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1、淺談油田結垢原因和防垢劑使用 摘要：油氣田開發(fā)過程中，油氣藏中的流體（油、氣、水）從油氣層中流出，經井筒、井口到地面集輸系統(tǒng)，由于溫度、壓力和油氣水平衡狀態(tài)的變化，容易發(fā)生無機鹽類的沉積，生成垢，結垢現(xiàn)象的發(fā)生，將給生產帶來不利影響，使產量降低，不能正常連續(xù)操作，甚至停產，使油氣井和設備過早報廢，因此，研究垢的生成與防治，具有重要的現(xiàn)實意義。關鍵詞：油氣田結垢防垢劑一、油田結垢的原因油田生產過程中，壓力、溫度的變化或不相容的水相混合，會造成地層、井筒和管線表面結垢，影響原油生產。目前我國很多油田已經進入高含水期，結垢問題日益突出。油田結垢主要有兩大原因
2、。一是地層水中含有高濃度易結垢鹽離子，在采油過程中壓力、溫度或水成分變化改變了原先的化學平衡而產生垢，主要垢成分是碳酸鈣，可混有碳酸鎂、硫酸鈣/鎂等，我國陸上油田結垢大都由此引起。二是兩種或兩種以上不相容的水混合，結垢離子相互作用而生成垢，最為常見的有硫酸鋇和硫酸鍶垢。特別是海上油田注海水開采過程中，地層水常含有鋇鍶離子，而海水含有大量的硫酸根離子，兩者混合產生難溶的硫酸鋇鍶垢。5此外，油田垢產生的原因還因為一些離子結合后會形成在水中不溶、難溶和微溶的物質，這些物質都很容易成為積累的水垢，也即鹽類垢。通常，這類垢是由碳酸鹽和硫酸鹽組成的，典型的有碳酸鈣、
3、硫酸鈣、硫酸鋇、硫酸鍶等。這種垢的形成一般會經歷成核長大的過程，先是少量垢核心在管道表面形成、附著，然后更多的其它成垢化合物在這些核心周圍聚集，成為更大的垢團。隨著水流的沖刷，一部分垢被沖掉，但其它的垢繼續(xù)生成，最終可能阻塞管道，隨著環(huán)境水溫的升高，這些難溶或微溶鹽的溶解度下降，就有更多的物質從水中析出，成為水垢。在一些管道中，當溫度高于60℃時才會出現(xiàn)明顯的結垢趨勢，溫度越高，結垢的趨勢越嚴重。水的流速也會明顯地影響結垢的趨勢。水的流動越緩和，成垢核心生長的環(huán)境越穩(wěn)定，隨著管道輸送介質流速的降低，水垢出現(xiàn)的概率逐漸提高，流速和流向的突然改變也會使結垢加
4、劇。二、油田結垢的危害5垢內通常含有腐蝕產物（如碳酸亞鐵、硫化亞鐵等）以及在一定條件下析出的鹽（如氯化鈉等）。結垢對油田生產的影響包括：①油層及近井地帶結垢，會堵塞油氣通道，降低油層滲透率，使油井產液量下降（低滲透油田更加嚴重）；②井筒結垢，會增加抽油桿的負荷，降低泵效，或者造成卡泵現(xiàn)象；③集輸管道和設備表面結垢，會造成垢下腐蝕，甚至穿孔；④注水系統(tǒng)結垢，使注水壓力上升，能耗增加而生產能力降低。傳統(tǒng)的控制碳酸鹽垢的方法主要是酸洗，勞動強度大，對管柱和設備有損害，且酸液排放是環(huán)境保護的一大隱患。鋇鍶垢堅硬難溶，酸洗無效，大都采用防垢技術來控制。隨著油田注水
5、開發(fā)的不斷實施，我國各大油田產出液的含水率越來越高，油水井及管輸系統(tǒng)的結垢問題也越來越嚴重。結垢造成生產管線或設備堵塞，產液量下降，嚴重時造成抽油桿拉斷，油井關井，甚至報廢。目前國內應用較多的化學防垢技術主要是酸洗法和投加防垢劑法（包括向油管或油套環(huán)空連續(xù)注入防垢液和向鼠洞或井底投加固體防垢塊兩種方式）。酸洗法防垢有效期短，返排液還會對環(huán)境造成污染。連續(xù)注入防垢液對泵的要求較高，且操作復雜；投放固體塊同體防垢塊的溶解速度不易控制。三、防垢劑的使用國內外防治油田結垢的方法有很多種，主要分為物理方法、化學方法和工藝方法。在各種抑制和減緩結垢的方法中，化學防垢
6、劑防垢具有成本低、效果明顯的優(yōu)點，因而被國內外油田普遍采用。5防垢劑是指加入水中、能抑制垢生成的化學藥劑。自20世紀30年代以來，防垢劑經歷了從無機物到有機物，從小分子到高分子聚合物的發(fā)展歷程。近年來，國內外主要采用的是有機膦酸型防垢劑和聚合物型防垢劑。有機膦酸型防垢劑。用作防垢劑的有機膦酸鹽多數(shù)是有機多元膦酸鹽，由于分子中碳磷鍵比較牢固，因此具有較好的化學穩(wěn)定性，不易被酸堿破壞，也不易水解，且耐較高溫度。在一定條件下可與其他水處理劑復合使用，有明顯的“溶限效應”和“協(xié)同效應”，具有防垢緩蝕作用。在有機膦酸中，氨基三甲叉膦酸（ATMP）和羥基乙叉二膦酸（
7、HEDP）是20世紀60年代開發(fā)的，至今仍在水處理中廣泛使用。80年代研制了有機膦羧酸，其中22膦酸基丁烷21，2，42三羧酸（PBTCA）在高溫、高硬度、高pH值等苛刻條件下的防垢性能突出，22羥基膦基乙酸（HPA）則具有高效緩蝕性能。90年代，大分子有機膦酸多氨基多醚基亞甲基膦酸（PAPEMP）問世，其相對分子質量達600左右，分子中引入了多個醚鍵，因而有很高的鈣容忍度和防垢分散性能。5聚合物型防垢劑。有機膦酸鹽易水解，限制了其在高溫、高堿和高硬度等水質條件下的使用，且本身易形成有機膦酸垢，磷化物易對環(huán)境造成污染等問題，因此開發(fā)低磷或無磷綠色環(huán)保型防
8、垢劑如聚合物型防垢劑，成為國內外水處理劑的研究課題和發(fā)展方向。在化學結構上，聚合
