防垢剂培训教材1课件

减阻剂培训教材,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,渤海石油采油工程技术服务公司,油田化学技术公司,减阻剂培训教材,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,(,*,),油田防垢剂培训教材,油田化学技术公司,油田防垢剂培训教材,一,、概述,二、,油田水结垢机理,三、,油田结垢的主要类型及影响因素,四、,油田防垢技术,五、化学防垢剂,六、油田除垢,油田防垢剂培训教材,1,、概述,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。,结垢经常出现位置,:,地层结垢、井筒中结垢、地面系统中管线、输送泵、热交换器的结垢。,油田防垢剂培训教材,2,、油田水结垢机理,结垢的定义：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。主要作用机理为结晶作用和沉降作用。,油田防垢剂培训教材,2.1结晶作用,当盐浓度到达过饱和时，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。,投加防垢剂可以从两方面起作用：首先是在晶体中引入非结晶粒子的其它物质，阻碍晶体的进一步生长，或使晶体的晶格发生变形，使晶体变得酥松肿胀而易被水流带出系统；其次参加了离子，使它吸附于晶核的活化中心，阻止晶核的继续生长。,油田防垢剂培训教材,2.2沉降作用,水中悬浮的粒子，如铁锈、砂土、粘土、泥渣等将同时受到沉降力和切力的作用。,沉降力促使粒子下沉，沉降力包括粒子本身的重力、外表对粒子的吸引力和范德华力、以及因外表粗糙等引起的物理作用力。,切力也称剪应力，是水流使粒子脱离外表的力。如果沉降力大，那么粒子容易沉积；如果剪应力大于水垢本身的结合强度，那么粒子被分散在水中。,油田防垢剂培训教材,3、油田结垢的主要类型及影响因素,油田水结垢通常只有少数几种盐，常见的垢的类型有CaCO3、MgCO3、CaSO4、BaSO4、SrSO4等。,3.1碳酸钙,CaCO3是海上油田结垢的最常见的物质，其在水中的溶解度很低。碳酸钙垢是由水中的钙离子与碳酸根或碳酸氢根离子结合而生成的。反响式如下：,Ca2 CO32 CaCO3 (3-1),Ca2 2HCO3CaCO3CO2 H2O (3-2),油田防垢剂培训教材,二氧化碳的影响,在一定的,pH,值下，当油田水中二氧化碳的浓度增加时，碳酸钙沉淀减少；当油田水中二氧化碳的浓度减少时，碳酸钙的沉淀增加。,系统压力的增加和气体中二氧化碳百分含量的增大，都会造成水中二氧化碳浓度的增加。,例如,:,平台上含油污水处理系统中，在浮选器的前面流程为密闭系统的情况下，污水进入浮选器以前压力较高，进入浮选器后压力突然下降，水中二氧化碳浓度减少，造成碳酸钙析出，这就是目前海上平台浮选器或多或少都有碳酸钙结垢现象的原因。,油田防垢剂培训教材,3.1.2 pH值的影响,油田水中一般含有不同程度的碳酸，而水中三种形态碳酸H2CO3+CO2、HCO3和CO32在平衡时的浓度比例取决于pH值。在低pH值范围内，水中只有CO2+H2CO3；在高pH值范围内只有CO32离子；而在中等pH值范围内HCO3占绝对优势。,水的pH值较高时就会产生更多的碳酸钙沉淀；反之，水的pH值较低时，那么碳酸钙不易产生沉淀。,油田防垢剂培训教材,3.1.3 温度的影响,温度是影响碳酸钙结垢另一重要因素，绝大局部盐类在水中的溶解度是随温度升高而增大。但碳酸钙、硫酸钙硫酸锶等难溶盐类具有反常的溶解度，在温度升高时溶解度反而下降，即水温升高时会产生更多的碳酸钙垢。,温度对碳酸钙溶解度的影响，是海上平台各种热交换器常常发生碳酸钙结垢的主要原因；也是注入水在地面系统中不结垢，当进入温度较高的注水井井底时发生碳酸钙结垢的主要原因。,压力的影响,当压力增大有利于碳酸钙的溶解，而当压力减小时会促进碳酸钙沉淀,。,油田防垢剂培训教材,油田防垢剂培训教材,水中所溶盐类的影响,水中含盐量增加时碳酸钙的溶解度也增加。,例如:将200000mg/L的氯化钠参加蒸馏水中，碳酸钙的溶解度从100mg/L增加到250mg/L。,水中溶解的固体总量越高(不包括钙离子和碳酸根离子)，碳酸钙在水中的溶解度就越大。这可以解释为溶解的盐效应，当含盐量增加时，相应提高了水中的离子浓度，由于离子间的相互静电作用，使成垢离子的活动性减弱，降低了结垢速度。,油田防垢剂培训教材,生成碳酸钙的趋势如下：,随温度升高而增加；,随,CO,2,分压减小而增加；,随,pH,值增加而增加；,随溶解的含盐量减小而增大；,随总压力减小而增加。,油田防垢剂培训教材,3.2,硫酸镁,影响,MgSO,4,结垢的因素与,CaCO,3,类似,随温度升高而增加；,随,CO,2,分压减小而增加；,随,pH,值增加而增加；,随溶解的含盐量减小而增大；,随总压力减小而增加。,油田防垢剂培训教材,MgSO4的溶解度比CaCO3高很多，一般情况下，条件变化时，CaCO3首先析出；只有影响因素变化剧烈时，MgSO4才有可能析出。,海上采油平台生产中经常使用海水，如在注水开发过程中采用注海水，机采开发时使用海水为射流泵的动力液，这都会造成海水与地层水的混合。海水含有较高浓度的镁离子，当与碱度较高的底层水相遇时，就很可能形成MgCO3垢。,碳酸镁在水中易水解形成氢氧化镁，碳酸镁的水解反响如下：,MgCO3H2OMg(OH)2+CO2 (3-7),氢氧化镁在水中的溶解度很小，也是一种反常溶解度物质，其溶解度随温度的上升而下降。含有CaCO3和MgCO3的水，在温度低于82时，趋向于生成CaCO3垢，当温度超过82时，开始生成MgCO3垢。氢氧化镁有可能在锅炉、热交换器、及高温管内生成。,油田防垢剂培训教材,3.3,硫酸钙,硫酸钙一般有三种形态：带有两个结晶水的硫酸钙,(,亦称石膏，,CaSO,4,2H,2,O),，带有半个结晶水的硫酸钙,(CaSO,4,1/2H,2,O),，不带结晶水的硫酸钙,(,亦称硬石膏，,CaSO,4,),，油田上最常见的硫酸钙沉积物是石膏。在,38,或,38,以下，常压的情况下生成的主要是石膏，超过这个温度主要生成的是硬石膏，在一定条件下也可能生成带有半个结晶水的硫酸钙。,硫酸钙垢是油田中另一种常见的垢，硫酸钙垢的晶体较碳酸钙垢小，硫酸钙垢一般比碳酸钙垢更坚硬、致密。当酸化除垢时，硫酸钙垢不易溶解，因此去除硫酸钙垢比去除碳酸钙垢更加困难。,油田防垢剂培训教材,温度的影响,约在38以下时，石膏的溶解度随温度的升高而增加，约在38以上时，石膏的溶解度那么随温度的升高而减小。大约在38以上，无水石膏的溶解度变得比石膏更小，因此在高温的情况下，硫酸钙主要以无水石膏形式存在。,水中溶解盐类的影响,当水中有NaCl或不含钙离子和硫酸根离子的其它盐类存在时，浓度在150000mg/L以下时，会使硫酸钙或无水硫酸钙的溶解度增加，这和碳酸钙的作用是一样的。盐类含量进一步增加，硫酸钙的溶解度减小。,油田防垢剂培训教材,3.3.3,压力的影响,水中所有垢的,溶解度,随压力增加而增大，这是由于当垢盐溶解于水中时系统的总体积减小，压力对溶解度的影响与体积变化成正比。,在生产井中，压力降是生成硫酸钙垢的一个原因。井筒周围的压力降会引起油层和油管的结垢。,3.3.4 pH,值的影响,pH,值对硫酸钙的溶解度影响极小或者可以说不影响。,油田防垢剂培训教材,3.4,硫酸钡,与碳酸钙、碳酸镁、硫酸钙三种成垢物质相比，硫酸钡的溶解度最差,极难溶解,1,、在,100,以下时，硫酸钡的溶解度随温度的升高而增加，,100,以上时，硫酸钡的溶解度随温度的升高而降低。,2,、硫酸钡在水中的溶解度，随溶解在水中的盐类离子,(,除钡离子和硫酸根离子以外,),浓度增大而增加。,3,、硫酸钡的溶解度随压力的增加而加大。,4,、,pH,值对硫酸钡溶解度的影响很小。,油田防垢剂培训教材,3.5,硫酸锶,硫酸锶的溶解度比硫酸钡大；,溶解度随温度的升高而减小；,溶解度随氯化钠含量的增大而增大，氯化钠含量超过,17500mg/l,，氯化钠含量进一步增加，硫酸钡的溶解度会下降；,溶解度随压力的增加而增加；,溶解度受,pH,值的影响很小。,油田防垢剂培训教材,3.6,铁化合物,沉淀的铁化合物通常会引起地层和注水井的堵塞，并且是严重腐蚀的标志。腐蚀通常是溶解于水中的,CO,2,、,H,2,S,、,O,2,所引起的，大多数含铁的垢为腐蚀产物。,含有,CO,2,的水会使铁腐蚀生成碳酸铁，碳酸铁的沉淀取决于系统的,pH,值，当,pH,值在,7,以上时很易沉淀。,含有,H,2,S,的水会对铁发生腐蚀，腐蚀产物为硫化铁，其溶解度极小，通常形成薄薄一层附着紧密的垢。,氧与铁接触，会生成氢氧化亚铁,Fe(OH),2,、氢氧化铁,Fe(OH),3,、氧化铁,Fe,2,O,3,等腐蚀产物，在一定条件下沉积结垢。,油田防垢剂培训教材,4、油田防垢技术,4.1 控制结垢的一般方法,1、防止不相容水的混合；,2、控制pH值；,3、控制物理条件；,4、去除结垢组份；,5、使用化学防垢剂。,油田防垢剂培训教材,4.2油田防垢工艺,采油平台集输系统防垢,首先可以考虑采用调节流程中的一些参数如温度、压力和流速等，改变影响结垢的条件，防止不相容水的混合等简单易行的方法，以控制和减轻结垢。,从工艺要求上，这些参数是不能改变的，或在其可调节范围内不能到达很好的防垢效果。因此控制平台集输系统的结垢主要方法是连续投加防垢剂。,加药点的选择，应对系统的结垢情况全面考虑，一般可以在井口生产管汇和进入污水处理系统前加药，但应根据具体情况特殊处理。,油田防垢剂培训教材,油井防垢方法,从油井环形空间连续注入防垢剂，在井下与产出液混合，这种方法可保证药剂供给均匀，对药剂注入点上部设备具有很好的保护。,在井下安装固体防垢剂块。将固体防垢剂块装入工作筒中，工作筒可随井下作业时下入井中。工作筒连接在抽油泵下部，筛管的上部。液体通过防垢剂块时，防垢剂溶入水中，起到防垢作用。这种方法对防垢剂块以下的设备不能起到保护，同时更换防垢剂块时必须起下管柱。,定期通过油井向地层注入防垢剂。用高压设备，如水泥泵，将防垢剂溶液通过环空或油管注入油井，随后使用顶替液将防垢剂溶液顶入地层，关井一段时间，使防垢剂吸附在岩石上，然后开井生产。这种方法缺点是由于防垢剂释放浓度不均匀及防垢剂在地层中的损失，造成防垢剂用量大。优点是在两次操作之间可保持较长的时间，同时对近井地带的地层可起到保护作用。,油田防垢剂培训教材,注水井和注水地层防垢方法,注水过程中很可能造成不同水源的水的混合，如海上采油平台经常采用海水为注入水，这样就造成海水和地层水的混合，而且注入水由地面到注水井井底的过程中，温度、压力都发生变化，因此在注水井井筒和地层都有可能发生垢的沉积。,在此情况下控制结垢的最切实可行的方法是，在注入水中连续参加防垢剂，这样不仅可以抑制井筒结垢，同时可以很好地保护地层。目前海上油田的注水开发方案中，注海水是非常普遍的，在实施前必须对防垢剂进行评价，注水过程中要绝对保证防垢剂按要求投加。,油田防垢剂培训教材,4.3,防垢效果观察,管道短节,常常使用的短节试验如图,4-1,，定期拆下，测定结垢厚度或将垢刮下称重。,图,4-1,结垢短节示意图,油田防垢剂培训教材,结垢挂片,结垢挂片可用来检测垢沉积情况，它们与腐蚀挂片相似，只是至少钻上,6,8,个小孔。将挂片装入系统中，使其平面与流动方向相对，这样就引起湍