防垢剂培训1浅析.ppt

渤海石油采油工程技术服务公司 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 当盐浓度达到过饱和时，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；其次加入了离子，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、表面对粒子的吸引力和范德华力、以及因表面粗糙等引起的物理作用力。 切力也称剪应力，是水流使粒子脱离表面的力。如果沉降力大，则粒子容易沉积；如果剪应力大于水垢本身的结合强度，则粒子被分散在水中。 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。反应式如下： Ca2＋ ＋ CO32－ → CaCO3↓ (3-1) Ca2＋ ＋ 2HCO3－→CaCO3↓＋CO2↑＋ H2O (3-2) 油田防垢剂培训教材 3.1.1二氧化碳的影响 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，则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，绝大部分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。 油田防垢剂培训教材 3.1.4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 3.1.5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的氯化钠加入蒸馏水中，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CO2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