金属防垢交流资料2014

恩曼技术（北京）有限公司金属防垢防蜡工具交流会2013年8月9日汇报人：张自友渤海油田结垢现状目前中海石油天津分公司某些油田结垢问题已严重影响正常生产，造成一定的经济损失,而且随着油田开采时间的延续,产生结垢的问题将愈来愈明显:绥中36-1油田D平台注水井结垢绥中36-1油田C平台水源井结垢QK18-1油田注水井结垢QK18-2油田油井井下结垢BZ34油田油井井下结垢BZ25-1油田水源井水排海结垢油水井结垢SZ36-1D平台注水井结垢SZ36-1D平台注水井结垢管柱SZ36-1J4井结垢QK18-2P8井结垢电泵油田结垢的危害序号结垢部位危害1生产井结垢降低单井的产油量增加修井的成本容易造成油管的垢下腐蚀影响清污混注2地面流程结垢影响正常油气水处理容易造成垢下腐蚀穿孔影响污水或其他水正常排量增加作业成本3注水井结垢降低注水量增大注水压力增加洗井增注频率堵塞小的储层孔隙喉道，降低驱油量增加作业成本为了解决油田结垢问题，采取“统一规划、多点同步实施，以防为主、防除结合”的原则，针对重点油田，不同结垢类型、结垢部位展开研究，在化学防垢的同时，积极开展了物理防垢方法。

金属防垢防蜡工具（以下简称ENMAX工具，缩写为CPRS）作为生产井、注水井以及地面流程的防垢措施，经过长期的实验性应用和效果跟踪评价，证明了ENMAX工具具有良好防垢效果，是一种积极有效的物理防垢措施。

1.2工具原理1.1工具概述1.3工具的应用方法1.4工具的应用案例1.5经济分析与小结金属防垢防蜡工具金属防蜡防垢防腐蚀工具1.1工具概述 1.1工具概述

恩曼技术有限公司生产的防蜡防垢防腐蚀工具（简称：CPRS)是目前世界上技术最先进的防蜡、防垢和防腐蚀的工具。已经在世界上30多个国家使用，被很多大的石油公司所接受并认可，其中包括壳牌（SHELL）石油公司，艾克森-美孚公司（EXXONMOBIL）公司。壳牌公司的技术专家称“这种工具是目前防蜡、防垢和防腐蚀方面的一个突破和革命”。专利产品

专利号：4,789,031USD446,797SUS473,925S

Cu57.64Zn17.63Ni13.45Pb7.65Sn2.69Fe0.69Al0.12S0.67Mn0.65综合电位-0.244V1.1工具概述 ◆防止和减缓结垢、结蜡！◆无磁、无电、无放射性、不污染环境和流体！◆不受压力、温度、磁场或其它因素影响！◆缩短停产时间、节省化学处理和热洗成本！◆提高设备时效、延长使用寿命！◆易于安装、维护量小！特点：1.1工具概述

类型：单工具多功能防/除垢、防蜡一定防腐作用杀菌、除苔、改善水质☆井下工具1.1工具概述 用途 ：☆地面工具1.2工具原理1.1工具概述1.3工具的应用方法1.4工具的应用案例1.4经济分析与小结金属防垢防蜡工具2.2 工作原理ENMAX防垢防蜡工具的核心材料是特殊合金材料，由9种元素组成，其电负性低于液相中离子，接触流体时，形成一种特殊的电化学催化体，材料中的电子云偏向于流体，材料与流体之间形成电场，产生极化效应，改变流体的电化学性质，促进水分子形成小分子水团，正负电荷重心偏离增大，产生水偶极子，与水中钙镁离子形成牢固的水合离子；+水偶极子-M的外层自由电子-+-+-+-+-+-+-特殊合金材料表面---------水偶极子和钙镁离子的反应+

A2+-B2-+-水偶极子+-+-+-++--+-防垢机理 2.2 工作原理EKsp温度T一定Fe电极标准电位:-0.500VCPRS综合电位：-0.244VFe-CPRS系统-水电位升高降低钙、镁、钡锶离子在钢铁表面吸附力增加矿物质溶解度对于MN↔M++N-矿物，溶解度常见垢溶度积垢名称垢分子式溶度积硫酸锶SrSO4

3.2×10-7

硫酸钡BaSO41.1×10-10碳酸锶SrCO31.1×10-10

碳酸钙CaCO3

2.8×10-9硫酸钙CaSO4

3.16×10-7碳酸镁MgCO33.5×10-8流体的电化学性质的改变，增加矿化物的溶解度。溶度积常数：2.2 工作原理胶体物质，例如硅石、氧化铝以及锈颗粒，通过获得或重新获得负电荷而保持悬浮在溶液中，不吸附到钙离子、镁离子和铁离子上；获得负电荷也引起这些胶体物质受到存在于流动水中的或者早已吸附到胶体物质上的这些离子的排斥。防垢机理

2.2 工作原理石灰类垢粘结剂：[硅石（SiO2）、氧化铝（Al2O3）或硫酸钙（CaSO4）]主要成分：MgCO3和CaCO3胶体发生凝聚、沉淀，并与CaCO3、MgCO3以及CaSO4相结合，形成典型的石灰质垢胶体物质微溶于水，悬浮于水中时，通常带负电荷负电荷得到中和防蜡机理一般情况，原油中油、胶质、沥青质和前沥青质，与以金属、粘土和水为胶束的中心形成油包水乳化液，极性基团都朝着中心聚集。当温度和压力降低时，蜡和水都从油包水乳化液中释放出来，凝固沉积的蜡就会影响原油的流动——结蜡。当使用防蜡防垢器后，利用本身产生的电化学反应，使油包水的乳化结构稳定，防止蜡从胶束结构中释放出来而形成固态沉积。从而保证原油流动无阻碍和管壁清洁无蜡沉积。2.2 工作原理防腐机理O2+水偶极子-M的外层电子-+-铁金属表面锈的形成金属表面的阳极区域(阳极)发生金属的溶失。反应如下：阳极反应：M0→Mn++ne-阴极反应：½O2+H2O+2e-→2(OH)-2.2 工作原理------+-+-+-+-+-2.2 工作原理防腐机理金属活性与电位元素电极反应标准电势，V金属活性顺序LiLi++e--3.405减弱

KK++e--2.924CsCs++e--2.923RaRa2++2e--2.916BaBa2++2e--2.906ZnZn2++2e--0.763FeFe2++2e-

-0.4SnSn2++2e--0.136FeFe3++3e-

-0.037CuCu++e-0.521AgAg++e-0.799PtPt3++3e-1.19结构工具核心部件设计成多孔芯片并多层芯片串联使用,从而不限制流体流动,形成高度的紊流,增加了水中的离子和分子与防垢器芯片的接触，使得催化效率与极化效应达到最大程度。2.2 工作原理1.2工具原理1.1工具概述1.3工具的应用方法1.4工具的应用案例1.4经济分析与小结金属防垢防蜡工具ENMAX工具的适用条件适用介质：水、油、气及其混合物适用温度：0~200℃适用压力：井下工具（0~20MPa）；地面工具（0~2.5；2.5~25MPa）作用距离：作用距离5km；井下工具可以对整个管柱有防垢的效果；地面工具当工艺管线大于5km采用每间隔5km安装1个ENMAX工具的方式。垢的类型：适用于钙镁垢、钡锶垢适用环境：油井、水源井（井下工具）；注水井（井下工具或地面工具）；地面工艺管线（地面工具）使用条件：必须使所有流体通过ENMAX工具流出。使用寿命：一般为6~10年中海油采购单位工具类型使用数量中海油天津分公司生产部井下防垢工具71套秦皇岛32-6作业区地面防垢工具8套渤西作业区地面防垢工具1套绥中36-1作业区地面防垢工具1套辽东作业区地面防垢工具4套采技服机采公司井下防垢电泵3套中海油上海分公司生产部井下防垢工具2套能源发展监督监理技术公司井下防垢工具1套使用单位工具类型使用数量大庆油田应用地面防垢器60套胜利油田应用地面防垢器20套青海油田应用防垢器10套克拉玛依油田防垢器8套印尼市场井下防垢工具4套1.3工具的应用方法——业绩油田井号井类别下入日期结论备注SZ36-1J10生产井2006-5-6延长检泵周期；效果显著转注停产，连续生产1296天，此前因钡锶垢平均检泵周期为80天）BZ34-2P1生产井2007-5-22修井未发现垢，效果明显该井垢较少，安装防垢器后原油产量稳定。P4生产井2007-5-7叶导轮对比；效果显著2007年8月30日拆检泵组，泵内叶导轮无垢；P8生产井2007-4-7叶导轮对比；效果显著;延长检泵周期2008年1月25日拆检泵组，泵内叶导轮无垢；QK18-2P1生产井2007-10-22延长检泵周期；效果明显连续运行440天并仍在运行；而此前两次检泵周期为44天和54天P6生产井2007-8-5效果明显生产稳定，连续运行370天P8生产井2007-8-13延长检泵周期效果明显延长了检泵周期，但该井产液量较少。QK18-1P1注水井2007-4-22效果明显2008年1月通井无遇阻现象P5注水井2007-4-12效果明显

2008年1月15日通井无遇阻现象SZ36-1A30注水井2008-2-17效果明显

注水量和注水压力稳定；2008年11月检测管柱无结垢现象D17注水井2008-9-14效果明显

注水量和注水压力稳定D19注水井2008-9-18效果明显

注水量和注水压力稳定1.3工具的应用方法—业绩评价方法直接对比法对比使用前后的变化，BZ34-2P4,BZ34-2P8;QK18-1平台数据分析法修井作业周期SZ36-1J10,QK18-2P1,QK18-2P8

；水质化验措施验证法注水井通井，加装防垢挂片1.3工具的应用方法综合应用示意图1.3工具的应用方法油田井下应用自喷井泵抽井气举井注水井水源井油田地面应用油田生产设施原油和天然气集输管线注水作业地面管线产出水处理系统石油化工厂其他工业冷却塔工业锅炉热水循环回路热交换器和冷凝器中央空调应用时机在已经有明显结垢现象的井或工艺管线中，CPRS是解决结垢问题的有效措施。存在结垢趋势的井中或工艺管线中，CPRS是防垢的有效措施。1.3工具的应用方法序号安装位置防垢应用方法建议1生产井安装丢手处安装方法封隔器下端安装方法导流罩安装方法下Y管接头安装方法Y管安装法下电潜泵防垢器下滑套防垢器2水源井安装27/8”-4”防垢工具4½”-6”防垢工具下电潜泵防垢器3地面流程系统安装直管等径式地面工具(2”14”管线)直管变径式地面工具(1”

–14”管线)桶体等径式地面工具(2”

–14”管线)体变径式地面工具(1”—14”管线)4注水井安装油管挂处悬挂安装方法采油树安全阀处安装方法采油树注入水进口处安装方法1.3工具的应用方法1.3工具的应用方法——井下工具滑套防垢自喷管柱底部封隔器悬挂丢手管柱加装电潜泵导流罩加装增加Y接头管柱底部加装防垢电泵注水井油管挂中注水井采油树安全阀1.3工具的应用方法——地面工具1.2工具原理1.1工具概述1.3工具的应用方法1.4工具的应用案例1.4经济分析与小结金属防垢防蜡工具QK18-2-P82007.3.15油田井号井类别下入日期停泵日期生产周期/天备注QK18-2P1生产井2007-10-152009-5-17580此前两次检泵周期为44天和54天p3生产井2007-6-52011-5-131438延长检泵周期P6生产井2007-8-52009-4-212008-8-132010-7-17374453达到防垢效果，生产稳定P8生产井2007-8-132009-4-192008-11-112010-8-16457484达到防垢效果，延长了检泵周期1.4工具的应用案例

井下应用㈠

:QK18-2油井安装CPRS1.4工具的应用案例

井下应用㈠

:QK18-2油井2007-10-152009-5-17580安装CPRS1.4工具的应用案例

井下应用㈠

:QK18-2油井2007-6-52011-5-131438安装CPRS1.4工具的应用案例

井下应用㈠

:QK18-2油井2007-8-52009-4-212008-8-132010-7-17374453安装CPRS1.4工具的应用案例

井下应用㈠

:QK18-2油井2007-8-132009-4-192008-11-112010-8-164574841.4工具的应用案例

井下应用（二）

:SZ36-1-J10井

SZ36-1-J10井在2005年3月至2006年5月间，共进行了6次检泵作业，平均检泵周期80天，每次检泵的原因都是结垢导致电泵轴抱死、过载停产。在2006年5月4日大修时在顶深1385米处随丢手下入恩曼金属防垢器，6日启泵投产，直至2009年11月7日停泵进行油井转注作业。防垢器具有良好的防垢效果，使该井检泵周期由平均80天延长到1296天，延长了16倍。生产曲线见下图：下入防垢器后运行1296天，油井转注，电泵于2010年2月3日解泵，盘轴灵活、泵内干净无垢；防垢器外表干净无损伤。

下入防垢器前，2005年解泵发现泵盘轴不动，花键有垢，泵吸入口及泵内有垢。1.4工具的应用案例

井下应用（二）

:SZ36-1-J10井叶导轮内干净无垢安装CPRS后安装CPRS前钡、锶垢垢样化验分析钡锶垢类。垢样送交渤海石油采油工程技术服务公司技术部油气水分析实进行分析，发现所结垢98%为难防难除的钡锶垢样品名称分析方法分析项目分析结果J10井02109#泵垢样X射线衍射法结构分析Ba0.75Sr0.25SO4(39-1469)BariteSr-rich98%杂质

2%Impurity扫描电镜能谱仪测定法元素分析主要元素：

Ba,S,Sr次要及微量元素：

Fe,Ca备注本实验结果仅与收到的样品有关

BZ34-2-P8井2007年4月前一直存在结垢现象，导致泵无法正常工作。在2007年4月8日检泵时在电潜泵入口的导流罩处下入了恩曼金属防垢器（简称CPRS）后，很快就显示出了效果，平均日产液量达到约185方，平均日产气量约1.8万方，平均日产油量稳定在87方；连续稳定生产达到263天和400天。其中2008年1月和2009年2月该井因电缆故障而躺井停产。其生产曲线见下图：安装CPRS后1.4工具的应用案例

井下应用（三）

:BZ34-2油井4月22日开始生产15天没用防垢器1.4工具的应用案例

井下应用（三）

:BZ34-2油井8月23日作业导流罩安装防垢器09年8月大修作业下入新型防垢电潜泵2007年4月检泵，仅仅生产41天，结垢严重井下泵吸入口堵塞，解泵发现泵轴抱死，叶导轮结垢严重。安装CPRS后该井运行263天，2008年2月检泵拆泵叶轮无结垢现象。1.4工具的应用案例

井下应用（三）

:BZ34-2油井安装CPRS前安装CPRS后电泵2009-8-15启泵生产，连续生产120天，于12月12日电缆故障停泵。拆泵后发现电泵吸入口、防垢片和也导轮都干净无垢。拆泵照片如下：1.4工具的应用案例

井下应用（三）

:BZ34-2油井防垢电泵解泵照片堆积在单流阀铁垢，刚刚取出时比照片多。堆积在单流阀及泄油阀的铁垢均为大块铁垢大部分丝扣均已损坏，有的已经腐蚀掉落电缆外表结垢随深度逐渐增多2010-8-23

BZ34-2EP-P81.4工具的应用案例

井下应用（三）

:BZ34-2油井垢样化验分析钡锶垢类。BZ34油田出现较多（与注入海水和地层水质有关）。样品名称分析方法分析项目分析结果BZ34-2EP-P8垢样X射线衍射法结构分析Ba0.75Sr0.25SO4(39-1469)95%硅酸盐类物质5%X射线荧光法元素分析主要元素：

C,O,Sr,Ba,S次要及微量元素：Na,Al,Si,Cl,K,Ni,Mn,Cu,Zn,Mg,P,Ca,Fe备注由于该样品组成较复杂，故结果仅供参考。BZ34-2P4井安装CPRS后2006年5月29日检泵过载停机2007年5月7日检泵2007年8月8日电缆故障检泵2007年12月20日电缆故障检泵安装CPRS前因结钡锶垢及油管结蜡,产液量波动下降直至过载停机安装CPRS后产液量稳定,因电缆故障检泵,油管无蜡堵,叶导轮无垢。2007年11月28日因长青号解脱停产，产量下降幅度较大下泵检泵检泵故障采取措施日期日期周期现象2006-5-292006-11-23178机组电缆无故障。泵头结垢严重，单流阀被堵死，吸入口有少量蜡块2006.5.29日下入双泵2007-5-72007-8-893电缆击穿带防垢装置2007-9-12007-12-20109电缆击穿带防垢装置1.4工具的应用案例

井下应用（三）

:BZ34-2油井安装CPRS前178天停产检泵,叶轮结垢严重安装CPRS后93天因电缆故障停机检泵,叶轮无垢下入防垢工具前后的叶轮对比1.4工具的应用案例

井下应用（三）

:BZ34-2油井BZ34-2P4井检泵后再次下入防垢工具,正常生产109天因电缆故障停机再次检泵（2007年12月20日）,叶轮光滑无垢.1.4工具的应用案例

井下应用㈢

:BZ34-2-P4井渤海油田的SZ36-1-A30井为注水井，在2006年及2007两次酸化后效果均不理想。在2008年2月17日酸化作业后下入了恩曼防垢器，注水量逐渐上升，高达1750m3/d，并始终保持稳定，井口注水压力也非常稳定。1.4工具的应用案例

井下应用㈣

:SZ36-1注水井酸化酸化安装CPRS1.4工具的应用案例

井下应用㈣

:SZ36-1注水井1.4工具的应用案例

井下应用㈣

:SZ36-1注水井QK18-1-P5注水井防垢由于地层压力下降严重,该井于2006年1月12日转注水井.2007年3月7日对P5井通井作业，探明上次测试时工具遇阻并上提有遇卡现象的原因（2007.2.13）。由所打铅印痕迹和井下工具所带出的类似油泥状黑色物体，现场初步分析遇阻、遇卡原因：井口以下管柱内，有大量类似油泥状粘稠物体，使油管内径变小，工具下入、上提时堆积致使工具串遇阻遇卡。1.4工具的应用案例

井下应用㈤

:QK18-1注水井QK18-1-P5注水井防垢2007年4月12日换管柱作业,拆卸油管挂后发现油管内结垢严重,对每柱油管进行通径，不合格的油管标记后甩下钻台，共替换76根结垢严重的油管.并在井口油管挂下入ENMAX防垢器.2008年1月15日测井作业,通井过程中无遇阻现象,表明井内既无类似油泥状黑色物体,油管也未结垢缩径,证明安装防垢器后该井管柱无结垢现象.QK18-1-P1井2007年4月换管柱，并在井口油管挂处下入ENMAX防蜡防垢工具,

2008年1月18日进行氧活化测井,在钢丝作业中无遇阻现象，表明井内既无类似油泥状黑色物体,油管也未结垢缩径。1.4工具的应用案例

井下应用㈤

:QK18-1注水井1.4工具的应用案例

水井应数据统计QK18-1平台污水处理系统有泡气分布管11根，一直存在结垢现象，造成部分管线经常不通。2006年11月17日（安装ENMAX防垢器前），检查泡气分布管，11根管线有4根不通，拆卸后疏通3根，仍有一根无法解堵。2007年1月16日（安装后），检查11根管线全部运行通畅

针对QK18-1平台污水处理系统管线结垢严重现象，于2006年12月4日在污水处理系统V-1003出口安装了6”X6”ENMAX防垢器。1.4工具的应用案例

地面应用㈠

:污水处理工艺流程安装金属防垢器前垢片溶气泵入口短节，内壁光滑，无结垢现象，且附着物较少。安装金属防垢器后经过一个半月的使用，于2007年1月16日打开容气泵，对比安装ENMAX防垢器前后容气泵入口短节垢的变化。溶气泵入口短节，内壁结垢，且聚集吸附物较多。1.4工具的应用案例

地面应用㈠

:污水处理工艺流程

该装置于04年11月18日安装在大庆采油六厂431中转站缓冲罐沉降水出口和加热炉进口之间。见工艺流程图

1.4工具的应用案例

地面应用㈡

:油田加热炉

缓冲罐加热炉单井计量间掺水、热洗管网防垢装置安装前炉内烟管壁结垢均匀，垢厚6—8毫米。11月18日安装了金属防垢工具；6月20日打开，老垢变酥，硬垢明显脱落，且垢厚2—3毫米。9月23日打开薄薄一层垢，用棍棒轻轻一动即掉。6月20日烟管9月23日烟管1.4工具的应用案例

地面应用㈡

:油田加热炉2005年4月中国石油化工股份有限公司南阳油田分公司南阳石蜡精细化工厂和恩曼技术（北京）有限公司签订：“金属防垢、防蜡、防腐蚀工具”试用技术协议，2005年7月12日安装运行。南阳石蜡精细化工厂所的循环水结垢非常严重，虽然采取了一些防垢措施，结垢问题一直没有很好解决，2到4个月必须对水冷器管束进行除垢。1.4工具的应用案例

地面应用㈢

:冷却器经过除垢后的水冷器进水口端经过除垢后的水冷器出水口端4月15日入水口端出水口端待除垢的水冷器除垢后的水冷器1.4工具的应用案例

地面应用㈢

:冷却器主要是疏松的垢堵塞了水冷器的管束所致7月12号安装CPRS除垢工具8月6日打开水冷器端盖，发现垢质疏松并开始脱落4月15号水冷器的冷却效果迅速下降换热器管束畅通，没有结垢；原有余垢也开始脱落。8月8日重新安装CPRS除垢工具12月8日再次打开水冷器端盖4个月3个月疏松的垢质水冷器进水口端水冷器出水口端1.4工具的应用案例

地面应用㈢

:冷却器结论：具有很好的防垢、除垢作用，解决了水冷器结垢的问题。1.4工具的应用案例

地面应用㈣

:注聚产出工艺流程安装CPRS前1.4工具的应用案例

地面应用㈣

:注聚产出工艺流程（聚4-2站）

安装CPRS后1.4工具的应用案例

地面应用㈣

:注聚产出工艺流程（聚4-2站）

1.4工具的应用案例

用户使用证明1.2工具原理1.1工具概述1.3工具的应用方法1.4工具的应用案例1.4经济分析与小结金属防垢防蜡工具SZ36-1-J10下防垢器前平均检泵周期80天作业大修，下入防垢器，启泵2006年5月6日配合油井转注，停泵2009年11月7日下防垢器后连续生产周期1296天平均日产液250方(含水约80%)作业一次费用70万元作业一次平均时间10天减少作业一次可增加产液10*250=2500方减少作业一次可增加产油10*250*20%=500方ENMAX井下防垢器费用13万元左右/套效益分析：1.下入井下防垢器后生产周期由之前的80天延长到1280天，延长了16倍，

意味着减少了16次修井作业。2.