油田常见防垢技术简介.ppt

,油田常见防垢技术简介,目录,一、结垢概述二、结垢机理三、常见防垢技术四、防垢剂五、防垢器,结垢：是硬水中溶解的钙、镁碳酸氢盐等受热分解，析出沉淀物，渐渐积累附着在容器、管道上。在油田开采中会混杂一些腐蚀产物、油腻垢、泥沙等杂质。,结垢,结垢,结垢的类型,水垢,油泥垢,腐蚀垢,难溶或微溶盐类，具有固定的晶格，单纯的水垢较坚硬致密。常见的有：碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、镁盐等。,腐蚀产物，包括碳酸铁、硫化亚铁、以及羟基氧化铁等。,水源中的悬浮物、油以及细菌粘粘沉积在管壁上引起的。,无机垢的类型,结垢,名称,分子式,结垢的主要原因,碳酸钙（碳酸盐）,硫酸钙（石膏）半水合物无水石膏,CaCO3,CaSO42H2OCaSO41/2H2OCaSO4,硫酸钡硫酸锶,铁化合物碳酸亚铁硫化亚铁氢氧化亚铁氢氧化铁氧化铁,FeCO3FeSFe（OH）2Fe（OH）3Fe2O3,FeCO3SrSO4,二氧化碳的分压、温度、总溶盐量,温度、总溶盐量、压力,温度总溶盐量,腐蚀、溶解气体、PH,结垢的机理,油气生产过程中常见的结垢机理,结垢的机理,沉降作用：沉降力包括：粒子本身重力、表面对粒子的吸引力和范德华力以及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。沉降力切力，粒子容易沉积,结垢的机理,油气生产过程中常见的结垢机理,常见防垢技术,物理防垢,改善工艺生产条件，防止垢的形成：优化设计油田生产工艺技术措施，将油井产物油气水进行处理，针对钡锶离子含量高的特性，采取最优的分离技术，减少与硫酸根离子接触机会，相应的减少沉淀的形成，达到最佳的防垢效果。,防垢剂,防垢器是利用合金材料成分并经特殊处理，形成一种特殊金相结构。这种特殊金相结构可以抑制固相粒子、蜡、垢的形成，能够改变流体的静电位，使流体产生极化效应，将固相矿物质悬浮在液相中，防止蜡、垢的形成以及对设备的腐蚀。,防垢器,防垢器,增加水对垢的溶解性水由若干个分子缔合而成的较大的水分子，即n称为缔合水分子，n为缔合度。缔合水分子是极性分子，H2O可以构成一个电偶极子，缔合水分子nH2O可以构成n个电偶极子的复合体系。这种水分子团对碳酸钙(水垢)的溶解度较低，使水垢很容易析出，由于不同条件下水的温度、硬度、粘度及PH值不同，水结垢的程度也不同。当缔合水分子以一定的流速经过金属试样时，由于金属试样可形成无数个小的原电池，缔合水分子均产生极化，使水的偶极分子发生定向极化，电子云发生变化，导致缔合水分子结构氢键发生变化，拉长、弯曲和局部折裂，部分氢键被破坏，使较大的缔合水分子集团变成较小的水分子集团，甚至是单个水分子。单个水分子的数量增多，水分子的活动更自由，因而提高了水的活化性和对水垢的溶解度，极微小的水分子可以渗透、包围、疏松、溶解、去除系统内部的老垢。,防垢器作用机理,防垢器,极化作用。合金材料中各种元素的电极电位不同而形成电势差，形成弱电场，水通过合金附近时被极化，结垢和腐蚀性物质离解成阳离子和阴离子，同时钡离子和锶离子从合金吸收电子，形成稳定的物质状态，不再成垢。多元合金中锌的电极电位最低，它的化学性质活泼，在原电池反应中溶出，被氧化为Zn2+进入水中。Zn2+能够阻碍钡垢和锶垢晶体的形核，并吸附在成垢晶体的表面，取代部分Ba2+和Sr2+，使其发生晶格畸变，形成一种锌和钡、锌和锶的不定形晶体，这种不定形晶体是松散的蜂窝状或松散的片层状凝在一起，彼此间的粘附力很小，当有外力时就很容易将其分成小颗粒，这就使污垢的去除变得容易。在含有Ca2+和CO32-的水流中，锌的存在阻碍了方解石的形核，并与CO32-形成了配位化合物，减少了水中CO32-的浓度。水中Ca2+通过接地获得电子而变成Ca0，因此Ca2+浓度会逐渐减少，并逐渐稳定。,防垢器,防垢器效果影响因素,(1)多元合金防垢片孔径对防垢效果影响,从图可以看出，孔径对合金装置的防垢效果有较大影响，孔径对合金装置的防垢效果有较大影响。当孔径在(68)mm的范围时，剩余钙离子浓度和阻垢率大，防垢效果最佳，随着孔径增大，防垢效果变差。孔径设计还需要考虑节流和压降的问题。,防垢器,防垢器效果影响因素,(2)多元合金防垢片片间距离对防垢效果影响,从图可以看出，防垢装置尺寸范围内，当其它条件不变时，随着片间距离的增加，阻垢率在70%左右，片间距离对流体的流动状态影响较小，对合金装置的防垢效果的影响也较小。,防垢器,防垢器效果影响因素,从图可以看出，流速在(30150)m/h范围内，随着流速的增加，流速变化未对流体流动状态产生影响，对防垢装置的防垢效果影响亦较小，阻垢率在(6871)%之间。但值得注意的是：防垢装置结构不同，流速将影响流体的流动状态，一般认为，流速越大，流体流动时越易出现紊流状态。,(3)液流速度对防垢效果影响,防垢器,防垢器效果影响因素,从图中可以看出，随着温度的增加，合金阻垢率呈上下波动趋势，但变化均较小，阻垢率基本稳定在69.68%左右。,(4)温度对防垢效果影响,防垢器,防垢器在油井中应用,防垢器,油井多元合金防垢器连接在Y接头以下管柱上，产液流经油管进入到油井多元合金防垢器，在电泵的吸