钡锶垢除垢影响因素研究

针对胜利油田临盘采油厂L95站和T9站水样,考察了结垢时间、搅拌速度、结垢温度、Ba²⁺/Sr²⁺浓度、SO₄^2-浓度等因素对钡锶垢结垢的影响,并进行钡锶混合垢结垢实验。结果表明,在10min内钡锶垢的结垢率已基本稳定,BaSO₄结垢率约98%,SrSO₄结垢率约22%。结垢时间、搅拌速度对钡锶垢结垢率基本无影响。温度（30⁸0℃）、Ba²⁺浓度对BaSO₄结垢率的影响较小。随SO₄^2-浓度增加,BaSO₄结垢率增大,当SO₄^2-浓度由1.53 mmol/L增至3.06mmol/L时,BaSO₄结垢率从94.68%增至99.97%,继续增大SO₄^2-浓度,BaSO₄结垢率不变。SrSO₄结垢率随温度升高、Sr²⁺及SO₄^2-浓度增加而显著增大,当SO₄²⁺与Sr²⁺浓度为24mmol/L和3 mmol/L、温度大于80℃时,SrSO₄结垢率达80%。当[Ba²⁺]/[Sr²⁺]/[SO₄^2-]浓度比为2:1:6时,钡锶混合垢的结垢率为93.75%。采用连续定点结垢技术,加入6倍过量的SO₄^2-,20 min后钡锶垢总结垢率稳定在91%左右。适度补加SO₄^2-作为结垢促进剂是提高钡锶垢总结垢率的有效途径。图5表5参10     

地面集输系统结垢机理及清防垢技术研究

针对姬塬油田站点和管线结垢严重问题,开展了结垢现状、垢质特征、结垢机理、成垢影响因素分析,同时结合系统结垢机理、结垢特征,按照“前端预防、过程控制、结垢治理”的思路,采用“前端脱水+分层集输+同层回注”工艺进行前端防垢,应用“物理+化学”技术进行过程控垢,采取“高压射流+数控脉冲+机械切削”技术进行管路和设备治垢,逐步形成了适用于姬塬油田地面系统清防垢技术体系,使地面集输系统结垢得到有效控制,年节约维护费用4000万元。     

油砂山油田原油集输管线中的硫酸钡锶结垢

油砂山油田注水井开发后原油集输管线一些区段结垢较为严重,对该油田的结垢情况进行了调查,采集了大量垢样,对结垢物进行了定性鉴定,定量分析,确定结垢物的主要组成分为硫酸钡锶,根据采用出水离子组成分析,地层岩石钡锶元素分析结果,初步判定采出水中结垢离子钡和锶并非来自地层岩石矿物,而是来自侵入地层的泥浆加重剂重晶石及天青石。     

硫酸钡锶垢定点除垢物理模拟实验研究

在油田正常生产作业过程中,采出水中含有的Ba~(2+)、Sr~(2+)易与SO_4~(2-)产生沉淀,容易造成管道堵塞,损害生产设备,甚至影响到正常生产。国内外对于硫酸钡锶垢的防治多采用化学方法,但存在着流动过程中二次结垢的问题,防垢效果不佳。为解决传统除垢技术成本高、除垢效果差的问题,提出了一种新的物理除垢方法,该方法运用水处理工艺中的沉淀池原理及浅池沉淀理论,设计定点除垢器实验模型,具有操作简单、便于清理的优点,可以实现成垢离子在指定位置结垢的目的。以反应时间、成垢离子浓度、摩尔浓度比、温度作为影响硫酸钡锶垢结垢的敏感性因素,通过大量实验室定点除垢器物模实验,进行各敏感性因素评价分析。     

油气田钡锶垢除垢机理及研究现状

钡锶垢为油气田生产中最难处理的一类垢,其垢体结构致密、坚硬,牢固附着于管壁上,常规酸碱除垢体系难以去除。文章通过调研,总结归纳了油气田难溶垢-钡锶垢的形成机理,在分析化学除垢剂溶解难溶垢机理的基础上,对常用的除垢剂配方单剂进行了介绍。早在2000年前后,就有关于钡锶垢除垢剂的相关研究及应用试验,通过对多个研究单位除垢剂配方对比,形成了钡锶垢除垢剂配方研制参考意见,对油气田钡锶垢除垢剂研发有一定指导作用。     

宝中集输管道结垢原因及垢沉积规律研究

通过对宝中一号计量转油站集输管道结垢现状调查、垢样分析、各单井采出水分析等基础试验,分析研究了结垢原因。在此基础上开展了垢的生成速度、垢的沉积速度等试验,总结了集输管道结垢规律。为采取物理防垢措施提供了技术基础。     

碱性钡锶垢除垢剂的性能研究

为克服现有硫酸盐除垢剂的不足,增加螯合剂与添加剂之间的协同作用,提高除垢效率,研制了一种以螯合剂为主剂的碱性除垢剂SA-209,考察了除垢剂浓度、除垢时间、pH值、温度、盐浓度对硫酸钡锶垢除垢率的影响。结果表明：随SA-209 浓度、除垢时间和温度的增加,除垢剂对钡锶垢的除垢率先增加后逐渐趋于稳定;随pH值的增加,除垢率先增加后降低;随溶液中KCl浓度的增加,除垢率缓慢减小。SA-209 对钡锶垢除垢的最佳使用条件为：加量4%～12%、除垢时间4～12 h、溶液pH值11～12、除垢温度80～120℃。SA-209 对硫酸钡和硫酸锶的除垢率约为55%和65%,对以硫酸钡垢为主要成分的海上油田垢样的除垢率为72.4%;4%和12%的SA-209对N-80 钢片的腐蚀速率分别为0.2022 和0.4412 g/（m²·h）,明显低于行业标准。SA-209 具有除垢率高,对设备、管柱腐蚀低的特点,适用于酸液难溶垢的处理。图6 表2 参19     

几种钡垢清除剂的室内评价

通过准静态和循环条件下的溶垢试验、岩心伤害和解堵试验、腐蚀试验对国产钡垢清除剂ＣＱ－２和ＮＳ－９１６、英国ＡｋＺＯ公司的Ｓ４６６进行了比较评价，并与文献报导的国产清垢剂ＳＬＰ－１作了比较。ＣＱ－２、ＮＳ－９１６、Ｓ４６６在体积浓度为２５％－５０％时，在５０－７０℃下２４－４８小时的溶钡垢量均在９．９－１１．２ｇ／ｌ范围内。     

钡锶垢清垢剂ND-1的研制与性能评价

油田结垢是油田水质控制中最严重的问题之一，在油田中常见的是碳酸钙垢、硫酸钙垢、硫酸锶垢和硫酸钡垢，通过对清垢剂的清垢机理分析及实验，研制出一种新型清垢剂ND—1，并对其清垢性能进行了评价。根据单因素和正交试验，结合现场应用的实际要求，清垢剂ND—1的最佳使用条件为：清垢温度50℃，体系pH值为11-13，清垢时间24h。     

油田采出液混合结垢原因及垢沉积规律

通过对油田集输管道结垢的垢样分析、各单井采出水分析等基础试验,分析研究了混合结垢的原因.在此基础上进行了垢的生成速度、垢的沉积速度等试验,总结了集输管道结垢规律.     

钡锶垢阻垢剂AMHE的阻垢性能研究

钡锶垢阻垢剂AMHE是质量比1：1的三元共聚物AA/MA/HPA与乙二胺四甲又膦酸钠EDTMPS的复配物。其阻垢率按照行业标准SY／T5673-1993在加盐(NaCl)水样中测定．测定Ba^2 浓度用分光光度法，Sr^2 、Ca^2 浓度用EDTA滴定法。对于硫酸钡垢，在相同加量下AMHE的阻垢率明显优于两单一组分；在Ba^2 浓度为185．1mg／L的水样中AMHE的阻垢率,加量12mg／L时为97．8％，加量15mg／L时为100％；水样中Ba^2 浓度增大时AMHE加量应增大。AMHE对于硫酸锶垢的阻垢率，Sr^2 浓度为901．5mg／L、加量为12mg／L时达100％，Sr^2 浓度为2253．8mg／L、加量为90mg／L时接近100％。AMHE是硫酸钡、锶垢的优良阻垢剂。加量9mg／L的AMHE对碳酸钙垢的阻垢率，在Ca^2 浓度413mg／L的水样中为96．0％，在Ca^2 浓度620mg／L的水样中为70．5％。AMHE也是适用于较低Ca^2 浓度环境的碳酸钙垢阻垢剂，其阻垢性能不如AMHP(AA／MA／HPA与PBTCA的复配物)。图6参10。     

临盘油田L95站钡锶垢成因及连续除垢技术研究

为获得有效的消除混输管线结垢技术,分析了临盘油田L95站混输管线内的垢样和部分油井采出液水样的离子组成,研究了采出水中Ba~(2+)和Sr~(2+)在结垢过程中的相互促进作用与结垢机理。结果表明,垢样主要成分为BaSO_4和SrSO_4(摩尔比1∶1)。L95-1、L95-36等5口油井水样中的Ba~(2+)和Sr~(2+)含量较高,而L95-18、L95-12等3口油井水样中的SO_4~(2-)和Sr~(2+)含量较高,两类水样混输引起结垢。当SO_4~(2-)含量为1620 mg/L时,单一Ba~(2+)易结垢,单一Sr~(2+)较难结垢。Sr~(2+)对Ba~(2+)的结垢无明显影响,但Ba~(2+)对Sr~(2+)的结垢具有显著的促进作用。Ba2+对Sr~(2+)结垢的促进作用是L95站混输管线严重结垢的重要原因。通过将L95站各油井水样输入结垢器中混合,同时加入SO_4~(2-)充分结垢,总结垢率可达89.87%数92.35%,可保证剩余Sr~(2+)和Ba~(2+)在混输管线内不会结垢。     

涠洲12-1海上油田硫酸钡锶垢防垢剂研究

涠洲12—1海上油田注入水（海水）与地层水不配伍，油井结垢严重，垢物合--70％硫酸钡，～30％硫酸锶。以体积比2：8的海水（矿化度35g／L，含SO4^2- 3g／L）和地层水（矿化度26g／L，含Ba^2＋ 30mg／L）混合水为实验水样，测定了五大类15种商品防垢剂70℃时的防垢率，性能最好的5种是：聚天门冬酸PASA，防垢率68．9％，加量25mg／L；聚丙烯酸钠PAAS，67．4％，25mg／L；部分水解聚马来酸酐HPMA，63．3％，5mg／L；二亚乙基三胺五甲叉膦酸DETPMP，48．6％，5mg／L；膦酸聚合物型防垢荆TS-7910，44．9％，25mg／L。以这5种防垢剂为因素，4种加量（2，4，6，8mg／L）为水平，按L16 4^5正交表设计实验，考察了16个五组分复配防垢荆的防垢率，在70℃时4＋2＋4＋6＋8（mg／L）配方的防垢率最高，为83．0％；在90℃时所有配方的防垢率均较高，有5个配方的防垢率很高，在83．3％-84．8％范围：2＋4＋4＋4＋4，4＋2＋4＋6＋8，4＋8＋6＋4＋2，6＋6＋2＋4＋8，6＋8＋4＋2＋6；在120℃（油藏温度）时6＋6＋2＋4＋8和8＋2＋8＋4＋6两个配方的防垢率超过55％（55．7％＋56．5％）。讨论了防垢剂的作用机理：螯合和吸附。为防止油井结垢，可将防垢率经环空加入油井或置入地层适当部位。图2表3参4。     

梁南管理区硫酸钡锶结垢和腐蚀的防治

胜利纯梁采油厂梁南区计量站和榆油管线结垢（硫酸钡锶垢）腐蚀严重。过去曾采用超声波、磁化、高频电场等物理法防垢，因效果不尽人意且有效期短而放弃使用。油田分别以S层和H层为生产层，大多数油井产出水既富含Ba^2＋＋Sr^2＋，又富含SO4^2-，因此不能采用可以防止结垢的分层采油、分层处理产出液、分层回注产出污水的工艺。有2个集榆站曾使用一种阻垢剂，有一定效果，但出现了阻垢剂的酸性使下游腐蚀加重，所选缓蚀剂使用不便等问题。从11种商品阻垢剂中优选出的J-1，加量30mg／L时对钡垢、锶垢的阻垢率分别为93．5％和63．6％。从9种商品缓蚀剂中选出的4种缓蚀剂，加量30mg／L时对A3钢、N80钢80℃缓蚀率均超过94％。经配伍性和组合测试，得到J-1＋WD-2阻垢缓蚀剂，二者之比为83．3：16．7，总加量30mg／L时在梁南地层水中阻垢率达92％，可使N80钢腐蚀率降至0．0786mm／a。自2003年12月起，该复配剂在梁南区集输站使用，阻垢、缓蚀效果显署。表4参2。     

梁家楼油田硫酸钡锶垢成因分析

梁家楼油田集输站及其外输管线结垢严重。垢样含无机物约95％，用X射线衍射法测定，该垢成分为硫酸钡锶Ba0.75Sr0.25SO4。根据4个集输站21口油井产出水水质分析数据，产出水富含Ba^2＋＋Sr^2＋和（或）SO4^2-，一般而言，生产层为S层的油井产出水富含Ba^2＋＋Sr^2＋，生产层为H层的油井产出水富含SO4^2-，两种水混合引起集输站及外输管线结垢。在4个注水站的回注污水中，Ba^2＋＋Sr^2＋和SO4^2-浓度很低或较低，远低于产出水中的相应浓度。2口井S层岩心薄片分析鉴定结果表明地层胶结物中含重晶石（BaSO4），且推论含天青石（SrSO4），这是S层地层水中成垢离子的来源，使一部分油井井筒或井口至集输站管线结垢，并造成该生产层不同油井产出水中成垢离子浓度的巨大差异。讨论了硫酸钡、硫酸锶的溶解度及温度、压力、含盐量的影响。将分别含4mmol／L Ba^2＋、4mmol／LSr^2＋、8mmol／L SO4^2-的3种溶液混合，生成的沉淀物经X射线衍射法检测，为Ba0.75Sr0.25SO4结晶，利用溶度积数据对该垢的生成作了初步讨论。表4参1。     

涠12-1油田钡锶垢防治技术研究

涠12-1海上油田注入富含SO42-的海水,地层水含大量二价金属离子,一些油井和地面管线结垢严重。垢样主要成分为硫酸钡、锶,含少量硫酸钙、碳酸亚铁。为此研制了钡锶垢防垢剂NYJH。在等量海水、地层水混合水中,加量30 mg/L的NYJH在90℃下防钡垢率为95.0%,防锶垢率为94.6%,用富含Ba2+、Sr2+的混配水饱和的岩心的渗透率保留率,注入2 PV加和不加NYJH的海水并在70-100℃放置后分别为93.5%-96.7%和85.6%-93.2%,注入5 PV加和不加NYJH的海水并在90℃放置后分别为>90%和80.6%,四轮次交替注入总量140 PV的加和不加NYJH的海水和混配水并在90℃放置后分别为88.7%和67.9%。在涠2-1油田注水站,以40 mg/L的加量在注入水中连续投加NYJH共20天,在2口油井监测,采出水中Ba2+Sr2+浓度迅速大幅上升并维持,停加8天后缓慢下降,表明NYJH对该油田井下钡锶垢的抑制能力很强。图4表3参6。     

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pH、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。     

油田钡锶垢除垢影响因素的室内研究

采用乙二胺四乙酸（EDTA）的钠盐作为油田钡锶垢的除垢剂,考察了除垢剂加量及浓度、除垢时间和温度等因素对除垢效果的影响,结果表明,在反应温度为50℃、反应时间为24h、pH为9-11、除垢剂加量为150mL及浓度为20mg／L时除垢效果最好。