李興華 張 挺 夏紅宇 呂仁仨（長慶油田分公司第三采油廠，陜西 延安 717507）

油田注水系統(tǒng)結(jié)垢及治理措施

李興華 張 挺 夏紅宇 呂仁仨（長慶油田分公司第三采油廠，陜西 延安 717507）

對于油田注水系統(tǒng)而言，一般都會存在一定的結(jié)構(gòu)性問題，國際上對于預(yù)防油田注水系統(tǒng)結(jié)垢都在進(jìn)行努力，并且收到了一些成效。但是，不能否認(rèn)的是，在一些方面還存在瑕疵。許多時候并不能完全兼顧簡單、經(jīng)濟(jì)、高效以及通用等多個方面。在這篇文章中，我們主要介紹了油田注水系統(tǒng)為什么會出現(xiàn)結(jié)垢，對其進(jìn)行了簡要的分析，并且在后面還提出了一些改進(jìn)措施。

油田；注水系統(tǒng)；結(jié)垢；治理措施

1 油田注水系統(tǒng)結(jié)垢原因

1.1 對結(jié)垢機(jī)理進(jìn)行分析

對于油田注水系統(tǒng)而言，其結(jié)垢的原因是有很多種的。在對結(jié)垢物的物質(zhì)本質(zhì)進(jìn)行分析之后，我們可以其結(jié)垢物主要由碳酸與多種硫酸化合物相結(jié)合，這主要包括碳酸鋇、碳酸鎂、硫酸鈣、硫酸鎂以及硫酸鋇等化合物。這種沉淀化合物產(chǎn)生的主要原因，是由于在注水中存在成垢陰離子，在地層水中，存在成垢陽離子，兩種相互反應(yīng)，就會產(chǎn)生沉淀物。由沉淀物的發(fā)生機(jī)理可以知道，要使得結(jié)垢現(xiàn)象盡可能的少，就應(yīng)該在去除注水中的成垢陰離子。

1.2 對上述結(jié)論進(jìn)行驗證

驗證上述結(jié)論的主要辦法是（1）將油田污水同不同比例的水在常溫常壓條件下進(jìn)行混合，將液體進(jìn)行充分靜置，分析沉淀物的組成部分，并且做好詳細(xì)記錄；（2）測試并且記錄沉淀物在生產(chǎn)完成之后上清液的pH值，使不同pH值的上清液同水接觸，通過比較來分析沉淀物的情況；（3）把沉淀物取出，然后將上清液進(jìn)行均分，加入一定量的氫氧化鈣，加入氫氧化鈣的標(biāo)準(zhǔn)為使得溶液的pH值達(dá)到8.4以上。在高溫高壓下對溶液進(jìn)行處理，直到溶液比較接近真實的油層，在經(jīng)過一段時間之后對溶液進(jìn)行觀察并且記錄；（4）在顯微鏡的觀察下，我們能夠發(fā)現(xiàn)大量結(jié)垢，而且我們還能看到由于沉淀的堆積，使得原有的比較大的孔隙變小或者被完全堵塞。除此之外，我們還可以看到流體會由于沉淀物的阻力而受到阻塞。

在經(jīng)過一系列的試驗之后，我們可以發(fā)現(xiàn)單一地下水和注入水的結(jié)垢傾向要比混合水的結(jié)垢傾向小得多。如果溫度和壓強(qiáng)都比較接近真實油層的時候，在上清液中，即使不再加入氫氧化鈣，沉淀物依然會繼續(xù)產(chǎn)生；如果地層水與注入水的混合比例在1:5的時候，所產(chǎn)生的的沉淀是最多的，在這種情況下，溶液內(nèi)部的陰陽離子可以充分接觸并產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而產(chǎn)生沉淀。由此我們可以看出，要避免油田注水系統(tǒng)結(jié)垢現(xiàn)象的發(fā)生，我們應(yīng)該使用上清液。

2 油田注水系統(tǒng)結(jié)垢的治理措施

2.1 對注水前的水質(zhì)進(jìn)行優(yōu)化

在對油田進(jìn)行注水之前，對當(dāng)?shù)氐乃|(zhì)應(yīng)該有一個了解，如果水質(zhì)不太好，為了改善水質(zhì)，通常會添加一定量的藥劑。一般來說，在注水中會存在許多能夠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而形成結(jié)垢的陰陽離子。如果在注水之前對水質(zhì)進(jìn)行適當(dāng)處理，比如采用電離沉淀的方式或者利用離子膜對水進(jìn)行過濾，對于減少水中離子的含量，效果是比較好的，能夠有效防止水中沉淀物的產(chǎn)生。

2.2 在注水前做好去氧工作

在水中要想發(fā)生沉淀過程，是需要有氧氣在里面的，如果水中沒有氧，或者氧含量很少，就不會發(fā)生沉淀反應(yīng)。此外，如果氧氣含量比較高，也會對管道造成腐蝕作用，其氧氣含量越高，管道的腐蝕速度就會越快，進(jìn)而產(chǎn)生水垢。現(xiàn)在經(jīng)常采用的除氧措施一般包括物理除氧和化學(xué)除氧兩種方式。物理除氧，顧名思義，就是根據(jù)氧氣在不同條件下在水中的溶解程度不同，在吸附、解吸以及離子膜過濾分離的方法將水中的氧氣排除?；瘜W(xué)除氧，主要是利用了氧氣的化學(xué)性質(zhì)，在水中加入除氧劑，與氧氣產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而產(chǎn)生比較容易去除的物質(zhì)，從而達(dá)到除氧的目的。目前，利用化學(xué)除氧主要包括加入催化劑過濾以及利用氧化還原反應(yīng)。需要注意的是，在利用化學(xué)除氧對氧氣進(jìn)行排除的時候，應(yīng)該注意除氧劑的毒性問題，以防止安全事故的發(fā)生。

2.3 適當(dāng)更換管道的材料

一般管道的材料是鋼材，所以很容易發(fā)生腐蝕作用，因此，如果經(jīng)濟(jì)條件允許，可以對管道的材料進(jìn)行更換。比較好的能夠代替鋼材的是利用玻璃材質(zhì)的管道。由于玻璃材質(zhì)的管道表面是比較光滑的，對于減少沉淀物的產(chǎn)生，效果比較好。此外，利用玻璃材質(zhì)的管道也能夠有效阻止結(jié)垢反應(yīng)的發(fā)生，抗腐蝕性能比較好。所以，在現(xiàn)代的管道中，玻璃管道已經(jīng)逐漸替代傳統(tǒng)的鋼材管道。

2.4 選擇殺菌劑進(jìn)行殺菌

如果在油田注水系統(tǒng)發(fā)生結(jié)垢之后，利用一定量的阻垢劑也是一種比較好的方法，當(dāng)在水中加入阻垢劑之后，能夠很快的與水中的陽離子相結(jié)合，產(chǎn)生一些溶解度比較高的化合物，進(jìn)而降低水中陽離子的濃度，減少沉淀的產(chǎn)生。經(jīng)過實驗證明，利用除垢劑來預(yù)防結(jié)垢現(xiàn)象的產(chǎn)生，其效果是比較好的，對于油田注水系統(tǒng)結(jié)垢的治理具有非常重要的作用。此外，需要注意的是，在水中加入除垢劑，應(yīng)該充分結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況，從而使得除垢劑發(fā)揮最好作用。

2.5 使用酸性液體對管道進(jìn)行浸泡

在管道內(nèi)部，所產(chǎn)生的的沉淀物一般是碳酸鈣，因此，可以加入一定量的酸性液體對管道進(jìn)行浸泡，能夠降低碳酸鈣的濃度。所以，利用酸性液體對管道進(jìn)行浸泡也是防止油田注水系統(tǒng)結(jié)垢的一種比較好的辦法。

3 結(jié)語

在這篇文章中，我們主要對油田注水系統(tǒng)結(jié)垢的原因進(jìn)行了分析，而且提出了相應(yīng)的解決辦法，對于提高我國石油開采率是有非常重要的意義的。所以，在今后的石油開采過程中，我們應(yīng)該將油田除垢技術(shù)應(yīng)用到實際生產(chǎn)中，從而可以有效節(jié)省成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，使我國經(jīng)濟(jì)又快又好的發(fā)展。

[1]張培澤，張曉東.淺析油田注水系統(tǒng)結(jié)垢及治理措施[J].科技風(fēng)，2011.（6）：149.

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[3]唐桂芳，胡秀榮，歐志東等.新溝油田注水系統(tǒng)腐蝕原因及治理研究[J].江漢石油職工大學(xué)學(xué)報，2013,26（2）：22-24.