《结垢趋势预测》课件.ppt

结果判定： IS0，有结垢趋势； IS=0，临界状态； IS0，无结垢趋势 大量文献表明, Oddo-Tomson饱和指数法是预测油气田无机垢的有效方法, 俞进桥等人根据Oddo-Tomson在SPE21710论文中的方程推断出了硫酸钙的具体形态, 使得模型的运用更为准确。 如果该方法能结合结晶动力学及流体力学因素对结垢的影响, 并建立相关的计算模型, 其预测无机垢倾向将更准确。 1969年Skillman等考虑了热力学因素及溶解平衡原理, 提出了热力学溶解法来预测的结垢趋势, 其表达式为: 结果判定：Sc，有结垢趋势；S=c，临界状态； Sc，无结垢趋势 使用该法的预测结果与现场实际基本相符, 而且计算简单, 科技人员经常使用该法来粗略测算油田水硫酸钙的结垢倾向。但是油气田中的CaSO4垢一般由不相溶的水混合而生成，受水的化学成分、温度和压力等因素的影响，结垢过程中可形成多种晶体CaSO4HZO、CSaO4.告HZO及CaOS4)。离子浓度、压力增加可提高CaSO4 的溶解度, 然而温度升高又会增加石膏的沉淀。所以要准确预测硫酸钙垢仍比较困难, 建议在实际应用时, 可考虑与Stiff 饱和指数法结合起来进行预测, 效果会更好。由于BaSO4 和CaSO4 具有相似性, 因此该法也适应BaSO4 垢预测, 其预测模型1978年由Culberson等人研制成功。 按SY/T 5392-1994中5.10规定的方法进行 根据硫酸钡的溶解平衡，可得到方程式：Ksp=(m-B)(a-B) 求解B，可得此式 在武汉大学第三版《无机化学》课本查到的数据为3.2×10-7 此法并未考虑结晶动力学因素以及其他硫酸盐的影响，只能作为单一的硫酸锶垢预测。 结垢是油气田生产过程中的常见问题，会造成管道不同程度的堵塞和腐蚀，使油气产量下降，注水压力上升，现场设备使用效率降低甚至报废，从而带来巨大的经济损失，影响油田的正常生产。对结垢进行科学而准确的预测，判断结垢类型和结垢趋势，可以为防垢和除垢提供可靠的依据。 结合行业标准SY/T 0600-2009，介绍在油气田生产过程中常见无机垢的几种预测方法 本标准仅提供一般结垢趋势预测。本标准是通过测试水的pH值、水温及水中离子含量等数据，由相应的经验公式或理论公式计算常见油田垢（钙、钡、锶的碳酸盐和硫酸盐）的结垢预测参数，判断结垢趋势；也可由相应的测试数据通过原理和数学模型与标准相类似的结垢分析软件，进行分析预测。 水温的测定 水样的采集、保存和标记 水样的测定 包括了CO32-，HCO3- 、Ba2+ 、 Ca2+ 、 Cl- 、 Mg2+ 、 pH值、 K+ 、 Na+ 、 Sr2+ 、 SO42-等离子含量。 μ：离子强度 Ci ： 第i种离子浓度 Zi：第i种离子价数 早在1936年朗格利尔(Langlier)根据碳酸钙的溶解平衡理论提出了有名的饱和指数法，后来Davis和Stiff将这一指标应用到油田，该方法主要考虑了系统中的热力学条件。 预测公式： pHs=K+pCa+pAlK，水样中CaCO3达到饱和时的pH值 水样的实际pH值 pCa： Ca2+ 浓度的负对数，单位：mol/L pAlK：总碱度的负对数 以Ca(HCO3)2 表示，单位：mol/L K：修正系数，由不同温度时离子强度与修正系数K的关系图查得 结果判定： SI 0，有结垢趋势 SI=0，临界状态 SI0，无结垢趋势、 由于该方法为一般经验式, 方便简单, 故应用较为广泛。目前许多油气田科技人员仍利用这种方法来判断油气田结垢趋势。饱和指数法仅考虑热力学条件, 为经验式, 因此预测的结果与实际情况相差较大 罗兹那( Ryznar) 根据饱和指数的含义, 对各种水的试验资料和给水系统的实际情况及运行结果进行总结, 提出了稳定指数概念 预测方程式如下:SAI=2pHs-pH=2( K+pCa+ pAlK) -pH 判断标准: SAI≥6无结垢趋势, SAI 6有结垢趋势, SAI 5结垢严重。 用罗兹那稳定指数计算值来判断碳酸钙的结垢倾向, 同时也反应了水质的稳定性, 适用于高矿化度、高pH值的地方。缺点是只考虑了碳酸钙一种物质的溶解平衡, 而且在油田水处理系统中有许多不同的温度区域，所以也不可能存在全系统的碳酸钙溶解平衡 按SY/T 5329-1994中5.9规定的方法进行 Oddo-Tomson饱和指数法考虑了热力学及离子强度进行校正因素, 还考虑了CO2 的逸度及在油水中的分配, 使用活度积、溶度积及离子缔合理论建立了硫酸盐和碳酸钙结垢预测模型。该方法可预测任何生产井中在不同压力、温度下碳酸钙、硫酸钙、硫酸锶或硫酸钡微溶物的结垢倾向。