硫酸钡锶的结垢机理与化学除垢技术的研究现状

结垢会给油田生产带来严重危害,严重威胁生产流程的进行,降低生产流量,导致生产损失。注入的水、原生水与岩石之间存在化学作用,导致储层流体的组成复杂,因此难以控制无机结垢地层。碳酸盐(钙)、硫化物(铁、锌)和硫酸盐(钙、钡、锶)垢在油田中更为常见,结垢的形成取决于各种因素,包括但不限于温度、压力、溶液饱和度、流体动力学行为等。本文介绍了油气生产中常见的无机结垢类型、形成机理、热力学溶积度、结垢预测,以及化学除垢剂的研究现状与发展趋势,以期为油田硫酸钡锶垢的预防与除垢提供参考。

油井除垢解堵技术的应用研究

随着油田长期的开采,地层能量不断下降,温度、压力也都有所下降,特别是油田开发进入高含水期,采出液高含水,造成近井地带极易结垢形成地层堵塞,而三元复合驱的应用使采出液中成垢离子浓度增高,并成垢沉积在采出井举升系统,影响采出井的正常生产。目前,国内外比较流行的油井除垢解堵技术包括化学解堵技术和物理法解堵技术,而采用物理法除垢的还不多,碱性化学除垢技术的研究应用,其不仅适用于螺杆泵井的除垢处理,还适用于三元复合驱采出井的清垢解堵,其对碳酸盐和硅铝酸盐等混合垢样具有优异的清除效果,且腐蚀性小,并且与采出液配伍性良好,现场适应性较好。

连续管套管除垢空化射流喷头优化设计与应用

采用常规方法解决大庆油田油水井结蜡、结垢严重的问题,以及其射孔层段炮眼附近堵塞等引发的单井产液量下降、水井不吸水等问题,具有施工效率低、费用高、作业周期长的缺点。为此,通过优选空化射流喷嘴类型,开展空化射流靶距和角度的优化研究,计算喷嘴使用参数,再通过数值模拟的方式验证该喷头在小直径连续管套管除垢空化射流的效果;同时,制定炮眼除垢选井原则,优化连续管除垢工艺参数。通过结垢结蜡套管除垢、射孔层段炮眼除垢等现场应用表明,连续管套管除垢空化射流喷头在套管内和射孔层段炮眼除垢效果明显。所得结论可为解决油水采出井套管除垢工具研制与工艺参数优选提供借鉴。

离子微聚式物理除垢在油田供热系统中的应用

油田供热站锅炉,反冲洗水富含置换出来的钙镁离子,在高温下,造成反冲洗水管道结垢严重。通过介绍离子微聚式物理除垢技术原理,根据该技术在油田的应用分析,证实该技术在防垢除垢上的有效性,通过现场应用分析,可以看出离子微聚式防垢除垢效果明显,适用于污水排放管道系统。

一种含硫铁垢的除垢清洗剂配方研究和评价

本研究针对某油田注水海管含硫铁垢FeS为清洗目标,采用以螯合、增溶、润湿、渗透等为机理的清洗剂,开发具有安全性、环保性、腐蚀可控的绿色清洗剂产品。通过对除垢清洗剂的性能评价,得到满足除垢率、除垢温度和时间、最佳配比浓度等技术指标的环保型除垢清洗剂产品。

油气井除垢剂的性能优化与除垢机理

垢堵问题是造成油气田减产的主要问题之一。目前常用的酸性解堵剂存在较强的腐蚀性,影响到油气井的安全生产。为了解决以上问题,采用Gaussian 09软件通过DFT优化分子结构计算了几种螯合剂的HOMO/LUMO能级和螯合剂与金属离子的结合能,优选了螯合剂二乙烯三胺五乙酸(DTPA);同时,采用计算化学对复合型除垢剂的除垢机理进行了深入探索,研究了不同助剂之间的协同作用;在理论研究基础上研发一种以DTPA为主剂的非酸性除垢剂体系:12%DTPA+0.3%阻垢剂PASP+0.4%渗透剂JFC。该配方对某现场垢样的溶垢率最高可达到80%以上,具有较好的溶垢效果。根据动力学模拟,验证了除垢剂体系对于碳酸钙的溶垢过程符合准二级动力学模型。

油田生产用超分子除垢剂效果评价及机理研究

油田开发过程中产生的无机垢会影响生产开发,导致油田效益下降。针对海上C油田地层条件,通过室内实验与模拟相结合明确无机垢的组成及井下形成位置。之后采用γ-聚谷氨酸等制备中性超分子除垢剂,使用Materials Studio 2020软件分析并明确超分子体系的自组装过程,并对比评价其与传统酸性除垢剂的除垢效果及体系适用范围。最后,通过密度泛函理论(DFT)进行分子模拟,并结合室内实验结果研究分析超分子体系对无机垢的去除机理。结果表明,区块典型井主要在水平井井底生成碳酸钙/镁和碳酸亚铁垢,自制超分子除垢剂对碳酸钙垢、硫酸钙垢和模拟垢的除垢率分别为74.2%、45.1%和65.8%,均明显高于常规除垢剂,且体系可将岩心注入压力恢复12%。超分子除垢剂最佳使用温度为40~90℃,作用时间为12 h。动力学模拟分析认为,虽然空间位阻一定程度影响了超分子体系对离子的吸附,但由于分子间相互作用力更大,超分子体系更容易螯合结垢离子。机理研究表明,体系是通过超分子配位除垢作用、超分子聚集作用和渗透作用的协同进行除垢,具有良好的应用前景。

海管在线除垢新技术在海上平台的应用

某海上采油平台采出伴生气中CO_(2)含量较高,部分油井出砂严重,综合含水率逐年升高,导致该平台外输海管出现了严重的结垢问题,海管运行压力不断升高,输送能力逐渐降低,给油田安全生产带来了严重影响。文章从海管结垢机理和结垢影响因素分析,结合海管通球数据,确定出海管结垢严重程度和分布状态。创新提出海管在线除垢新技术,解决了海管在线清垢期间,清垢剂体系在推动过程中不断被稀释,影响海管在线清垢效果的难题。

水下井口弃井作业除垢技术及应用

南海东部油田拥有近百口水下井口采油树,随着投产时间增加,油井出现特高含水、低油速度、低采出的“一高二低”状态,为改善其开发效果,提高储量动用程度,采收率,需回收老井生产管柱并侧钻新井眼进而动用剩余油富集区,进一步提高采出程度。然而随着采油树下入时间的增长,水下井口结垢严重,清理工作困难,水下井口的清洁度成为油管挂对接及回收关键,成为制约回收老井管柱并侧钻新井眼的主要困难[1],采用高效除垢技术,可以显著提高水下井口弃井作业时效。对水下井口结垢物的无伤软化处理程序,提高水下弃井及再次完井成功率,为后续作业提供宝贵的经验。

酸洗除垢解卡工艺技术在低渗油藏的应用研究

随着油田开发进入中高含水期,油田地层水与注入水不配伍以及侏罗系与三叠系之间不配伍,造成油井、管线和站点结垢总量较大,油田结垢防治已成为油田开发生产中主要难题之一。M油田长2、长4+5、长8等层位储层水含有大量的钡、锶和钙离子,最高可达100 g/L之上,氯化钙为主要水型,来源水是硫酸钠和碳酸钠型,两者相结合会导致严重的不配伍性,产生大量的钡、锶、钙垢,此外,还有其它无机垢。本文研究了酸洗除垢技术的技术原理及室内实验分析区块垢型,针对性的提出酸洗除垢技术的主要化学成分,并在现场开展了应用,效果显著。

某高压长距离变径铁精矿矿浆管道清管除垢实践

文章以某长距离高压变径铁精矿矿浆管道清管除垢为例,系统介绍了矿浆管道的杂质分布特征以及不同类型清管器的清管效果。通过实际清管发现,采用软质泡沫清管器和不同邵氏硬度皮碗的机械清管器可初步探测出管道的可通过性。另外,泡沫清管器对矿浆管道的结垢物清理效果较差,应优先采用清管能力更强的机械清管器,这对今后类似矿浆管道的清管具有重要的指导意义。

凝汽器除垢技术在电厂节能减碳降污中的应用分析

凝汽器是汽轮机组重要的换热设备,其冷源损失较大,影响电厂经济效益与节能减排效果,结垢是其中的重要原因。对火电厂凝汽器除垢技术进行了较为系统的分析,结果表明,相比于常规除垢措施,智能电磁储能式抑菌除垢系统的效果良好,能减少燃料的使用,同时实现杀菌灭藻,达到为电厂节能和减碳降污的效果。

变频电磁除垢装置在李楼煤业的研究与应用

李楼煤业能源中心能源站循环系统设备和管道内部易产生腐蚀、结垢,造成设备、管道严重腐蚀,对能源站的稳定运行产生了严重影响。针对化学除垢+人工除垢的方案成本高,对各种化学药剂投放时间、投放精度的要求极高,很难适应矿区空调水系统的实际工作需求,人工除垢则存在着效率低、盲区大、安全性差的不足问题,提出了一种新的变频电磁除垢装置,能够产生交变的高频电磁场,管道内的水分子在经过高频电场时能够被磁化,降低水质中各种结垢离子的结晶性,进而提升防垢效果。通过挂片试验对比,在采用电磁除垢装置以后,能够将空调水系统中的平均腐蚀速率降低67.7%,有效地提升了李楼煤业空调系统的应用可靠性。

循环水的变频电子除垢技术和实验研究

介绍了封闭式循环水系统和敞开式循环水系统,分析了工业循环冷却水系统的水质特点和水垢的危害,根据水质特点和流体特性采用变频电子除垢技术进行静、动对比态实验。两组对照实验结果说明,在常规条件下,变频电子除垢技术能够起到防垢阻垢效果,降低水垢的产生。

锯齿板状阴极电化学除垢工艺优化及机理研究

针对电化学除垢系统处理工业循环冷却水时能耗高的问题,采用锯齿板状阴极使系统能耗低至6.82 kW·h/(kg CaCO_(3))。实验和数值模拟结果表明,系统能耗降低是因为锯齿板状阴极的尖端区域水垢的沉积速率快、垢层与阴极结合力弱,使得垢层容易脱落;同时垢层覆盖锯齿状阴极尖端区域后,垢层沉积反应逐渐由尖端区域向平缓区域转移,大大延长了阴极失活时间,使得电化学除垢系统能耗降低。因此,通过尖端区域和平缓区域的协同作用,可以有效缓解阴极失活导致的高能耗问题。

地热流体开发利用中防垢除垢技术研究进展

地热流体结垢是阻碍地热资源稳定、经济和高效开发利用的因素之一。系统总结了中高温地热流体开发利用中防垢除垢技术研究进展。中高温地热田中代表性垢物是钙垢和硅垢,其中钙垢成分以CaCO3为主,多形成于因压力下降导致CO_(2)脱气的开采井或者地面设备,硅垢成分以无定型SiO_(2)为主,多形成于因温度下降导致的溶解度减小的回灌井或者地面设备。实际生产中防垢除垢技术应结合地热流体利用方式进行选择和优化,直接利用方式可考虑采用基于CaCO3和无定型SiO_(2)热力学性质的防垢技术;发电方式中钙垢可考虑阻垢剂注入的防垢技术,而硅垢则考虑利用石英和无定型SiO_(2)溶解度差异、调控温度、pH、无定型Si O_(2)浓度等防垢技术。

水循环管路内结垢影响的研究现状和除垢方法进展

水机集中空调系统是一种典型的利用水循环进行制冷或制热的空调系统,广泛应用在建筑领域中。由于水机集中空调系统的冷却塔为开放式结构,循环水中的杂质较多,长时间运行后不可避免地会产生结垢问题。本文综述了水循环管路内结垢影响的研究现状,包括结垢类型、结垢机理和结垢过程的表征方式;总结了影响水循环管路内结垢的因素,包括运行工况参数、换热管结构参数、水溶液成分;分析了水循环管路的物理除垢方法和化学除垢方法的进展,总结了可快速评估结垢程度和除垢效果的测试方法,为进一步提高水机集中空调管路防垢能力提供理论依据与研究方向。

循环冷却水系统的电化学除垢技术研究进展

循环冷却水的电化学除垢技术是一种主动式水处理技术。详细阐述了电化学除垢技术在除垢和杀菌灭藻方面的机制,介绍了该技术核心部件(阳极、阴极和电源)的功能和选择依据,对电化学装置的典型形式(手动式和自动式)以及电化学系统安装形式(直接抛入式和池外运行式)进行了介绍,并分析了影响技术效果的相关因素(电参数、供电方式、水力停留时间、反应器内部流场、水质参数)。最后,综述了文献报道中的技术应用或中试案例,并指出未来应重点针对提高技术效果、降低应用成本以及与其他技术联用等核心问题开展研究。

岩溶隧道排水管结晶堵塞除垢试验及数值模拟研究

岩溶区隧道渗水的总硬度和溶解性总固体含量较高且渗入量大,隧道排水管普遍存在结晶堵塞现象,从而引发一系列隧道病害问题,严重威胁隧道的建设及运营安全,迫切需要开展针对性的除垢技术研究。以某岩溶区隧道排水管道结晶堵塞现象为原型,针对岩溶管道堵塞进行水动力冲刷除垢设计并开展室内试验,同步构建考虑水动力冲刷过程的变边界管道水动力除垢数值模型,通过试验数据拟合,验证了模型的适用性和可靠性。结果表明,变边界管道水动力除垢数值模型能定量模拟冲刷除垢过程,初期冲刷效果较好,随着时间的推移,冲刷率逐渐降低至稳定的低值,有效冲刷面积达64%,该研究可为现场开展管道结晶堵塞水动力冲刷除垢提供理论支撑。

硫酸钡/锶垢除垢剂配方优化及性能评价

为了清除油气田开发过程中产生的具有结垢致密、溶解度低以及不溶于酸碱等特点的硫酸锶钡垢,采用化学除垢技术,首先筛选了一种螯合主剂,再优选了不同助剂,利用他们之间的协同增效以及改性作用,通过单因素实验确定了最优的硫酸钡/锶垢除垢剂配方为:10%DTPA+6%水杨酸+0.03%聚丙烯酸钾、0.2%吐温-80,同时考察了不同p H、温度以及反应时间下的除垢效果的影响,结果表明,当pH值为12、温度为80℃、反应时间为8 h时除垢效果最佳,在此条件下对硫酸钡和硫酸锶以及实际垢样的除垢率分别为79.41%和80.56%以及59.7%。该除垢剂具有除垢效率高、除垢时间短及成本较低的优点,在油气田除垢方面具有广阔应用前景。