在油田注水开采过程中, 所面临的最大难点便是注水系统结垢问题, 虽然近些年相关科研人员不断深入研究注水系统污水的水质处理措施, 但仍存在大量未有效解决的突出问题, 随着油田产出水量、水质的不断变化, 相关处理设备陈旧老化, 这些问题更加严峻, 例如, 注水系统结垢腐蚀、水质不达标等, 油田难以实现正常生产。因此, 探析油田注水系统结垢问题非常重要。
1 结垢机理
1.1 不相容理论
两种化学不相容液体混合, 例如, 层位不同且所含离子不相容的地层水、污水与清水、地面水与地层水等, 由于所含离子不同, 或是离子浓度存在明显差异, 便会导致混合液体丧失稳定性, 易发生沉淀现象。例如, 某油井的水型属于Na HCO3型, 另一个油井的水型为Ca CL2型, 将这两种水型进行充分混淆, 便会导致油井注水系统出现结垢情况。
1.2 热力学条件变化理论
如果井内动力学条件以及热力学条件保持长期恒定, 即使出现不相容离子, 并且混合而成的液体过于饱和, 也不会丧失稳定性而出现沉降现象。不过油水井生产过程中, 井内流速、压力以及温度均会出现不同程度的变化, 此时高矿化度水便极易出现结垢情况, 但钙盐则不同。
1.3吸附理论
一般情况下, 油田注水系统结垢可以划分为析出、长大、沉积三个阶段。垢属于晶体结构, 井内管线设备表面存在较大程度的凹凸不平情况, 可以归结为微观毛糙面, 垢离子可以吸附在管线设备的壁面上, 以其为中心进行结晶, 然后经过一定时间的长大, 便会形成坚实且致密的垢。就油田注水系统而言, 水垢形成属于混合结晶过程, 其中, 晶种便是水中所含有的悬浮粒子, 管线设备的粗糙表面以及其他杂质粒子均可以对悬浮粒子进行催化, 促使其在饱和度较低的溶液中进行分析、结晶, 最终呈现为垢的形态。
2 防治以及清除水垢的措施
2.1 注水前处理水质
相关人员首先要调查当地实际水质条件, 择取适当药剂改善注水水质。一般情况下, 各个注水站中均含有大量阴阳离子, 例如, 硫酸氢根、硫酸根、钙离子、镁离子等, 正是因为这些离子的存在, 油田注水系统才会出现水垢。相关人员在注水前, 适当处理水质, 例如, 采取离子膜过滤, 或是电离沉淀方式, 减少水中离子量, 降低化学反应概率, 便可以避免其出现沉降现象。
2.2 注水前除氧
水质中只有含有充足的氧气, 各个离子才会出现沉淀反应, 而管道腐蚀也必须在充足的氧气支持下才能产生。如果水中含有较高的氧气, 便会加快管道腐蚀速度, 进而形成水垢。现阶段, 主要应用两种除氧方式:其一, 物理除氧。由于水的温度不同, 因此可以采取多种物理方法去除水中氧气, 例如, 精馏除氧、解吸、离子膜过滤分离除氧、吸附除氧、热力除氧等。其二, 化学除氧。氧气具有一定的化学活性, 利用此点可以促使除氧剂与水中氧气产生记性反应, 便会生成可以轻易去除的物质, 进而达到除氧目的。现阶段主要应用的化学除氧方法主要有三种, 分别为氧化物还原剂除氧、催化过滤除氧以及无氢催化除氧。相关人员化学除氧过程中, 要对除氧剂毒性给予重点防范, 避免发生事故。
2.3 更换管道材料
很多油田注水井的管道材料多为钢材, 耐蚀性较差。相关人员可以更换管道材料, 例如, 玻璃钢材具有非常好的光滑度, 水内离子沉淀不易吸附于其表面, 避免其残留长大腐蚀管道。不仅如此, 玻璃钢材具有非常强的化学惰性, 耐蚀性较强, 抗腐蚀效果非常显著。
2.4 适当应用杀菌剂
相关人员可以结合油田实际水温、水质, 对水垢成分进行有效分析, 然后择取适宜杀菌剂对水体进行杀菌处理。现阶段, 广泛应用的杀菌剂有三种:其一, 异噻唑啉酮杀菌剂;其二, JYSJ-01杀菌剂, 该杀菌剂不仅可以降低硫酸盐还原菌生长性, 降低硫化物的沉淀速率, 还能削弱其管材腐蚀性能;其三, 氯化苯甲烷铵, 其属于阳离子活性剂, 具有抑制菌藻类生长的能效, 而且还能在一定程度上实现缓蚀以及去油。
2.5 缓蚀阻垢剂与防垢剂
缓蚀阻垢剂可以降低水垢的生成概率以及生长速率, 而防垢剂可以有机结合水中的镁离子以及钙离子, 形成一种具有较高水溶解稳定性的化合物, 降低水中阳离子含量以及沉淀发生概率, 进而达到防垢目的。
2.6 酸性液体浸泡管道
相关人员将适量的酸性液体倒入水中, 可以有效消除水中的碳酸氢钙、碳酸钙, 避免其出现沉淀现象, 除此之外, 还能有效溶解其他酸盐类物质, 避免水质沉淀结垢。一般情况下, 油田注水系统内水垢多是由碳酸盐类沉淀而成, 因此, 利用酸性液体浸泡管道, 可以有效实现除污目的。
3 结语
油田注水系统结垢会严重降低油田采出率, 相关人员必须加大对油田除垢方面的研究力度, 不断研发具有较高经济性以及实效性的新措施, 保证油田开采质量, 以此推动我国经济实现全面发展。
摘要：对于油田注水系统而言, 结垢问题至关重要, 现阶段, 国际上针对结垢问题采取了多种预防以及清除措施, 但仍无法达到预期效果。结垢处理过程较为复杂, 并不存在通用、高效、简便、低成本的措施, 因此, 不同地区应结合自身实际地质条件以及水质情况, 进行针对性处理。本文简要概述了油田注水系统的结垢机理, 并在此基础上对结垢预防以及清除措施进行了深入探析。
关键词：油田,注水系统,结垢治理措施
参考文献
[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 (06) .