蔣維軍 中海石油（中國）有限公司天津分公司渤西作業(yè)區(qū)

岐口18—2油田井下機組結(jié)垢原因

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確定清洗液配方是垢樣分析的首要工作，其分析結(jié)果可以給出污垢的主要成分，而且是確定清洗劑選擇范圍的主要依據(jù)。本實驗分析的垢樣為岐口油田的QK18-2P6泵口垢樣，垢樣中含有油、水及沉積垢（無機垢），實驗?zāi)康氖菍笜拥母鹘M分含量進行測定，并測定沉積垢中的酸溶解物含量。實驗結(jié)果表明，抽提后的垢樣中仍含有少量的有機物，含量為1.75%，占垢樣總重量的1.57%，可能為焦炭或瀝青質(zhì)類石油醚不溶物，形成原因是原油瀝青質(zhì)在溫度、壓力下降的情況下析出。垢樣鐵元素和硫元素含量高，占總重的68%，主要以鐵的硫化物形態(tài)存在。

垢樣分析；含水率；油溶率；酸溶物含量

垢樣分析就是采取被清洗設(shè)備的污垢樣品，進行成分的定性和定量分析。垢樣分析是確定清洗液配方的首要工作，其分析結(jié)果能提供污垢的主要成分，而且是確定清洗劑選擇范圍的主要依據(jù)[1]。

1 實驗方法

稱取一定量的岐口18—2油田井下機組垢樣置于105℃烘箱中烘干至垢樣質(zhì)量不變化；使用已稱重的鏡頭紙包裹一定量的垢樣，使用90～120#石油醚進行索式抽提；將抽提后的垢樣置于110℃烘箱中烘至質(zhì)量不變化，稱重；取一定量烘干后的垢樣加入10%鹽酸溶液進行溶解，實驗中一直保持溶液pH值在2左右；待酸溶解反應(yīng)進行完全后過濾，并用蒸餾水進行沖洗；將沖洗后的垢樣置于烘箱中烘干后稱重；取一定量抽提并烘干后的垢樣，置于400℃馬弗爐中進行灼燒4 h；待灼燒完成并自然冷卻后稱重。用掃描電鏡（SEM）和能譜儀（EDS）測垢樣晶體礦物種類和元素含量。

2 實驗數(shù)據(jù)

（1）垢樣中含水率測定。取垢樣6.74 g，于烘箱中烘干，烘干后垢樣的質(zhì)量為5.85 g，含水率為13.20%。

（2）垢樣含油率。擦鏡紙總質(zhì)量為1.47 g，包裹垢樣后的質(zhì)量為27.62 g，抽提完并烘干后總質(zhì)量為21.46 g，則除去的油和水的總質(zhì)量為6.16 g，垢樣中含水質(zhì)m=（27.62-1.47）×13.20%=3.45 g，計算出油的質(zhì)量為2.71 g，含油率為10.36%。

（3）垢樣中酸溶物含量。取除完油的垢樣4.05 g置于燒杯中，加入10%的鹽酸溶液，進行溶解。反應(yīng)實驗現(xiàn)象如下：①反應(yīng)中有臭雞蛋味的氣體生成。這就證明反應(yīng)生成了H2S氣體，而且持續(xù)時間較久，表明垢樣中含有大量的硫化物。②反應(yīng)中溶液顏色呈淺綠色。表明垢樣中含有亞鐵類并可以和酸發(fā)生反應(yīng)的無機化合物。反應(yīng)完并烘干后剩余垢樣的質(zhì)量為0.930 9 g，垢樣中可溶于酸的垢含量為77.01%

（4）抽提完后垢樣中有機物含量。取4.00 g垢樣于400℃馬弗爐中進行灼燒，冷后質(zhì)量為3.93 g，則含有有機物的質(zhì)量為0.07 g，有機物含量為1.75%。灼燒后的垢樣成紅褐色，推斷可能是Fe2+與氧氣發(fā)生反應(yīng)，生成鐵的氧化物。

（5）垢樣組成。對各垢樣含量歸一化處理，計算各垢樣的相對含量，結(jié)果見表1。

表1 分析實驗垢樣組成

3 垢樣成分檢測

3.1 掃描電鏡（SEM）分析

掃描電子顯微鏡（SEM）的工作原理是：當一束高能的入射電子轟擊物質(zhì)表面時，被激發(fā)的區(qū)域?qū)a(chǎn)生二次電子、俄歇電子、特征X射線和連續(xù)譜X射線、背散射電子、透射電子，以及在可見、紫外、紅外光區(qū)域產(chǎn)生電磁輻射[2]；同時，也可產(chǎn)生電子—空穴對、晶格振動（聲子）、電子振蕩（等離子體）。利用電子和物質(zhì)的相互作用，還可以獲取被測樣品本身的各種物理、化學性質(zhì)的信息，如形貌、組成、晶體結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)、內(nèi)部電場或磁場等。掃描電子顯微鏡的最主要組合分析功能有：X射線顯微分析系統(tǒng)（即能譜儀,，EDS）主要用于元素的定性和定量分析，并可分析樣品微區(qū)的化學成分等信息；電子背散射系統(tǒng)（即結(jié)晶學分析系統(tǒng)）主要用于晶體和礦物的研究。

掃描電鏡（SEM）分析表明：掃描電鏡SEM未發(fā)現(xiàn)明顯黏土礦物，含量太少，看不出形態(tài)。

3.2 能譜儀（EDS）分析

能譜儀是用來對材料微區(qū)成分元素種類與含量進行分析，配合掃描電子顯微鏡與透射電子顯微鏡的使用。各種元素具有自己的X射線特征波長，特征波長的大小則取決于能級躍遷過程中釋放出的特征能量△E，能譜儀就是利用不同元素X射線光子特征能量不同這一特點來進行成分分析的。因此，本次檢測通過能譜儀（EDS）分析可以得出樣品元素含量，分析垢樣來源。

能譜儀（EDS）分析表明：元素分析基本不含硅，主要以鐵的硫化物形態(tài)存在，其他為鈣鎂垢。

4 實驗結(jié)論

（1）垢樣含水率為13.20%，垢樣油溶率為10.36%（石油醚可溶物）。

（2）抽提完后的垢樣中酸溶物含量為77.01%（HCl酸溶），占垢樣總重量的69.03%。

（3）抽提后的垢樣中仍含有少量的有機物，含量為1.75%，占垢樣總重量的1.57%，可能為焦炭或瀝青質(zhì)類石油醚不溶物，形成原因是原油瀝青質(zhì)在溫度、壓力下降的情況下析出（注：不溶于C5～C7的正構(gòu)烷烴，但能溶于熱苯的物質(zhì)稱為瀝青質(zhì)，瀝青質(zhì)是一種高分子量（大于1 000以上）、具有多環(huán)結(jié)構(gòu)的黑色固體物質(zhì)，不溶于酒精和石油醚，易溶于苯、氯仿、二硫化碳）。

（4）酸實驗中溶液的顏色呈淺綠色，表明有Fe2+存在，且反應(yīng)中持續(xù)有臭雞蛋味的氣體生成，表明垢樣中可能含有FeS物質(zhì)，可溶物是SRB細菌腐蝕產(chǎn)物。

（5）掃描電鏡（SEM）和能譜儀（EDS）分析垢樣沒有硅元素，黏土礦物很少，含量低看不出形態(tài)。垢樣鐵元素和硫元素含量高，占總重的68%，主要以鐵的硫化物形態(tài)存在。其他成分為鈣鎂垢，占總重的23%。

[1]秦源．垢樣分析的探討[J]．大氮肥，2012，35（1）：59-62.

[2]曹惠忠，劉立勇，任鶴琴，等．長距離鹽鹵輸送管道化學清洗[J]．清洗世界，2012，28（8）：13-16.

（欄目主持 楊軍）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.1.018