油田污水結(jié)垢原因分析與有效控制對(duì)策

馬敬超 馬國(guó)顏 王明康

摘 要：污水結(jié)垢是油田開(kāi)采過(guò)程中需要重點(diǎn)防治的問(wèn)題，油田開(kāi)采一旦出現(xiàn)污水結(jié)垢問(wèn)題，將大大降低油田開(kāi)采量，使正常的開(kāi)采環(huán)節(jié)停止，嚴(yán)重的情況會(huì)導(dǎo)致油田停產(chǎn)，并且時(shí)刻損害油田開(kāi)采器材，造成經(jīng)濟(jì)損失。污水結(jié)垢問(wèn)題形成過(guò)程如下：油田開(kāi)采物質(zhì)從下向上運(yùn)行，例如油、氣等物質(zhì)，在上升的過(guò)程中，溫度、壓力等各項(xiàng)因素的快速變化，相互作用將形成無(wú)機(jī)鹽類，也就是指污水結(jié)垢問(wèn)題。由于污水結(jié)垢巨大的損害性，筆者積極總結(jié)相關(guān)實(shí)例以及信息，希望油田污水結(jié)垢問(wèn)題能夠得到有效治理，提升油田開(kāi)采水平。

關(guān)鍵詞：污水結(jié)垢;控制;方法;對(duì)策

隨著改革開(kāi)放的不斷深入，國(guó)家建設(shè)步伐不斷加快，石油作為重要的能源來(lái)源，地位愈來(lái)愈重要，并且人民生活水平不斷提升，對(duì)能源的需求加強(qiáng)，而石油則是生活能源重要組成部分。石油專家研究發(fā)現(xiàn)，在油田不斷開(kāi)采，油井注水量不斷上升，當(dāng)油田開(kāi)采活動(dòng)深度進(jìn)行時(shí)，井筒周圍會(huì)生成垢狀物質(zhì)，此問(wèn)題的出現(xiàn)對(duì)開(kāi)采活動(dòng)作用明顯，甚至直接降低油田開(kāi)采的效益。

1.污水結(jié)垢問(wèn)題分析

1.1油田污水

油田開(kāi)采并不是石油，而是經(jīng)過(guò)處理后得到石油，油田采出液只有少部分是原油，而另外多部分則是水，原油提取后的水，就是所謂的油田污水。

1.2油田污水結(jié)垢

因?yàn)槲镔|(zhì)結(jié)垢過(guò)程是根究具體物質(zhì)來(lái)說(shuō)的，因此，油田污水結(jié)垢用根據(jù)其自身特點(diǎn)來(lái)說(shuō)，而其主要有從以下兩個(gè)方向解讀：（1）同其他物理化學(xué)現(xiàn)象相同，水垢的產(chǎn)生是因?yàn)橹T多外在的條件變化而導(dǎo)致。例如溫度、壓力等因素，原油穩(wěn)定水離子狀態(tài)迅速發(fā)生改變，其中結(jié)垢部分溶解度變化，出現(xiàn)化學(xué)現(xiàn)象——析出，相當(dāng)于條件較多的結(jié)晶過(guò)程。（2）從微觀來(lái)說(shuō)，不同離子之間性質(zhì)的不同導(dǎo)致水垢產(chǎn)生。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是水中的垢成分因溫度、壓力等條件的迅速變化，溶解度而發(fā)生變化，水中溶解不下原油的垢量，然后發(fā)生結(jié)晶析出現(xiàn)象，也就是所謂的污水結(jié)垢問(wèn)題。從上得知，油田污水條件的變化、相互作用時(shí)間、垢體溶解度等是污水結(jié)垢問(wèn)題誘因，而垢體的溶解度是核心要素。

1.3油田污水結(jié)垢損害

污水結(jié)垢是油田開(kāi)采過(guò)程中發(fā)生可能心極高的問(wèn)題，油田開(kāi)采一旦出現(xiàn)污水結(jié)垢問(wèn)題，將大大降低油田開(kāi)采量，使正常的開(kāi)采環(huán)節(jié)停止，嚴(yán)重的情況會(huì)導(dǎo)致油田停產(chǎn)，并且時(shí)刻損害油田開(kāi)采器材，造成經(jīng)濟(jì)損失。在實(shí)際情況中，污水結(jié)垢問(wèn)題對(duì)油田開(kāi)采活動(dòng)的損害程度要嚴(yán)重于理論描述，由于全球油田開(kāi)采活動(dòng)中污水結(jié)垢問(wèn)題出現(xiàn)頻繁，筆者總結(jié)相關(guān)實(shí)例，以實(shí)際案例進(jìn)行說(shuō)明：某油井開(kāi)采環(huán)境優(yōu)良，在發(fā)生污水結(jié)垢問(wèn)題之前日均開(kāi)采量為500立方米，當(dāng)污水結(jié)垢出現(xiàn)后，開(kāi)采量迅速下降，最終日均開(kāi)采量不足50立方米，油井開(kāi)采方迅速進(jìn)行除垢處理，問(wèn)題達(dá)到較好解決，目前日均開(kāi)采量達(dá)到800立方米;某油田發(fā)生污水結(jié)垢現(xiàn)象后日開(kāi)采量達(dá)不到5噸，經(jīng)過(guò)科學(xué)除垢后，日均開(kāi)采量達(dá)到9.7噸，以上事例均能夠說(shuō)明污水結(jié)垢問(wèn)題嚴(yán)重影響油田開(kāi)采活動(dòng)，直接阻礙油田開(kāi)采效益。

2.控制污水結(jié)垢有效對(duì)策

方針措施的制定應(yīng)從污水結(jié)垢的誘因出發(fā)，污水結(jié)垢問(wèn)題發(fā)生主要因?yàn)辂}類自身性質(zhì)造成，并且總結(jié)整理導(dǎo)致污水結(jié)垢的因素，我們不難發(fā)現(xiàn)，油田污水組成以及性質(zhì)最主要。實(shí)驗(yàn)研究表明，油田污水組成部分主要有：各種鹽類，酸類以及氯化物，自身物質(zhì)組成提供發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的各項(xiàng)物質(zhì)，開(kāi)采過(guò)程從下至上，各種外在條件的迅速變化導(dǎo)致其中各物質(zhì)的平衡狀態(tài)打破，然后相互作用，最終出現(xiàn)污水結(jié)垢問(wèn)題。

2.1管控PH值

PH值是管控污水結(jié)垢現(xiàn)象的一個(gè)方法，當(dāng)油田污水PH值下降時(shí)，油田污水組成部分溶解度將上升，但是同樣有著不足，此方法對(duì)于鹽酸垢作用微小，需要注意的是PH值不能盲目降低，因?yàn)檫^(guò)度降低會(huì)使油田污水產(chǎn)生腐蝕性，對(duì)油田開(kāi)采活動(dòng)同樣不利。由于油田污水PH值要求范圍極其微小，所有管控PH值的措施需要極高精準(zhǔn)性，否則，管控油田污水PH值的方法不僅不能夠起到預(yù)想效果，還會(huì)對(duì)油田開(kāi)采造成消極影響。

2.2對(duì)水進(jìn)行軟化

軟化操作針對(duì)油田污水，指降低其中鈣以及鎂的含量，甚至達(dá)到完全移除的效果，而降低其中溶解鹽總量，甚至完全移除的操作被稱作除鹽操作。除鹽操作是針對(duì)水離子進(jìn)行的活動(dòng)，降低其中陽(yáng)、陰離子，甚至達(dá)到完全移除的效果，水中的陽(yáng)離子與鈣以及鎂成正比例管理，所以除水離子的過(guò)程同樣為除鈣、鎂離子的過(guò)程，由此看來(lái)，除鹽操作與水軟化操作有異曲同工之妙，不同的是軟化操作方法更多，例如加熱軟化、化學(xué)軟化等方法。

2.3避免不相容的水混合現(xiàn)象發(fā)生

結(jié)構(gòu)現(xiàn)象的發(fā)生是因?yàn)閮煞N以上的水的混合，且二者具有不相容的特性，當(dāng)兩種或者多種水相互混合，以水之間不相容為前提，則有極大可能性產(chǎn)生結(jié)垢現(xiàn)象，所以當(dāng)水出現(xiàn)結(jié)構(gòu)現(xiàn)象時(shí)，則將其視為不相容水的作用體現(xiàn)。由于注水井特點(diǎn)，注入水與地下水混合水平保持極低水平，所以因以上二者產(chǎn)生污水結(jié)垢問(wèn)題可能性極小，在注水過(guò)程，可以進(jìn)行合理選擇，利用不易結(jié)垢水的特性，從而保證注入水狀態(tài)穩(wěn)定。

2.4添加阻垢劑

顧名思義，阻垢劑為阻礙污水結(jié)垢的試劑，作用原理是影響無(wú)機(jī)鹽，或分散、或阻礙、或破壞等，避免無(wú)機(jī)鹽在金屬表面的沉積。此試劑的優(yōu)點(diǎn)在于能夠保持，甚至提升金屬傳熱能力，避免對(duì)設(shè)備造成損害。阻垢劑種類多種多樣，主要可以分為以下幾類：有機(jī)磷系列阻垢劑、有機(jī)磷酸鹽阻垢劑、聚羧酸類阻垢分散劑、復(fù)合阻垢劑、無(wú)機(jī)物阻垢劑。阻垢劑并不是特質(zhì)某類試劑，而是一類名稱的集合，加入此類試劑可以有效抑制甚至阻礙水垢產(chǎn)生，其工作效果明顯，以下從兩個(gè)方向介紹其工作原理：（1）影響晶體晶格是根本所在，當(dāng)晶體混入雜質(zhì)時(shí)，晶格隨之形變，結(jié)構(gòu)的變化導(dǎo)致受水流的作用加強(qiáng)，水能夠?qū)⒕w攜帶走。（2）試劑中離子附著在晶核區(qū)域，對(duì)晶核造成影響，阻礙甚至打斷其生長(zhǎng)趨勢(shì)。在實(shí)際現(xiàn)實(shí)中，添加阻垢劑是各個(gè)油田普遍使用的手段，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)表明，有機(jī)磷酸鹽型以及低分子量聚羧酸型兩種高效阻垢劑是當(dāng)前銷售額度最高的兩種產(chǎn)品，受到消費(fèi)者的檢驗(yàn)以及證明。

2.5抑制油井中石蠟產(chǎn)生

由于原油內(nèi)存在石蠟成分，外在條件的變化同樣會(huì)使石蠟隨著垢體的產(chǎn)生而形成，油井下方的布局更加劇石蠟沉積現(xiàn)象，對(duì)石油開(kāi)采管道形成堵塞，隨著時(shí)間的拉長(zhǎng)沉積情況也不斷加劇，直接導(dǎo)致石油輸出效率，降低石油開(kāi)采量，由此可見(jiàn)，抑制油井中石蠟產(chǎn)生也是改善油田沉積堵塞現(xiàn)象的有效手段，主要防蠟分為以下兩種：（1）涂抹防蠟劑操作。防蠟劑工作主要依靠聚丙烯酸醋中的極性基團(tuán)，此物質(zhì)導(dǎo)致石蠟晶體外圍產(chǎn)生電，電自身特性導(dǎo)致不同石蠟晶體間產(chǎn)生排斥，因此避免石蠟晶體間的集合現(xiàn)象，根據(jù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)表明，防蠟劑效果極其明顯。（2）利用化學(xué)進(jìn)行放蠟操作。操作步驟如下：一是往井筒內(nèi)部添加液體防蠟劑，對(duì)添加劑量進(jìn)行嚴(yán)格把控，保持劑量在合理范圍之內(nèi)，二是每節(jié)油管連接處加裝固體防蠟裝置，原油進(jìn)行輸送過(guò)程中，通過(guò)此裝置完成防蠟的操作，從而避免大面積蠟的形成。

3.結(jié)論與認(rèn)識(shí)

步入新世紀(jì)以來(lái)，中國(guó)建設(shè)步伐不斷加快，油井?dāng)?shù)量成井噴趨勢(shì)，但是油田污水結(jié)垢現(xiàn)象同樣呈現(xiàn)嚴(yán)重化傾向，結(jié)垢問(wèn)題造成巨大經(jīng)濟(jì)損失，所以油田開(kāi)采人員應(yīng)加大此方面的關(guān)注力度，較好的解決油田結(jié)垢問(wèn)題。

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