油田注水系统结垢及治理措施探讨

张琪 李泽 刘杰 庞菲 刘晓丽(长庆油田第一采油厂,陕西 延安 716009)

1 油田结垢机理分析

1.1 油田结垢理论分析

油田注水开采系统出现结垢的原因有很多种，然而通过分析结垢物的物质本质可以得出其由多种碳酸与硫酸化合物组成 ，包 括 BaCO3、SrCO3、MgCO3、CaCO3、CaSO4、MgSO4、SrSO4、BaSO4等，这些沉淀物主要是由注入水中的成垢阴离子与地层水中的成垢阳离子结合而形成的，这些是导致油田注水系统结垢的主要因素。据此，为有效预防结垢，应将注入水中的成垢阴离子最大化的排除，以防止后续碳酸与硫酸盐沉淀的形成。

1.2 试验论证

试验方法主要将油田污水在常温常压下注入不同比例的水进行调和，静置60分钟后对沉淀物进行观察并记录其生产情况；测试并记录沉淀物生产完毕后的上清液的pH值，将不同处于不同pH值的上清液与水接触，比对分析生成沉淀的情况；将沉淀完全取出并均分静置后的上清液，将Ca（OH）2分别加入其中，将溶液pH值调节至8.4以上，然后通过高温高压将两份溶液处理至接近真实油层，经过一段时间后进行对比观察并记录。最后是驱替试验的进行，通过显微镜的观察可发现大量结垢，并且由于沉积堆叠使原有的大孔隙变小甚至被完全堵塞，此外，大通道中的流体会因为沉积物的阻力而受到阻碍。在砂岩孔隙模型中混合经过地层水与防垢处理的混合水并通过反复的驱替试验，未发生明显的结垢。

结合一系列试验测试可以得出，单一地下水和注入水的结垢倾向远小于混合水；当气温气压接近地下真实油层时，上清液若没有加入Ca（OH）2进行pH值的调节，那么沉淀仍然会继续产生，而相反溶液pH经过调节至8.4以上时，溶液中的成垢阳离子能够最大化的生成沉淀；若地层水与注入水的混合比例为1:5时，混合水能够最大程度的生成陈定，此时溶液中结垢的阴阳离子能共充分接触并发生反应，形成完全结垢；为有效防止结垢的产生，油田注入水可以使用试验处理的上清液。

2 油田注水系统结垢治理措施

2.1 优化注水前的水质

通过调查充分了解当地水质条件，为改善注水水质适当添加药剂，通常注水站中会有大量的容易发生反应从而形成结构的阴阳离子。若能够有效处理注水前的水质，例如利用电离沉淀、离子膜过滤等，使水中离子含量得以降低，控制这些离子发生化学反应，这样能够有效阻止沉淀的产生。

2.2 做好注水前的除氧工作

水中发生沉淀反应的过程中，通常氧气会作为基本条件，没有其参与就无法进行正常反应，氧气也是腐蚀管道的一个重要因素，具有过高含氧量的水会使得管道的腐蚀速度得以加快，进而形成水垢。通常除氧有物理除氧与化学除氧等两种方法，物理除氧主要是根据在不同条件下氧气在水中的溶解度各有不同的原理，利用热力、吸附、解吸、精馏以及离子膜过滤分离等方法进行除氧。此外，化学除氧法是利用氧气的化学活性，加入除氧剂与水中的氧气发生记性反应，将生成的容易除去的物质去除，以达到除氧的目的。目前，化学除氧法主要包括催化过滤、无氢催化以及氧化还原反应等，若除氧时利用化学方法，应提高对除氧剂毒性的重视程度，以防止安全事故的发生。

2.3 管道材料的更换

由于管道多由钢材材料做成，因此很容易遭到腐蚀，因此，应在经济允许的条件下对管道材质进行更换，选用的管道可以由玻璃钢材质制成，这类管道表面光滑，能够避免沉淀的产生于附着，此外，玻璃钢材质的管道不易发生结垢反应，不易被腐蚀，抗腐蚀效果较好。据此，目前许多管道对于玻璃钢管材的应用越来越广泛。

2.4 选用适当的杀菌剂进行杀菌

在油田注水系统结垢的治理过程中，应结合油田的实际水质以及温度对水垢的成分进行分析，并选用杀菌剂进行杀菌。在杀菌的选择方面，应综合考虑去油、抗腐蚀以及对菌藻类的能力等多方面因素，结合实际情况，在实现较好杀菌效果的同时，确保用量适中。

2.5 使用缓蚀阻垢剂、防垢剂

在治理油田注水系统中的结垢时，使用阻垢剂也是一直水垢形成与积累的有效手段，这些防垢剂能够与水中的金属阳离子结合形成溶解度较高的化合物，使水中阳离子的浓度得以减少，尽可能的减少沉淀的发生。经过试验表明，添加防垢剂能够有效防止防垢，对于油田注水系统结垢的治理有着重要的作用。此外，在防垢剂的使用过程中，应结合实际环境条件，使防垢剂能够得以最大程度的利用。

2.6 利用酸性液体侵泡管道

由于管道中的结构多为碳酸钙等，能够与酸性液体发生反应并形成溶解度较高的碳酸盐，因此，将管道利用酸性液体浸泡也是有效的除垢与防垢措施。

3 结语

综上所述，油田注水系统结垢及其治理对于提高油田采出率有着十分重要的意义。因此，我们因大力推广油田除垢的新措施，节省采油成本，提高经济效益，以实现促进我国经济的全面发展。

[1]张培泽,张晓东.浅析油田注水系统结垢及治理措施[J].科技风,2011,(6):149.

[2]房斌.油田结垢治理技术浅析[J].中国石油和化工标准与质量,2013,(15):111-111.

[3]唐桂萍,胡秀容,欧志东等.新沟油田注水系统腐蚀原因及治理研究[J].江汉石油职工大学学报,2013,26(2):22-24.