材料类型对CaCO_3析晶污垢生长特性的影响机理研究

目的针对油田集输系统结垢情况严重、易造成管线堵塞的问题,基于集结聚垢除垢法,研究不同材料类型对碳酸钙析晶污垢的促进效应。方法采用动态模拟剪切实验,以镀锌铁、铝、13Cr不锈钢、316L不锈钢、H62黄铜和H59黄铜6种材料为研究对象,分析Ca CO3晶体在不同材料表面的结垢特性。并通过SEM、XRD和EDS测试,探究不同材料表面吸附晶体的晶型晶貌、晶粒分布和元素组成,从而揭示材料类型对析晶污垢生长特性的影响机理。结果材料类型对以Ca CO3为主的析晶污垢的生长特性有较为显著的影响。镀锌铁表面的结垢量最大且形成了层状垢,反应36h时,其结垢量达88.8mg;13Cr不锈钢表面的结垢量最小且仍以颗粒的形式分布,反应36 h时,结垢量为-1.7 mg。镀锌铁长时间的失钙率最高,反应36 h时,达9.49%;H59黄铜的失钙率始终最低,反应36 h时,仅为4.77%。结论析晶污垢在材料表面的分布形式和氧化反应结果是污垢生长特性产生较大差异的主要机制:层状垢将促进结垢,而颗粒垢则会抑制结垢。此外,材料表面的氧化反应对结垢的影响具有双重性,若形成致密的氧化薄层,会阻碍后续结垢;反之,若形成混合垢层,则促进结垢。

碱对镀锌铁表面CaCO_3污垢生长特性的影响机理研究

为解决因水结垢造成的管线堵塞问题,提出了变被动结垢为主动结垢的思路。针对某油田注入水,以镀锌铁为研究基质,综合动态模拟剪切实验以及SEM、EDS和浊度测试,探究碱类型和浓度对CaCO_3污垢生长特性的影响机理。结果表明5种常用碱——碳酸钠Na_2CO_3、碳酸氢钠NaHCO_3、三乙醇胺TEOA、氢氧化钙Ca(OH)_2和氧化钙CaO对污垢结垢量、失钙率及结垢诱导期影响各异,其中Na_2CO_3对失钙速率影响显著,而CaO对结垢速率影响较为明显。其次,不同碱促使污垢形成不同的晶型晶貌,其中方块状和层状垢物易于在材料表面堆积,即有利于结垢。最后,碱浓度对污垢生长影响具有双重性,存在抑垢和促垢浓度区间。