油气井结垢机理研究与防垢剂研制
研究生：周吉萍指导教师：尹代益
1 引言
油气田开发过程中，油气藏中的流体（油、气、水）从油气层中流出，经井筒、井口到地面集输系统，由于温度、压力和油气水平衡状态的变化，容易发生无机盐类的沉积，生成垢，结垢现象的发生，将给生产带来不利影响，使产量降低，不能正常连续操作，甚至停产，使油气井和设备过早报废，因此，研究垢的生成与防治，具有重要的现实意义。
本论文的目的是基于四川江油川西北矿区平落４井卤水开采过程中产生的盐堵问题，讨论了导致卤水溶解度下降从而析出盐垢的主要影响因素，即温度、压力和气体的脱气蒸浓作用对卤水溶解度的影响。本文还针对CaCO3和CaSO4垢的防治,开发了丙烯酸、甲基丙烯酸和丙烯酰酸的三元共聚防垢剂产品系列，并对此系列产品的防垢效率作出了评价，分析了影响防垢率的主要因素。
本章还讨论了CaSO4、CaCO3和NaCl的溶解度及沉积的原因。
控制结垢的作用主要在于：(1)防止晶核化或抑制结晶变大；(2)分离晶核，控制成垢阳离子，主要是螯合二价金属离子；(3)防止沉积，保持固体颗粒在水中扩散并防止在金属表面沉积。
油田系统常用控制结垢的方法有下面几种：(1)控制物理条件；(2)从水中除去成垢物质，(3)避免不相容水的混合；(4)防垢剂；(5)利用微生物防垢。
2 影响卤水溶解度的主要因素
2.1卤水样品的来源
本节中说明了作为本章研究所用的1号至4号卤水样品的来源地、取样层位、取样时间和出口温度等基本资料。
2.2卤水水样矿化度的测定
水中溶解的离子、盐类及胶体的总含量称为水的矿化度（其中不包括溶解气体和悬浮物质）。本文采用直接蒸发法、Na2CO3法和NaF法这三种方法来测定卤水的矿化度。对这三种方法进行了评价，并用纯NaCl溶液作验证实验。
本节介绍了直接蒸发法、Na2CO3法和NaF法的原理以及计算公式，列出实验所需的药品及仪器，得出了实验结果。
结论：（１）由于平４井卤水中Ca2+,Mg2+含量偏高，直接蒸发称量时，一方面由于干燥后生成的CaCl2、MgCl2等盐类具有强烈的吸湿作用因而在实验过程中难以恒重。另一方面在干燥过程中，生成了部分带结晶水的硫酸盐和氯化物（如CaSO4· 2H2O、MgSO4· 3H2O、MgCl2·6H2O 等），这些盐中的结晶水很难除去，这就导致测量结果偏高。而加入Na2CO3或NaF与卤水一同蒸干，便避免了生成吸湿性盐类和难除去结晶水的盐类。Na2CO3法因碳酸盐在烘干时受热分解而使结果偏低，NaF法不仅避免了结晶水的影响，也避免了热分解作用，所以NaF法是一种更合理的方法。
(2)各样品卤液的矿化度略有不同，这是由于这些水样是在发生盐堵之后重新解堵开井后取得的，1#样的取样时间最早，井内原来沉积的盐粒被卤液逐渐冲洗携带出来，造成卤液中总盐偏高这一假象。随着排卤量的增加，总盐最终趋于稳定。
2.3水样中铁含量的测定
由于卤水对设备和管线的腐蚀很严重，本文中测定了铁含量。论文中介绍了测定铁含量所用的实验方法、药品和仪器以及试剂的配制和实验操作步骤，并对试验结果进行了分析。
2.4温度对卤水溶解度的影响
用直接蒸发法、Na2CO3法和NaF法测定1号至4号卤盐的溶解度随着温度的变化情况，进一步论证NaF法的合理可靠性，并得出实验结果，我们将其绘制成一系列图表, 经过对实验数据的分析，得出如下结论：
(1)温度对卤盐溶解度的影响很大。当温度从20℃上升到100℃时，纯NaCl晶体在水中的溶
解度只增加了5g/100gH2O左右，而样品卤盐的溶解度增加了约10g/100gH2O,表明卤盐中除NaCl 外，还含有较多K+,Ca2+,Mg2+等。
(2)随温度的增加，卤盐的溶解度增高。在20℃～50℃时，其上升趋势缓慢，大于50℃后，上升幅度较大。
2.4压力和气体的提浓（或脱气）作用对溶解度的影响
为进行此项实验，自行设计并加工了一套高压装置。本节中说明了此高压装置的设计原理以及具体操作，并附上详细的示意图。实验压力由20atm至120atm。
对实验结果加以分析，得出如下结论：
(1)压力因素对卤盐的溶解度很小，几乎可以忽略；
(2)由于卤水中含有溶解气，因而在压力降低时由于溶解气的逸出而发生的提浓作用对卤水溶解度的变化有较多影响，尤其是在压力较高的情况下，这种提浓作用显得更为明显。
3 防垢剂的合成与性能研究
3.1 常用防垢剂及作用机理
化学防垢是油田最为常用的抑制和减缓垢的一项工艺技术，为了防止结垢，地面流程，油井和注水钻需连续或间歇地向系统中投加防垢剂。本节综述国内目前常用的防垢剂，并对其作用机理作简单的分析。通过这方面的介绍，以便更好地了解防垢剂的结构与性能，并在油田生产中得到正确的选择与使用。
3.2 合成防垢剂的分子设计
聚丙烯酸无毒，不污染环境，防垢率较高，是目前使用广泛的一种防垢剂。但它存在高温、高pH值、高Ca2+含量防垢效力变差的缺点。我们引入甲基丙烯酸和丙烯酰胺两种单体与丙烯酸进行三元共聚，使防垢剂在各方面的性能得到了改善，防垢剂的可能分子式：
CH3
[CH2 － CH ]x [ CH2－ C H]y [ CH2－ CH ]z
COOH CONH2 COOH
3.5 合成防垢剂的可行性分析
本节采用三元自由基共聚合。由于多元共聚中，体系内不同单体各自的竞聚率不同，时常有单体易均聚而难以共聚，或能共聚难以均聚的情况发生，因此本文首先对三元共聚物共聚可行性分析，估算自各竞聚率，拟定聚合实施方法，以确保共聚成功。
3.6防垢剂的合成
以丙烯酸(AA),甲基丙烯酸（MAA）,丙烯酰胺（AM）为原料，以氧化－还原引发体系(过硫酸铵－亚硫酸钠)为引发剂，采用水溶液聚合合成防垢剂。本节介绍了实验药品及仪器和操作步骤，并介绍了聚合物分子参数的测定方法。
确定了合成方案后，采用正交试验进行实验，合成了九个产品。分析了反应条件对产品分子量的影响。
3.7 分子结构表征
为了验证合成产品的分子结构符合当初的分子设计，进行了产品的红外光谱分析,证明产品具备所需功能团，验证了合成的可行性。
4 防垢剂性能评价
本章对合成的九个产品对CaSO4和CaCO3垢的防垢性能进行了一系列性能评价，内容包括：成垢体系离子浓度、体系温度、防垢剂用量和体系平衡时间对防垢率的影响。得出有关产品性能的结论：
(1)随着体系成垢离子浓度的增加，防垢率下降；
(2)随着体系温度的增加，防垢率下降；
(3)随着体系防垢剂用量的增加，防垢率增加；
(4)随着体系放置时间的增加，防垢率下降。
(5)分子量低的防垢剂产品，防垢率较高。
(6) 防垢剂对CaSO4体系的防垢效果，比对CaCO3体系的好。
学位论文答辩委员会成员
主任委员蔡铎昌职称教授委员黄志宇职称副教授委员胡星琪职称教授委员崔茂荣职称教授委员赵晓东职称副教授秘书林丽职称
答辩时间1997年6月15日
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循环水结垢原理及处理 方 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】
循环水结垢原理及处理方法 一. 结垢原理 1.一般解释 冷却水中溶解有各种盐类，如碳酸盐、碳酸氢盐、硫酸盐、硅酸盐、磷酸盐和氯化物等，它们的一价金属盐的溶解度很大，一般难以从冷却水中结晶析出，但它们的两价金属盐（氯化物除外）的溶解度很小，并且是负的温度系数，随浓度和温度的升高很容易形成难溶性结晶从水中析出，附着在水冷器传热面上成为水垢。如冷却水中的碳酸氢根离子浓度较高，当冷却水经过水冷器的换热面时，受热发生分解，发生如下反应： Ca(HCO 3)2 ? CaCO 3 ˉ + H 2O + CO 2- 当冷却水通过冷却塔时，溶解于水中的二氧化碳溢出，水的pH 值升高，碳酸氢钙在碱性条件下发生如下反应： Ca(HCO3)2 + 2OH- ? CaCO 3 ˉ + 2H 2O + CO 32- 难溶性碳酸钙可以是无定型碳酸钙、六水碳酸钙、一水碳酸钙、六方碳酸钙、文石和方解石。方解石属三方晶系，是热力学最稳定的碳酸钙晶型，也是各种碳酸钙晶型在水中转变的终态产物。 2.碳酸钙的溶解沉淀平衡。 碳酸钙的溶解度虽然很小，但还是有少量溶解在水里，而溶解的部分是完全电离的。所以在溶液里也出现这样的平衡： Ｃａ2++ＣＯ3 2- CACO 3(固)
在一定条件下达到平衡状态时〔Ｃａ2+〕与〔ＣＯ 3 2-〕的乘积为碳酸 钙在此条件下的溶度积K SP ，为一定值。 若此条件下〔Ｃａ2+〕×〔ＣＯ 32-〕＞ K SP 时，平衡向右移，有晶体 析出。 若此条件下〔Ｃａ2+〕×〔ＣＯ 32-〕＜ K SP 时，平衡向左移，晶体溶 解。 注：实际情况下〔Ｃａ2+〕×〔ＣＯ 32-〕值称为K CP 二. 抑制为结垢的方法 (一)化学方法 1.加酸: 目的:降低水的PH值,使水的碳酸盐硬度硬度转化重碳酸盐硬度.优点:费用较小 缺点:不易控制、过量会产生腐蚀的危险、有产生硫酸钙垢的危险. 2.软化 目的:降低水中至垢阳离子的含量 优点:防止结垢效果好 缺点:操作复杂、软化后水腐蚀性增强. 3.加阻垢剂: 目的:使碳酸钙的过饱和溶液保持稳定。 优点:防垢效果好、具有缓蚀作用、针对性强. 缺点:药剂一般含磷,对环境保护造成压力. (二)物理方法
垢下腐蚀简介 1、定义 垢下腐蚀under-deposit corrosion：金属表面沉积物产生的腐蚀 2、腐蚀机理 一种特殊的局部腐蚀形态，其机理是由于受设备几何形状和腐蚀产物、沉积物的影响，使得介质在金属表面的流动和电介质的扩散受到限制，造成被阻塞的的空腔内介质化学成分与整体介质有很大差别，空腔内介质pH值发生较大变化，形成阻塞电池腐蚀（Occude cell corrosion），尖端的电极电位下降，造成电池腐蚀。按其腐蚀原理可分为酸性腐蚀和碱性腐蚀两种，通常循环冷却系统的垢下腐蚀为酸性腐蚀。 结垢是指在冷却水中所含成垢组分在水侧金属表面的结垢过程，污垢是包括水垢在内的固形物的集合体。常见的污垢物有：泥渣及粉尘砂粒，腐蚀产物，天然有机物群生物群体，一般有碎屑、氧化铝、磷酸铝、磷酸铁和污垢的沉积，冷却塔的污垢来自于以下几个方面：①来自补充水的污垢。②来自空气污垢。③来自系统本身的污垢。 微生物是一些细小多为肉眼看不见的生物，微生物的种类有细菌、藻类、真菌和原生动物，微生物在冷却水系统中大量繁殖，会使冷却水颜色变黑，发生恶臭。破坏环境，同时会形成大量粘泥使冷却塔的冷却效率降低，使效率迅速降低的水头损失增加，沉积在金属表面的菌类，会引起严重的垢下腐蚀所有这些总是导致冷却水系统不能长期安全运转影响生产，造成经济损失。因此，微生物危害与水垢腐蚀对冷却水的危害是一样的重要三者比较起来控制微生物的危害应是首要的。冷却水的微生物有以下种类：有真菌、硫酸菌、还原菌、自养菌、异样菌、硫细菌、铁细菌、硝化菌、藻类，藻类是低级的绿色植物，没有要茎叶的分化固然又叫原植体植物，藻类与菌类的主要区别在于具有色素体的色素，能进行光合作用。制造营养物质是光合自养型生物，在循环冷却水系统，常出现的有蓝绿藻、绿藻、硅藻三大类，在循环冷却水池，冷却塔受光照的部分生长繁殖枯死的藻类进入循环冷却系统成为沉积物的一种成份，金属的垢下腐蚀是由于其本身电化学腐蚀存在自催化作用，酸腐蚀是氢的去极化作用(2H++2e→H2)，腐蚀产物主要是可溶性盐，这些盐类的水解使介质的酸性进一步增强，加速了金属的腐
一、腐蚀和油田腐蚀腐蚀分析 腐蚀是金属材料在周围环境的作用下引起的破坏或变质现象。 1、按环境分为： 干腐蚀：包括失泽、高温氧化。 湿腐蚀：包括自然环境腐蚀：大气腐蚀、土壤腐蚀、海水腐蚀、微生物腐蚀。 工业介质腐蚀：酸、碱、盐溶液中的腐蚀、工业水中的腐蚀、高温高压水中的腐蚀。2、按腐蚀机理分为： 化学腐蚀：金属表面与非电解质直接发生纯化学作用引起的破坏。纯化学腐蚀的现象极少，主要为金属在无水有机液体中的腐蚀，如金属在卤代烃中的腐蚀、醇中的腐蚀。 电化学腐蚀：金属表面与离子导电的介质（电解质）发生电化学反应引起的破坏，任何电化学腐蚀反应至少包含有一个阳极反应和一个阴极反应。电化学腐蚀是最常见最普遍的腐蚀，金属在大气、土壤、海水和各种电解质溶液的腐蚀都属于电化学腐蚀。 物理腐蚀：金属由于单纯物理溶解作用引起的破坏，主要是金属与熔融金属接触引起的溶解或开裂。 3、按腐蚀形态分为： 全面腐蚀或均匀腐蚀 局部腐蚀：包括电偶腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、剥蚀、选择性腐蚀、丝状腐蚀。 应力作用下的腐蚀：包括应力腐蚀断裂、氢脆和氢致开裂、腐蚀疲劳、磨损腐蚀、空泡腐蚀、微振腐蚀。 石油天然气开采中的腐蚀： 石油天然气开采中的腐蚀是油田开发过程中对油水井生产和井筒影响十分严重的现象，因油水井套管腐蚀穿孔造成的油水井报废、各种管线腐蚀穿孔、生产设备因腐蚀而频繁地更换和报废、井下管杆泵等因腐蚀损坏造成作业周期缩短等，均给油田的生产带来巨大的经济损失。 石油天然气开采中的腐蚀分为： 化学腐蚀：主要在石油天然气开采的施工过程中，如酸化、压裂、管线和大罐的清洗施工等。 电化学腐蚀：电化学腐蚀是石油天然气开采中腐蚀的主要存在形式，石油管道、井下套管、油管、抽油杆及其井下工具等长期与土壤、井液、天然气和地层水（海水）接触，而使用的金属种类、组织、结晶方向、内应力、外力、表面光洁度、表面处理状况等的差别，金属不同部位接触的电解质的种类、浓度、温度、流速等的差别，在金属表面出现许许多多的阳极区和阴极区，阳极区和阴极区通过金属本身互相闭合形成腐蚀电池，不同的井筒所接触的地层、井液电解质不同、含水不同使井筒构成不同的宏观腐蚀电池和微观腐蚀电池。石油天然气开采中的电化学腐蚀是所有金属腐蚀中最复杂最特殊的腐蚀。 硫化氢腐蚀：硫化氢水溶液呈弱酸性，含有H+、HS-、S2-和H 2 S分子，具有氢去极化腐蚀，生成硫化铁，吸附的HS-使金属电位移向负值，加速阳极过程使金属电化学腐蚀加快。生成的 黑色的硫化铁（Fe 9S 8 ）层与钢材形成腐蚀电池，硫化铁（Fe 9 S 8 ）是较强的还原物在腐蚀电池 中，钢材是阳极硫化铁是阴极，使腐蚀速度比未覆盖硫化铁的部位高若干倍，形成典型的垢下腐蚀。H 2 S还会引起钢材的氢脆和硫化物应力腐蚀破裂等多种腐蚀。 二氧化碳腐蚀：二氧化碳腐蚀是非含硫油气田的腐蚀介质，二氧化碳溶于水后生成碳酸，对钢材产生氢去极化腐蚀，对含硫井二氧化碳会加速硫化氢对金属的腐蚀。 氧气腐蚀：氧气腐蚀是一种最常见的氧气腐蚀，对石油天然气的管道储罐等产生氧去极化腐蚀和氧浓差腐蚀。 大气腐蚀：暴露在大气中的管道储罐等受氧气、水蒸气等影响产生的氧去极化腐蚀。
油井井筒结垢分析及防治措施 随着我国的社会经济水平的飞速提升，国家对石油的依赖性也越加明显。但石油行业同样也面临着巨大的挑战，油井井筒的结垢对于油田的正常生产产生了很大的制约作用。当油田开发到中后期的阶段，注水量会逐步加大，并且水质中的一些成分也会和油井下的设备和工具发生反应，在反应的过程中产生垢状物质，如果未及时的处理这些垢状物质，那么就可能导致质量事故的出现，如设备工具失效、杆管断脱以及泵漏等，大大的影响了石油企业的经济效益。文章便对油井井筒结垢机理和原因分析以及油井井筒结垢的防治措施两个方面的内容进行分析和探讨，从而详细的论述了如何做好油井井筒结垢的防治工作。 标签：油井井筒结垢；机理和原因；防治措施 T油田处于某斜坡中部，为一平缓的西倾单斜（倾角小于1度），背景上发育的多组轴向近东西向德鼻状隆起构造。主力油层三叠系长X储层为湖成三角洲沉积，岩性以灰绿色细粒硬砂质长石砂岩为主，成份及结构成熟度低，岩性致密。长X可分为长X1、长X2、长X3三个小层，其中长X2层为主产层，平均有效厚度12.5m，平均有效孔隙度12.69%，储层孔隙度发育中等，平均渗透率1.81×10-3цm2，属于低渗透储层。 1 油井井筒结垢机理和原因分析 1.1 油井井筒结垢的机理 油井结垢是指抽油机井井筒内的抽油泵和油管油杆等井下机械构件，在油井产出液的长期作用下通过化学反应使其表面结垢的现象。原油从油井底部进入管道开始，由于油田注水开采及石油、天然气自身含水等原因，导致从油井底部采油泵便开始结垢，结垢使得抽油泵等机械装置的工作效率急剧下降，严重的还会导致卡泵，并加重抽油杆偏磨以及抽油杆断脱等事故的发生。 1.2 油井地下水的成份分析 现阶段，我国很多油田的油井井筒都存在着结垢的问题，因此，应对油田现场的地下水水质进行详细的检测，并且进行定量的分析，从而得到结垢物的组成成份。在我区存在结垢问题的油井井筒中，它们的结垢情况是很类似的，当对所测得的地下水的水质成份进行分析时，我们发现水中含有较多的硫酸根离子、碳酸根离子、镁离子以及钙离子，这样随着油井井下压力和温度的不断变化，这些离子之间就会发生化学反应，从而产生难以溶解的盐类化合物等结垢物质。 1.3 井筒结垢的原因分析 在对油井井筒结垢物的成份进行分析时，发现其主要成份有硫酸根离子、碳酸根离子、镁离子、钙离子以及胶质、沥青和蜡等有机物质，在离子之间发生化
换热器结垢机理及防治措施 污垢是一种极为普遍的现象，广泛存在于各种传热过程中，是许多换热设.备经常遇到的问题。综观当今工业界，结垢造成的浪费和损失是很严重。由于许多换热设备相对比较落后，污垢造成的实际损失还可能更高些。由于换热设备中温度梯度的存在，使换热面上的污垢形成机制更为复杂，污垢所带来的危害更为强烈，所以备受科学界和工程技术人员的广泛关注。是涉及国民经济众多产业和部门的一个急需解决的问题。 污垢的定义及其对换热设备的影响 污垢的定义。换热设备污垢是指流体中的组分或杂质在与之相接触的换热表面上逐渐积聚起来的那层固态物质。这层物质是“不需要”的多余物质，它通常以混合物的形态存在。污垢是热的不良导体，其热导率一般只有碳钢的数十分之一，不到不锈钢的1/10。一旦换热面上有了污垢，按串联热阻的观点，流体与换热壁面之间的传热热阻式中：污垢热阻，即污垢层形成的附加热阻，㎡?K/W;R：总传热热阻，㎡?K/W；α：传热系数，W/㎡?K。 污垢对换热设备及其系统的影响。结垢对换热设备的影响主要有两个方面，一是由于污垢层具有很低的导热系数，
从而增加了传热热阻，降低了换热设备的传热效率。二是当换热设备表面有结垢层形成时，换热设备中流体通道的过流面积将减少，导致流体流过设备时的阻力增加，从而消耗更多的泵功率，使生产成本增加。通常，为了补偿由于污垢而引起的换热效率降低，在设计换热器时，要选取过余的换热面积作为补偿，将污垢热阻折算在总传热系数中: =++++式中，为基于管外表面的总传热系数，W/㎡?K；A 为管壁面积，为平均管壁面积，㎡；为污垢热阻，为管壁热阻，㎡?K/W；α为对流传热系数，W/㎡?K；下标i、o分别表示管内和管外。 初投资费用增加在设计阶段，选用过余换热面积而增加的费用，即为增加的初投资，挟是合理的费用投资，而过多的费用增加有2个因素:①由于设计时选取了比实际污垢高的污垢热阻值，过多换热面积的投资造成浪费，即增加了换热器的初投资。②由于设计时选取了比实际污垢小的污垢热阻值，从而造成换热设备在运行较短的一段时间后，出现换热不足，要增加新的换热器来并联运行，这部分费用也使初投资费用增加。其间还有可能造成停产，因而经济损失更大。 操作费用增加由于结垢层的形成，流体流动阻力增大，造成泵功率增大，因而操作费用增加。此外，换热器需经常清洗，也使运行费用增加。 从应用角度看，影响因素有操作参数、流体性质和换热
水垢的形成机理 工业锅炉在使用过程中，由于给水水质不符合要求，以及操作管理不善等原因，在锅筒、管壁及汽包等部位会产生水垢，水垢形成的机理是比较复杂的。 2.1 给水水质 工业锅炉几乎都是以原水或软化水作为给水，给水使锅炉产生水垢的原因比较多。水垢的形成过程是难溶盐的沉积过程，当炉水温度升高时，炉水中的盐类发生浓缩，当其浓度超过该温度下的溶解度时就会产生沉积；有些盐类，如硫酸钙、硫酸镁、磷酸钙等则随温度升高溶解度下降并析出；在炉水中，当二氧化硅的浓度对碱度而言偏高时也会析出；而可溶性重碳酸盐，如碳酸二氢钙、碳酸二氢镁则受热分解，产生难溶性盐也会导致沉积。 如：O H CO CaCO CO H Ca 223232)(+↑+?→?? 水垢产生的严重程度与给水水质有着非常密切的关系，锅炉给水分原水与软化水。 原水：也称生水，是未经任何处理的天然水(如江河水、湖水、地下水等)，一般由自备水源(地面水或地下水)或城市供水网取得，这种水水质差别很大，城市或市郊取用经过过滤处理的自来水水质较稳定，直接采用地下水的水质硬度大。有些单位取用附近未经过滤处理的江河水，水质不稳定，水中含有悬浮物、胶体物质及各种溶解性杂质，尤其是下雨季节，水中混有泥砂，水是黄色浑浊的。我们曾遇见过某厂在雨天用这种水作给水，使用这种水的锅炉极易沉积泥砂垢或泥砂与水垢结成一体的混合垢。 软化水：常用钠离子交换水或炉内处理水，前者应用最多。经钠离子交换树脂处理的水，其硬度一般能满足工业锅炉的要求，司炉中只要定时排污，水垢不易沉积。但是有些单位，因为水处理设备容量小，处理的水量不足，有时则向炉内补充部分原水，从而加快了水垢的沉积。 采用炉内加药处理的水，往往由于加药量不足或加药不及时及排污不严格等
防腐、防垢、防蜡工艺设计方法 第一节防腐、防垢 根据老井暴露的腐蚀及结垢问题，分析腐蚀及结垢原因，评价区块现有的防腐、防垢方法的适应性，落实存在的问题，结合现有的防腐、防垢方式对比，有针对性地选择适合本区块的防腐、防垢方法。 水对金属管道和设备会产生腐蚀，油田水中的溶解盐类对金属腐蚀有很大影响，其中最主要的是氯化物。另一类最常见的引起金属腐蚀的物质是水中溶解的氧气、二氧化碳、硫化氢等气体。此外，油田水中存在的硫酸盐还原菌等微生物也会对油井产生严重的腐蚀。 1.1 防腐防垢的必要性分析 1.1.1腐蚀可能性分析 地层水：针对本区块储层特征，了解本区块的地层水、注入水中的溶解氧、二氧化碳、硫化氢、总矿化度、pH值、细菌以及导电率情况，分析腐蚀的可能性情况。 原油：测定原油的含水、硫化氢、二氧化碳、细菌以及盐类情况，确定腐蚀可能性。 气体：分析天然气中含水、硫化氢、二氧化碳、氧与其他盐类、温度、流速等腐蚀情况，决定是否要采取防腐防垢措施。 1.1.2 结垢预测 在油藏工程方案和试油、试采的基础上，收集油田油、气、水和各种入井液分析数据、储层的矿物分析，以及预测油田开发各个阶段的压力、温度、PH值等数据的基础上，对油田开发全过程进行结垢情况的预测。并且要准确预测未来油田结垢的类型、时间和位置，有针对性地采取一定的预防措施，避免或减少结垢对油气田生产造成的危害。用计算的方法进行结垢预测时，为了准确、可靠，在预测的基础上还要取垢样进行分析化验。 1.2 区块已采取的防腐防垢工艺评价 对本区块前期采取的防腐防垢措施进行统计，包括防腐措施、防垢措施，统计目前本区块的腐蚀和结垢情况，对垢样取样分析。针对防腐防垢预测结果，提出是否有必要对本区块开展防腐防垢工作，如有必要，针对腐蚀和结垢类型有针对性地做好防腐防垢工作。 1.3 防腐防垢方案设计
AD精VAN细CEDV A NCES石IN羔NE P化ETR工O C H进EM IC展A LS第14卷第6期 A n 姬塬油田结垢机理与趋势分析 胡志杰1，王小琳1’2，杨娟1，丁雅勤2，任志鹏1 (1．长庆油田勘探开发研究院；2。低渗透油气田勘探开发国家重点工程实验室：西安710000) [摘要】分析了姬塬油田地层水和注入水的水质，以及集输系统垢样的主要组成；对注入 水和地层水进行了配伍性试验，研究了不同见水程度地层水的结垢趋势。实验结果表明，该油田 结垢的主要原因是注入水和地层水中富含成垢离子，主要垢型是碳酸钙和硫酸钡垢；单层开采井 结垢主要原因是产出水中的C a(H C O，)：分解；注水地层结垢的主要原因是三叠系油层的高钙、高 钡离子水与高碳酸氢根和硫酸根的注入水混合；集输过程中结垢主要原因是见水程度不一致的地 层水里富含成垢离子。 [关键词]姬塬油田结垢物结垢机理配伍性 随着油田的开发，国内很多油田已经进入高含水期，结垢问题目益突出。结垢通常发生在油水井及地面集输系统，会对油层造成损害或者堵塞油田管线，给生产带来极大危害，导致产量下降，能耗增加，甚至停井。长庆姬塬油田属于典型的“三低”油田，其开发层位复杂，由于地层水和注入水的不配伍性，以及在注水采油过程中热力学条件的改变，造成已开发的区块出现不同程度的结垢现象，影响油田的正常生产和原油采收率的提高。 1油田结垢状况 1．1井筒结垢 截至2012年11月底，姬塬油田有结垢油井574口，占总开井数的13．4％，其中结垢严重的井180口，占总开井数的4．08％。结垢主要发生在耿19、耿117、耿43等区块，其中三叠系长2、长4+5最为严重，全部是油井自然结垢，无套损和合采引起的结垢。井筒结垢物以C aC O，为主，结垢部位为井下油管内壁、油杆外璧、抽油泵内等。1．2地面站点结垢 截至2012年年底，全厂共有结垢站点34座，其中侏罗系结垢站点3座，长1、长2油层结垢站点13座，长4+5油层结垢站点15座，长8油层结垢站点3座。侏罗系结垢站点占侏罗系投运站点的25％，三叠系结垢站点占三叠系投运站点的35％。结垢主要发生在加热炉进出口管线、加热炉盘管、管线闸门、弯头等处。从结垢程度分析，长4+5油层地面站点结垢周期短，结垢现象最严重；从垢型分析，侏罗系地面站点以C aC O，垢为主，三叠系地面站点以钡锶垢为主。 1．3结垢物组成 结垢物的主要组成见表1。侏罗系地面系统结垢物主要是碳酸盐，三叠系地面站点结垢物的主要组分是酸不溶物。 表1姬塬油田结垢物组成 2结垢成因分析 2．1地层水与注入水的化学特征及分布规律影响系统结垢的因素很多，其中最重要的是收稿日期：2013—05—31。 作者简介：胡志杰，硕士，主要从事油气田水分析及油田化学品评价方面的工作。
4 电磁阻垢技术的应用 4.1 电磁阻垢技术的应用 自1890年France和Cabell申请专利起，磁场用于水处理已有100多年的历史。1945年T Vermeriven发现磁水可以减少锅炉水垢的生成，从而制造了称做塞皮(CEPI)的磁处理器，建立了名为EPORO的工厂，生产磁处理器。此时的欧洲处于二战之后，物资匮乏，这种不使用药剂的防垢技术很受欢迎。据报道[16]，在挪威，有100余艘海船使用塞皮磁处理器防止锅炉结水垢。在德国，许多工业企业使用塞皮防止锅炉、热交换器结垢。在前苏联，磁化阻垢用于循环水、锅炉给水和热水系统，均取得了很好的阻垢效果。从1945年开始水的磁处理技术得到了广泛的研究和应用。 在70年代前苏联、美国、日本先后掀起了电磁处理研究热，学术界和企业界竟相投入了大量的人力和资金对电磁处理进行研究，取锝了大批研究成果和专利发明，并建成了大型的电磁处理设备。美国的水动力公司(Hydrodynamics)制造出HU磁力防垢装置。HU装置用于天然水、高含盐量水和海水，流速以2m/s为佳，经磁场处理后，水流输送8km仍能有防垢作用。目前，世界上有很多公司生产磁处理器，如Aquamagnetics international，Bon Aqua，Freijie，HDL Fluid Dynamics，Polar等。进入80年代，科学家们对电磁处理进行了更深入的实验研究，并积累了大量的实验资料。 20世纪50年代我国就开始磁化水阻垢的研究与应用，于1959年生产了第一台磁处理器。梁德义[17]将磁感应强度为0.3—0.4T的永磁磁处理器用于锅炉防垢实验，结果不仅可以阻垢同时原有旧垢也已脱落。上海嘉定化肥厂于1993年将CFG内磁处理器用于循环冷却水，其防垢作用十分明显[18]。1996年，莱芜钢铁集团有限公司莱芜铁矿马庄矿区在空压机冷却水总进水管路上安装了一台GW-100大规模电磁场磁化水设备，进行防垢和杀菌灭藻，收到了明显效果[19]。刘卫国报道，在湿式氧化装置的热交换器上使用DAM磁处理器，发现磁处理的阻垢效果明显[20]。近年来，中科院金属研究所与沈阳新能源联合开发公司合作生产了BCH型波纹管式磁处理器，在应用于锅炉的防垢除垢时，也取得了较好的
微生物冶金研究及应用示例 摘要：微生物冶金是微生物学与矿物加工学相交叉而产生的一门新兴的边缘学科，开展这方面的研究具有重要的学术意义及广阔的应用前景。本文主要对微生物冶金以及其在矿物开采中的应用进行了较全面的综述，包括微生物冶金发展概况、冶金微生物、微生物冶金技术及冶金过程的机理，并介绍了微生物冶金技术的应用现状。 关键词：生物冶金；硫化矿；冶金技术；生物浸出 矿产资源的开发与利用是支持全球经济发展与社会进步的重要基础之一。随着全球工业化迅速发展带来的自然资源的飞速开发，导致优质富矿资源日趋枯竭，从而品位低以及成分复杂的贫矿资源开始受到人们日渐关注，难选冶炼矿石所占比例不断攀升。常规冶金技术在对低品位低矿物的加工过程中所体现出的产量低、成本高、污染大等缺点，在技术和经济上已无法满足工业生产需求，微生物冶金技术逐渐受到人们的重视[1]。 生物冶金技术又称生物浸出技术，其本质是利用自然界中的微生物或其代谢产物溶浸矿石中有用金属的一种技术。这些微生物为适温细菌，靠无机物生存，对生命无害，它们可以通过多种途径对矿物作用，将矿物中的酸性金属氧化成可溶性的金属盐，不溶的贵金属留在残留物中。并一旦溶液可与残留物分离，在溶液中和之前，采取传统加工方式，如溶剂萃取等方法来回收溶液中的金属；可能存在于残留物中的金属，经细菌氧化后，通过氰化物提取。生物冶金技术具有能耗少、设备简单、操作方便、成本低、工艺流程简单、无污染等优点[2-3]，在矿物加工及冶金领域逐渐受到重视并发展壮大起来,是未来冶金行业发展的重要方向之一[4]。因此，微生物冶金技术的研究及其应用对冶金学的发展具有重要的理论和实际意义[5-6]。 1 微生物冶金发展概况 生物冶金的应用研究开始于20世纪40年代。1947年，Colmer和Hinkel[7]首次从酸性矿坑水中分离到氧化亚铁硫杆菌。其后，Temple等[8]和Leathen等[9]先后发现这种细菌能够将Fe2+氧化为Fe3+，并且能够将矿物中的硫化物氧化为硫
第十二章矿物微生物浸出 教学大纲要求 本章主要介绍了微生物粉冶金的基本概念，细菌浸矿的作用机理，以及影响细菌浸出的主要因素 。主要内容包括： 1．矿物微生物浸出的基本概念 2．浸矿微生物种类 3．微生的浸出的基本原理 4．影响细菌浸出的主要因素 教学时间 6学时。 教学重点 1. 浸矿细菌的培养； 2. 微生物浸出的作用机理。教学难点 微生物浸矿的主要作用机制。 教学方法 课堂教学为主。
教学要求 掌握浸矿微生物培养、筛选方法，微生物浸出的主要作用机制。 讨论 微生物冶金方法与传统冶金方法间的优劣。 教学参考书 1. 浸矿技术编委会，浸矿技术，：原子能，1994. 2. 聂树人，索有瑞，难选冶金矿石浸金，：地质，1997. 3. 童雄，微生物浸矿的理论与实践，：冶金工业，1997. 4. 杨显万，邱定蕃，湿法冶金，：冶金工业，1998. 12.1 固结过程的气体力学简单叙述生物冶金和细菌浸出的基本概念和发展状况。12.2 浸矿微生物教学内容 主要内容包括浸矿微生物的种类、来源、生理生态特征，细菌的采集、分离、培养与驯化，细菌生 长规律，层透气性的基本概念、透气性变化规律定量描述与影响料层透气性的主要因素。 教学时间 2学时。 本节重点 微生物的生长规律。 教学方法 课堂教学为主。 教学要求 了解浸矿细菌的种类、采集、培养、驯化过程，掌握细菌生长的基本规律。 12.3 微生物浸出基本原理教学内容
主要内容包括微生物浸出的直接作用说、间接作用说和复合作用说的内涵。教学时间 3学时。 本节重点 微生浸矿的三种作用机制。 本节难点 不同作用机理之间的差异。 教学方法 课堂教学为主。 教学要求 熟练掌握微生物浸矿的作用机制。 12.4 细菌浸出影响因素和浸出动力学教学内容 主要内容包影响微生物浸出各种因素以及浸出动力学规律。 教学时间 2学时。 教学方法课堂教学为主。 教学要求 了解微生物浸矿过程影响浸出效率和速度的各种因素。
循环冷却水结垢原理及处理方法 一、循环冷却水系统为什么会结垢 1.一般解释 冷却水中溶解有各种盐类，如碳酸盐、碳酸氢盐、硫酸盐、硅酸盐、磷酸盐和氯化物等，它们的一价金属盐的溶解度很大，一般难以从冷却水中结晶析出，但它们的两价金属盐（氯化物除外）的溶解度很小，并且是负的温度系数，随浓度和温度的升高很容易形成难溶性结晶从水中析出，附着在水冷器传热面上成为水垢。如冷却水中的碳酸氢根离子浓度较高，当冷却水经过水冷器的换热面时，受热发生分解，发生如下反应： Ca(HCO3)2→CaCO3↓+ H2O + CO2↑ 当冷却水通过冷却塔时，溶解于水中的二氧化碳溢出，水的pH 值升高，碳酸氢钙在碱性条件下发生如下反应： Ca(HCO3)2+ 2OH- →CaCO3↓+ 2H2O + CO32- 难溶性碳酸钙可以是无定型碳酸钙、六水碳酸钙、一水碳酸钙、六方碳酸钙、文石和方解石。方解石属三方晶系，是热力学最稳定的碳酸钙晶型，也是各种碳酸钙晶型在水中转变的终态产物。 2.碳酸钙的溶解沉淀平衡。
碳酸钙的溶解度虽然很小，但还是有少量溶解在水里，而溶解的部分是完全电离的。所以在溶液里也出现这样的平衡：Ｃａ2++ＣＯ3 2-CACO3(固) 在一定条件下达到平衡状态时〔Ｃａ2+〕与〔ＣＯ32-〕的乘积为碳酸钙在此条件下的溶度积K SP，为一定值。 若此条件下〔Ｃａ2+〕×〔ＣＯ32-〕＞K SP时，平衡向右移，有晶体析出。 若此条件下〔Ｃａ2+〕×〔ＣＯ32-〕＜K SP时，平衡向左移，晶体溶解。 注：实际情况下〔Ｃａ2+〕×〔ＣＯ32-〕值称为K CP 二、抑制为结垢的方法 (一)化学方法 1.加酸: 目的:降低水的PH值,使水的碳酸盐硬度硬度转化重碳酸盐硬度. 优点:费用较小，效果比较明显 缺点:加酸量不易控制、过量会产生腐蚀的危险、投加过量有产生硫酸钙垢的危险. 2.软化 目的:降低水中至垢阳离子的含量
不锈钢腐蚀的机理 1 氯离子对不锈钢腐蚀的机理 在化工生产中,腐蚀在压力容器使用过程中普遍发生,是导致压力容器产生各种缺陷的主要因素之一。普通钢材的耐腐蚀性能较差,不锈钢则具有优良的机械性能和良好的耐腐蚀性能。Cr 和Ni 是不锈钢获得耐腐蚀性能最主要的合金元素。Cr 和Ni 使不锈钢在氧化性介质中生成一层十分致密的氧化膜,使不锈钢钝化,降低了不锈钢在氧化性介质中的腐蚀速度,使不锈钢的耐腐蚀性能提高[1 ] 。 氯离子的活化作用对不锈钢氧化膜的建立和破坏均起着重要作用。虽然至今人们对氯离子如何使钝化金属转变为活化状态的机理还没有定论,但大致可分为 2 穿透氧化膜内极小的孔隙,到达金属表面,并与金属相互作用形成了可溶性化合 ,氯离子破坏氧化膜的根本原因是由于氯离子有很强的可被金属吸附的能力,它们优先被金属吸附,并从金属表面把氧排掉。因为氧决定着金属的钝化状态,氯离子和氧争夺金属表面上的吸附点,甚至可以取代吸附中的钝化离子,与金属形成氯化物,氯化物与 法研究不锈钢钝化状态的结果表明,氯离子对金属表面的活化作用只出现在一定的范围内,存在着1 个特定的电位值,在此电位下,不锈钢开始活化。这个电位便是膜的击穿电位,击穿电位越大,金属的钝态越稳定。因此,可以通过击穿电位值来衡量不锈钢钝化状态的稳定性以及在各种介质中的耐腐蚀能力。 2 应力腐蚀失效及防护措施 2. 1 应力腐蚀失效机理[2 ] 在压力容器的腐蚀失效中,应力腐蚀失效所占的比例高达45 %左右。因此,研究不锈钢制压力容器的应力腐蚀失效显得尤为重要。所谓应力腐蚀,就是在拉伸应力和腐蚀介质的联合作用下而引起的低应力脆性断裂。应力腐蚀一般都是在特定条件下产生: ①只有在拉应力的作用下。②产生应力腐蚀的环境总存在特定的腐蚀介质,不锈钢在含有氧的氯离子的腐蚀介质及H2SO4 、H2S 溶液中才容易发生应力腐蚀。③一般在合金、碳钢中易发生应力腐蚀。研究表明,应
大肠埃希菌检测 胆盐乳糖培养基：通过胆盐或者去氧胆酸钠抑制革兰氏阳性菌；选择利用乳糖为碳源的革兰氏阴性菌； 溴甲酚紫 可以用作乳酸乳球菌的培养基制备时的指示剂，其pH变色范围5.2(黄色)～6.8(紫色)； 胆酸盐 MUG 培养基试验 亚硫酸钠和去氧胆酸钠为选择性抑菌剂；菌的葡萄糖醛酸苷酶在碱性条件下，作用于4－甲基伞形酮－β－D葡萄糖醛酸苷的β糖醛酸苷键，使其水解，释放的4－甲基伞形酮在366nm紫外灯下产生蓝白色荧光。97%的大肠埃希氏杆菌、10%的沙门氏菌以及少量的志贺氏菌具有葡萄糖醛酸苷酶。 靛基质试验 某些细菌具有色氨酸酶，能分解蛋白胨水中的色氨酸生成吲哚，当加入吲哚试剂（对位二甲氨基苯甲醛）后则形成红色的玫瑰吲哚。(变形杆菌和霍乱弧菌亦可以产生靛基质阳性) 色氨酸酶 催化色氨酸厌氧分解产生吲哚和丙酮酸和氨的反应的酶。在微生物中特别是大肠杆菌有大量存在，以磷酸吡哆醛为辅酶，对半胱氨酸和丝氨酸也有一定作用。在动物体内无此酶。 伊红美蓝培养基 伊红为酸性染料，美蓝为碱性染料，两种苯胺类染料，可以抑制革兰氏阳性菌的生长。当大肠杆菌分解乳糖产酸时细菌带正电荷被染成红色，再与美蓝结合形成紫黑色菌落，并带有绿色金属光泽。而产气杆菌则形成呈棕色的大菌落。 在碱性环境中不分解乳糖产酸的细菌不着色，伊红和美蓝不能结合，故沙门氏菌等为无色或琥珀色半透明菌落。金葡菌在此培养基上不生长。 麦康凯琼脂培养基 利用胆盐来抑制革兰阳性细菌的生长，而对伤寒等沙门菌有促进生长的作用．利用乳糖发酵，中性红的颜色可把分解乳糖和不分解乳糖的细菌区别开．沙门菌及志贺菌呈无色菌落，大肠埃希菌呈桃红色菌落． 沙门氏菌检测 生化特性 发酵葡萄糖，麦芽糖，甘露醇和山梨醇产气；不发酵乳糖、蔗糖和侧金盏花醇；不产吲哚、V-P反应阴性；不水解尿素和对苯丙氨酸不脱氨。伤寒沙门氏菌、鸡伤寒沙门氏菌及一部分鸡白痢沙门氏菌发酵糖不产气，大多数鸡白痢沙门氏菌不
结垢机理研究 1.1 理论分析 水垢一般都是具有反常溶解度的难溶或微溶盐类，它具有固定晶格，单质水垢较坚硬致密。水垢的生成主要决定于盐类是否过饱和以及盐类结晶的生长过程。水是一种很强的溶剂，当水中溶解盐类的浓度低于离子的溶度积时，他将仍然以离子状态存在于水中，一旦水中溶解盐类的浓度达到饱和状态时，设备粗糙的表面和杂质对结晶过程的催化作用就促使这些饱和盐类溶液以水垢形态结晶析出。 水垢的种类有很多，但通常油田水中只含有其中少数几种水垢。最常见的水垢有碳酸盐类水垢，组成为CaCO3、MgCO3，但易被酸化去除，危害相对较小；而硫酸盐垢，组成成分有CaSO4、BaSO4、SrSO4，常常采用防垢方法加以阻止；铁化物垢组成为FeCO3、FeS、Fe（OH）2、Fe2O3。实际上一般的结垢都不是单一的组成，往往是混合垢，只不过是以某种垢为主而已。 表2-13 常见垢的溶度积 垢溶度积垢溶度积 BaSO4 1.1×10-10SrSO4 3.2×10-7 CaCO3 2.8×10-9FeS 8.3×10-13 CaSO49.1×10-8FeCO3 3.2×10-11 MgCO3 3.5×10-8Fe（OH）28.0×10-13 注：溶度积温度为18～25℃ （1）不相容论 两种化学不相容的液体（不同层位含有不相容的离子的地层水、地层水与地面水、清水与污水）相混，因为含有不同离子或不同浓度的离子，就会产生不稳定的、易于沉淀的固体。如宝浪油田，两个不同层位的水一混合就结垢，主要是因为一层含有SO42-，另一层含有Ba2+、Sr2+较多，混合后就生成BaSO4、SrSO4。（2) 热力学条件变化 当井下热力学和动力学条件不变时，即使有不相容的离子，并且为过饱和溶
电厂循环水防结垢防腐及节水的工艺技术研究 发表时间：2019-06-11T17:37:04.147Z 来源：《电力设备》2019年第3期作者：王玉正 [导读] 摘要：改革开放以来，我国经济发展迅速，人民生活水平越来越高，所以人们对生活有了更高的追求，特别是在用水方面，人们对水质的要求越来越高，因此对循环水制造业提出了新的挑战，水必须符合标准来满足了人们的生活需求。 （广西省平果县广西华磊新材料有限公司广西省平果县 531400） 摘要：改革开放以来，我国经济发展迅速，人民生活水平越来越高，所以人们对生活有了更高的追求，特别是在用水方面，人们对水质的要求越来越高，因此对循环水制造业提出了新的挑战，水必须符合标准来满足了人们的生活需求。 关键词：循环水；防结垢；节水；工艺技术 1引言 近年来，我国循环水防垢技术取得了很大的进步，对人们的生产、生活产生了很大的影响。然而，在实际的循环水防结垢节水技术中，由于各种因素的影响，存在一些问题，使其难以有效地开展节水防结垢防腐蚀工作。 2电厂循环水防结垢、防腐及节水工艺中常见问题分析 在我国目前循环水系统中，在其运行过程中经常出现酸冷却器结垢问题、泄漏现象、水温过高、酸温影响等一系列问题，严重影响了水的生产，另外，由于循环水系统的正常使用需要大量的水，这使得循环水很难正常运行。所以，为了更好地保证循环水的水质，我们还需要采取措施，适当降低循环水的碱度和硬度，这就需要大量的水来代替，因此需要大量的水资源。在水循环系统防垢工作中，循环水结构的处理机理主要是在循环水系统中加入缓蚀工艺运行的阻垢剂和藻类杀菌等方法来进行处理，同时，相关人员在对其机理进行相关研究的基础上，丰富了循环水的防垢机理，以更好地保证处理效果。循环水结垢的原因通常是碳酸氢根离子的存在。因此，在普通水的循环中，要对水与空气的界面给予严格的关注，因为水与空气中的二氧化碳的结合反应生成碳酸氢根离子，水一旦循环生成碳酸氢根离子，迅速与水中的钙、镁离子结合，受热生成化学性质非常稳定的碳酸钙、碳酸盐镁，同时在水中沉淀形成水垢，从而形成水垢。 另外，对于二氧化碳来说，当水塔换热时，水中的二氧化碳气体被冷空气吸入大气中，从而导致酸性水的还原，其pH值越高，使碳酸氢根离子的浓度越高，使水产生的碳酸氢钙越多，从而导致严重后果，水中出现结垢现象。此外，随着水中结垢现象的加剧，循环水的PH 值逐渐升高，水温也随之升高，从而增加了冷却塔中的水蒸发量。因此，水的浓缩倍数会增加，从而增加循环水结垢现象的发生。因此，采取干预措施，在最大程度上减少循环水结垢，通常采用的方法是大量更换循环水，使循环水的PH值和硬度能有效降低，但对于循环水系统，由于利用水资源量较大，所以循环水池的容积也很大，要使相关工艺达到标准要求，是一项非常复杂的工作。 另外，对于循环水装置的结垢，即使大量更换循环水，也不能解决问题，由于装置结构上的管道流通面积减小，从而使水流减少，因此，对水进行换热时，温度升高，而碳酸氢钙则分解，生成水垢。 3电厂循环水防结垢、防腐及节水的相关措施 3.1 加强对循环水 pH 值的控制 为保证循环水结垢的有效解决，关键措施之一是加强对水中pH值的控制，通常采用加硫酸的方法。在控制过程中，工作人员需要不断均匀地向循环池中加入硫酸液，并将酸碱度调整到7.5~8.3。此时需要注意的是，PH值不固定在调整范围内，一般根据工厂实际需要进行适当的调整。当循环水控制的pH值在范围内时循环水碱度被控制在 7 mmol/L时，通常循环水的pH值小于7.5，其水具有腐蚀性，一般不会产生水垢，但对于循环水设备来说，已经产生了一定的影响，可导致设备不同程度的酸腐蚀，使循环水的使用寿命降低。当pH值大于8.3时，循环水水质为结垢水质，水中碳酸氢根离子浓度较高，设备结垢概率也很高，呈几何倍数增加。 因此，有关部门应重视循环水pH值的实时监测。此时，应注意加强循环水pH值的连续性和不间断监测，以便更好地保证对循环水pH值的控制，进而有效地减少水中结垢的发生。此外，循环水酸化过程中一般采用硫酸桶和小活塞泵，以达到酸化过程连续性和稳定性的目的，从而加强对水中pH值的有效控制。 3.2 加强对换热设备出水温度的控制 对于循环水系统的换热工作，每当遇到夏季水温时，一旦冷却水的交换量增加，换热设备的水温仍较高，容易产生结垢现象。因此，我们需要有效地控制和调整酸的添加量，以使酸碱值保持在7.5左右。只有这样才能有效地控制水中的碳酸氢钙和碳酸氢钙，避免循环水结垢，有效地保证循环水设备的使用寿命。当循环水系统在冬季，水温较低时，我们需要采取措施将换热设备的出口温度设置为40℃，同时降低循环水的加酸量，酸碱度控制在8.3以下，可根据需要按有关规定同时适当提高循环水温度，使循环水系统运行更加安全可靠。另外，循环水换热设备的水温一般控制在45℃以内，当有换热设备的水温高于45℃时，水中的碳酸氢钙和碳酸氢镁及热分解，从而产生沉淀。当水温越来越高时，碳酸钙和碳酸镁的分解速度会越来越快，也会导致水垢在水量越来越多。水温过高也说明换热水量不够以及循环水温高等问题，因此，我们需要采取措施及时调整水位或水量，控制水温以保证换热设备在45℃以下，从而抑制碳酸氢钙和碳酸氢镁分解，有效减少水垢现象的发生。 3.3 加强对补排水均衡方面的控制 为了有效地解决循环水结垢问题，加强循环水硬度控制是一项重要措施。一般情况下，采用循环水均衡补排的方法，加强对循环水硬度和浓度的控制。排水的主要目的是控制循环水的硬度和浓度，避免循环水硬度高、浓度倍数大的问题。 另外，为了有效地管理循环水系统，必须采取措施加强对其施工过程和现场的控制，并在此基础上，对循环水系统的现场管理和日常清洁工作进行了认真的做好，特别要注意一些藻类和沉积物堵塞水处理设备，对循环水系统的影响。 4结语 综上所述，加强循环水防垢技术的分析，对我国水处理装置的发展起到了重要作用，也给人们的生产生活带来了许多便利，但目前，我国水处理装置在循环水处理中，其结垢现象仍然严重影响着设备的运行，给循环水工作带来不便，因此，我们需要加大研究力度，找出更好的方法来加强对循环水结垢问题的控制，从而更好地提高人民的生活水平，促进我国经济的发展。 参考文献 [1]王盛麟.工业循环水处理技术改进措施 [J]. 化工管理，2017(16):143. [2]聂宏元，彭卫，张磊，等.炼油厂循环水换热器结垢腐蚀现状及原因分析 [J]. 石油知识，2007（5）：24.
中国石油大学（北京）现代远程教育毕业设计（论文） 三元复合驱集输系统结垢规律分析 及防腐技术研究 姓名：朱光旭 学号：920579 性别：男 专业: 石油工程 批次：1203 学习中心：吉林松原奥鹏 指导教师：郭小哲 2014年10月16日
三元复合驱集输系统结垢规律分析 及防腐技术研究 摘要 在三元复合驱（ASP）驱油的过程中，碱与油藏中的一些岩石矿物质发生反应，在采出液进入地面集输系统后，由于掺水伴热，破坏了原来体系平衡使得体系中的硅、泥沙、原油中的胶质沥青质等重质成分析出，沉积在集输管道，造成管道堵塞，给油田生产带来困难。集输系统沉积物质地松软，与粘泥相似，不同于垢的坚硬，遇酸不分解，沉积速度快，难于清除。本文通过对三元复合驱集输系统沉积物的成分和采出液水质进行分析，得出了碳酸盐和硅酸盐的沉积规律，研究开发了一种含有羧基、羟基、膦基、磺酸基和氨基的多功能基团分子抗沉积剂。结果表明对硅酸盐沉积物的防垢率均在80%以上，且防垢率随温度的升高而降低。 关键词：三元复合驱；集输系统；防垢；沉积物
目录 第一章概述 (1) 1.1油田采油技术现状及研究发展的方向 (1) 1.2三元复合驱技术研究发展现状 (2) 1.3三元复合驱油过程中存在的问题 (3) 1.4研究的目的意义及内容 (3) 第二章沉积物的沉积机理及危害 (5) 2.1沉积物产生的原因 (5) 2.2沉积物的沉积机理 (5) 2.3沉积物的危害 (6) 第三章三元复合驱中沉淀物分析及结垢规律研究 (8) 3.1三元复合驱集输系统沉积物分析 (8) 3.2三元复合驱采出液水质分析 (9) 3.3沉积规律研究 (10) 第四章除垢及防垢技术的研究 (13) 4.1除垢技术 (13) 4.2防垢剂及防垢机理 (15) 4.3本章小结 (16) 第五章结论 (18) 参考文献 (19) 致谢 (20)
循环水结垢原理及处理方法 一.结垢原理 1.一般解释 冷却水中溶解有各种盐类，如碳酸盐、碳酸氢盐、硫酸盐、硅酸盐、磷酸盐和氯化物等，它们的一价金属盐的溶解度很大，一般难以从冷却水中结晶析出，但它们的两价金属盐（氯化物除外）的溶解度很小，并且是负的温度系数，随浓度和温度的升高很容易形成难溶性结晶从水中析出，附着在水冷器传热面上成为水垢。如冷却水中的碳酸氢根离子浓度较高，当冷却水经过水冷器的换热面时，受热发生分解，发生如下反应： Ca(HCO3)2→CaCO3↓+ H2O + CO2↑ 当冷却水通过冷却塔时，溶解于水中的二氧化碳溢出，水的pH 值升高，碳酸氢钙在碱性条件下发生如下反应： Ca(HCO3)2+ 2OH- →CaCO3↓+ 2H2O + CO32-难溶性碳酸钙可以是无定型碳酸钙、六水碳酸钙、一水碳酸钙、六方碳酸钙、文石和方解石。方解石属三方晶系，是热力学最稳定的碳酸钙晶型，也是各种碳酸钙晶型在水中转变的终态产物。 2.碳酸钙的溶解沉淀平衡。 碳酸钙的溶解度虽然很小，但还是有少量溶解在水里，而溶解的部分是完全电离的。所以在溶液里也出现这样的平衡： Ｃａ2++ＣＯ3 2-CACO3(固)
在一定条件下达到平衡状态时〔Ｃａ2+〕与〔ＣＯ32-〕的乘积为碳酸钙在此条件下的溶度积K SP，为一定值。 若此条件下〔Ｃａ2+〕×〔ＣＯ32-〕＞K SP时，平衡向右移，有晶体析出。 若此条件下〔Ｃａ2+〕×〔ＣＯ32-〕＜K SP时，平衡向左移，晶体溶解。 注：实际情况下〔Ｃａ2+〕×〔ＣＯ32-〕值称为K CP 二.抑制为结垢的方法 (一)化学方法 1.加酸: 目的:降低水的PH值,使水的碳酸盐硬度硬度转化重碳酸盐硬度. 优点:费用较小 缺点:不易控制、过量会产生腐蚀的危险、有产生硫酸钙垢的危险. 2.软化 目的:降低水中至垢阳离子的含量 优点:防止结垢效果好 缺点:操作复杂、软化后水腐蚀性增强. 3.加阻垢剂: 目的:使碳酸钙的过饱和溶液保持稳定。 优点:防垢效果好、具有缓蚀作用、针对性强. 缺点:药剂一般含磷,对环境保护造成压力. (二)物理方法