(tǒng)中這些結(jié)垢的產(chǎn)生會(huì)對(duì)油田中油氣的運(yùn)輸造成一定的阻礙作用，不僅使運(yùn)輸效率降低而且也存在著許多安全隱患，本文通過(guò)對(duì)結(jié)垢產(chǎn)生的原因以及結(jié)垢預(yù)測(cè)方法進(jìn)行了研究，為預(yù)防結(jié)垢的產(chǎn)生做了可供指導(dǎo)性的作用。

關(guān)鍵詞：集輸系統(tǒng)；結(jié)垢；趨勢(shì)預(yù)測(cè)；位置預(yù)測(cè)

中圖分類號(hào)：TE866 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

隨著我國(guó)科技以及經(jīng)濟(jì)技術(shù)的快速發(fā)展，各類生產(chǎn)對(duì)能源尤其是原油的需求也越來(lái)越大，為此我國(guó)普遍采用多層系復(fù)合開發(fā)的方式開采原油，以此提高原油的開采率，但是這種多層系集輸系統(tǒng)在開采過(guò)程中會(huì)注入大量的水，這種大量的油田水會(huì)造成集輸系統(tǒng)一些設(shè)備內(nèi)部結(jié)垢，另外采油和運(yùn)輸油的過(guò)程中壓力和溫度的變化也會(huì)導(dǎo)致大量無(wú)機(jī)鹽析出結(jié)垢，這些因素直接導(dǎo)致了油田不能高效采出，造成了大量的經(jīng)濟(jì)損失，為了保證油田的穩(wěn)產(chǎn)、增產(chǎn)，合理有效的預(yù)防、清楚結(jié)垢，能夠?yàn)橛吞镩_發(fā)中不容忽視的亟待解決的一個(gè)最重大問(wèn)題。

一、 油田結(jié)垢形成的主要條件

（一）溫度對(duì)結(jié)垢的影響

鈦酸鎂、碳酸鈣、硫酸鈣、硫酸鋇這些物質(zhì)是油田結(jié)垢中最常見的物質(zhì)，溫度對(duì)這些物質(zhì)的溶解度的影響很大，因?yàn)樗鼈兙哂泻推渌镔|(zhì)不同的溶解特性，溶解度和溫度成反比，及溫度越高溶解度越低，此時(shí)會(huì)有更多的物質(zhì)以結(jié)晶的形式析出來(lái)；溫度越低溶解度越高，這些物質(zhì)就會(huì)以相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)存在。因此在油田加熱的一些環(huán)節(jié)，比如熱水管線及加熱爐這些溫度比較高的地方，碳酸鎂及碳酸鈣這些碳酸鹽垢非常容易形成。

（二）壓力對(duì)結(jié)垢的影響

難溶物質(zhì)的溶解度常常用平衡常數(shù)溶度積用2§表示。 b與壓力P、溫度T的關(guān)系為dlnKsp=（AH/RT2）d丁一（AV/T）dP ，碳酸鈣和硫酸鈣的溶解和壓力成正比。及壓力越大溶解度越大壓力越小溶解度越小，但是有相關(guān)研究表示壓力這一因素在油氣集輸系統(tǒng)中變化不大，因此在公式計(jì)算過(guò)程中可以互略壓力的影響，由此上式可以簡(jiǎn)化為dlnKsp/dT=fiJ-I/RT2 ，通過(guò)公式可以理論性的判斷出壓力沒(méi)有對(duì)油氣集輸系統(tǒng)中的結(jié)垢現(xiàn)象產(chǎn)生大的影響。

（三）pH值對(duì)結(jié)垢的影響

pH值主要會(huì)對(duì)碳酸鈣的溶解度產(chǎn)生一定的影響，碳酸鈣的溶解度與pH值的大小成反比，及溶液pH值越高碳酸鈣的溶解度越低，此時(shí)析出的碳酸鈣沉淀較多；溶液的pH值越小碳酸鈣的溶解度越高，處于相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。但是有一定的研究數(shù)據(jù)表示，硫酸鈣這些硫酸鹽受pH值的影響不大，因此在pH值較高時(shí)會(huì)有碳酸鈣沉淀析出，太低時(shí)會(huì)有Ca（OH）這些堿性鈣的析出，由此可以得出溶液的pH值應(yīng)控制在一個(gè)相對(duì)合適的范圍之下，才能有效減少結(jié)垢的形成。

（四）油氣對(duì)結(jié)垢的影響

在一般情況下，油氣存在對(duì)集輸系統(tǒng)內(nèi)的結(jié)垢影響不大。但是如果系統(tǒng)中存有較多的C02，系統(tǒng)的結(jié)垢性就有可能增大。因此要降低油氣集輸系統(tǒng)中C02的存在。

（五）溶液組分變化對(duì)結(jié)垢的影響

溶液組分的變化對(duì)集輸系統(tǒng)結(jié)垢的影響較大，溶液由結(jié)垢成分和非結(jié)垢成分組成，在一定范圍內(nèi)，碳酸鈣、硫酸鋇、硫酸鈣這些物質(zhì)的溶解度會(huì)隨著溶液非結(jié)垢鹽濃度的增加而增大。溶液中非結(jié)垢鹽增加時(shí)析出的晶體減少，由此可見當(dāng)溶液中非結(jié)垢鹽的濃度降低時(shí)在油氣集輸系統(tǒng)的某些部位會(huì)有結(jié)垢產(chǎn)生，另外也不是非結(jié)垢鹽的濃度高了好，當(dāng)非結(jié)垢鹽的濃度過(guò)高時(shí)對(duì)加入的防垢劑有一定的限制作用，因此要準(zhǔn)確掌握非結(jié)垢鹽的變化情況才能做到有效的控制進(jìn)一步降低結(jié)垢的形成。

二、結(jié)垢對(duì)于運(yùn)輸系統(tǒng)的影響：

（一）因?yàn)榻Y(jié)垢是在運(yùn)輸裝置內(nèi)部積聚起來(lái)的一層固態(tài)物質(zhì)，因此會(huì)從一定程度上降低水流的面積，結(jié)垢使水在流動(dòng)程度上有了一定的阻礙并降低了水流原本的輸送能量。增加了消耗的能量降低了生產(chǎn)能力。

（二）結(jié)垢也會(huì)使傳輸設(shè)備和管道局部結(jié)成的垢下面發(fā)生腐蝕，同時(shí)由于結(jié)的垢是在管道等這些金屬表面，使得操作人員添加的緩蝕劑不能充分與金屬表面接觸，緩蝕劑的功效發(fā)揮受到了很大阻礙，減低了緩蝕的效果。

（三）化學(xué)結(jié)垢經(jīng)常會(huì)造成沉積物堵塞井眼、閥門等這些相對(duì)來(lái)說(shuō)直徑短的設(shè)施，導(dǎo)致產(chǎn)油的井下泵發(fā)生阻塞，使地面的一些設(shè)備受到運(yùn)轉(zhuǎn)上的限制。

（四）當(dāng)結(jié)垢較多并沒(méi)有及時(shí)清理時(shí)，井內(nèi)的壓力會(huì)大大增加，可能會(huì)出現(xiàn)管道爆炸的現(xiàn)象，造成的潛在隱患很大。

三、判斷有無(wú)結(jié)垢存在的方法

以下預(yù)測(cè)公式中各字母代表的意義為SI為碳酸鈣的結(jié)垢指數(shù)；pH為集輸系統(tǒng)中實(shí)際的pH值；pHs CaCO3達(dá)到飽和時(shí)的pH值；K為與離子強(qiáng)度、溫度等有關(guān)的修正系數(shù)。在（一）中pAlk代表總堿濃度的負(fù)對(duì)數(shù)，K=pK2-pKsp，其中K2為碳酸氫跟的電離常數(shù)；Ksp為碳酸鹽的溶度積。pCa代表鈣離子濃度的負(fù)對(duì)數(shù)。

（一）Davis-Stiff飽和指數(shù)法：這個(gè)飽和指數(shù)法是依據(jù)油氣集輸系統(tǒng)中的熱力的影響，是朗格利爾根據(jù)碳酸鈣的溶解平衡提出的一個(gè)熱飽和指數(shù)法，他的有關(guān)預(yù)測(cè)公式為 SI=pH-pHs=pH-（K+pCa+pAlk）

其碳酸鈣是否結(jié)垢的判斷標(biāo)準(zhǔn)為：若SI<0，不結(jié)垢；SI=0處于平衡狀態(tài)；SI>0有結(jié)垢現(xiàn)象。

（二）Ryznar穩(wěn)定指數(shù)法：羅茲那根據(jù)飽和指數(shù)的含義，提出了穩(wěn)定指數(shù)概念，預(yù)測(cè)方程式如下：SAI=2pHs-pH=2（K+pCa+pAlK）-pH

結(jié)垢得判斷標(biāo)準(zhǔn)為：SAI>6，沒(méi)有結(jié)垢的現(xiàn)象；SAI<6，有結(jié)垢的現(xiàn)象；SAI<5，結(jié)垢現(xiàn)象比較嚴(yán)重。

四、結(jié)垢預(yù)測(cè)發(fā)展及展望

根據(jù)上文的敘述也可以知道，當(dāng)代人們利用先進(jìn)的科學(xué)儀器和先進(jìn)設(shè)備，逐漸發(fā)現(xiàn)了結(jié)垢的一些數(shù)學(xué)模型，運(yùn)用這些數(shù)學(xué)模型可以對(duì)結(jié)垢周期與結(jié)垢部位進(jìn)行預(yù)測(cè)，操作人員就可以采取合理的措施處理結(jié)垢并預(yù)防結(jié)垢的形成，降低一定的經(jīng)濟(jì)損失。另外根據(jù)每個(gè)油氣田的基本情況不同也應(yīng)該提出合適的預(yù)測(cè)方法，才能有效的減少結(jié)垢現(xiàn)象的產(chǎn)生，為我國(guó)的油氣工程創(chuàng)造良好的收益。

參考文獻(xiàn)

[1]付亞榮，等.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于油田地面集輸管道結(jié)垢預(yù)測(cè)[J].西南石油學(xué)院學(xué)報(bào)，1999（02）：68-69.

[2]羅明良，等.地層無(wú)機(jī)結(jié)垢預(yù)測(cè)技術(shù)研究與應(yīng)用[J].石油鉆采工藝，2001，2（23）：47-48.