第十章_油田水的防垢和除垢技术-课件（PPT·精·选）.ppt

第十章油田水的防垢与除垢技术结垢机理及影响因素油田防垢技术的应用油田常用的防垢剂及作用机理油田化学除垢 2 134 一、结垢机理及影响因素油田水常见的水垢与影响因素名称碳酸钙硫酸钙硫酸钡硫酸锶铁化合物碳酸亚铁硫化亚铁氢氧化亚铁氢氧化铁氧化铁化学式 CaCO 3 CaSO 4·2H 2 O( 石膏) CaSO 4(无水石膏) BaSO 4 SrSO 4 FeCO 3 FeS Fe(OH) 2 Fe(OH) 3 Fe 2O 3 结垢的主要因素二氧化碳分压、温度、含盐量、 pH 值温度、压力、含盐量温度、含盐量腐蚀、溶解气体、 pH 值一、结垢机理及影响因素结垢是油田水水质控制遇到的最严重的问题之一, 结垢可以在地层和井筒的任何地方发生, 结垢的危害: –降低传热效果; –引起管道、设备腐蚀; –降低水流道面积,增大水流阻力和能耗; –增加清洗费用和停产时间; 一、结垢机理及影响因素碳酸钙结垢机理碳酸钙垢[CaCO 3]是由于钙离子与碳酸根或碳酸氢根结合而生成的,反应如下: Ca 2++ CO 32- = CaCO 3↓ Ca 2+ +2HCO -= CaCO 3↓+CO 2↑+H 2O 在油井生产过程中,当流体从高压地层流向压力较低的井筒时, CO 2分压下降,水组分改变,就成为 CaCO 3溶解度下降并析出沉淀的主要原因之一。其平衡常数 K为: 2 ?? 2 ??? CaCO (固 ) ?? H ?? H ??碳酸钙结垢倾向性预测公式饱和指数等于水的实际 pH 值与在该条件下(温度、碱度、硬度和总溶解固体相同)被碳酸钙饱和的 pH 值(以 pHs 表示之)之差: SI=pH-pHs 碳酸钙在水中建立溶解平衡后 CaCO 3 (S)+H+Ca 2+ + HCO - K =? C a ?? HCO 3 ??=? Ca ?? HCO 3 ?+ 3取对数 pHs= p[Ca 2+ ]+ p[HCO 3- ]-pK 又pK 等于 pK 2和pK SP之差(K 2为 HCO 3-)的电离常数, K SP为碳酸钙的溶度积),K也可又离子强度与水温的关系表中查得: 12 碳酸钙结垢倾向性预测公式 SI=pH-K-p[Ca 2+ ]-p[HCO 3-] 式中: SI——结垢指数; pH ——系统中实际 pH 值; pHS ——系统中的碳酸钙达饱和时的 pH 值; K——常数,为含盐量,组成和水温的函数,可由离子强度与水温的关系表中查得; p[Ca 2+]—— Ca 2+浓度负对数, Ca 2+离子浓度单位为 mol/L ; p[HCO 3-]—— HCO 3-浓度负对数, HCO 3-离子浓度单位为 mol/L ; 离子强度:μ???????( C 1 Z 12 ?? C 2 Z 22 ?? L ?? C n Z n2 ) 式中: Cn ——某离子浓度, mol/L ; Zn ——某离子的化合物。饱和指数 SI的意义?① SI=0 时,水中的钙离子和碱度等在该温度下保持平衡,水刚好被碳酸钙饱和,因而水是稳定的,即不析出垢; ?② SI>0 时,该条件下水中的钙离子处于过饱和状态, 倾向于结垢析出, SI值越大,结垢的倾向也越大; ?③ SI<0 时,钙离子不饱和,不会结垢。影响碳酸钙结垢的因素?二氧化碳的影响: ?温度和压力的影响; ? pH 值的影响; ?盐量的影响。?溶解的盐效应:离子间的静电相互作用,使 Ca 2+离子和 CO 32-离子的活动性减弱,结果降低了这些离子在碳酸钙固体上的沉淀速度,溶解的速度占了优势,从而碳酸钙溶解度增大的现象。碳酸镁结垢因素分析?碳酸镁的溶解反应如下: Mg 2 CO 3 +CO 2 +H 2O→ Mg(HCO 3) 2 碳酸镁在水中的溶解度随水面上二氧化碳分压的增大而增大;随着温度增大而减小。碳酸镁结垢因素分析碳酸镁在水中易水解成氢氧化镁,碳酸镁的水解反应如下: MgCO 3 +H 2O→ Mg(OH) 2 +CO 2 由水解反应生成的氢氧化镁的溶解度很小,氢氧化镁也是一种反常溶解度物质,它的溶解度随着温度的上升而下降。