油田联合站注水泵结垢成因研究

张健 李芮 王光宇（中国石油玉门油田分公司老君庙采油厂联合站，甘肃 酒泉 735200）

油田联合站注水泵结垢成因研究

张健 李芮 王光宇（中国石油玉门油田分公司老君庙采油厂联合站，甘肃 酒泉 735200）

为了更好的优化油田的工作质量，本文以老君庙采油厂联合站4#注水场为例，探讨注水管线、注水泵内发生结垢的主要成因，并提供有效的处理措施，为今后相关工作人员提供理论参考依据。

油田注水；注水泵；结垢；成因

伴随着社会的不断发展，对于油类能源资源的需求量也在不断提升，间接提高了对采油效率的要求。但是，因为投入使用时间较长的因素影响，导致当前许多采油厂注水站注水泵存在严重的结垢问题，对油田的开发与油气的生产有着明显的影响。对此，探讨油田注水站注水泵结垢成因具备显著现实、经济意义。

1 油田注水站注水泵结垢简介

在油田注水站投入使用之后，在较长的一段时间后注水泵出现注水管线压力明显上升，通过对问题的分析，逐一排查后，将注水泵拆开发现其存在明显的结垢问题。注水泵由于结垢的影响，必须经常进行拆卸清洗工作，而经常性的拆卸很容易影响注水泵的使用寿命。因此，对注水站注水泵结垢的主要成因进行分析，采取有效措施，从而预防和杜绝结垢问题的发生有着重要的意义。

2 结垢样品分析方法

对4#注水站注水泵结垢样品的定性分析发现，结垢中含有一定含量的石油类、碳酸盐类有机物，铁化合物微量存在。为了更好的明确垢样的主要成分，在采样定性分析的基础上，对注水泵结垢的样品给出了定量的分析。结果显示，结垢样品中不含硫、有磁性物质颗粒，酸不容物的浓度为18.65%，水分含量浓度为0.65%，有机质含量的浓度为22.37%，水中的可溶物含量浓度为5.00%；烧失量（800℃，2h）浓度为48.41%，烧余物中，CaO浓度为78.19%，P2O5浓度为21.81%。除此之外，为了更好的明确泵结垢的主要原因，对注水泵前后分别进行了两次水质分析。

3 结垢样品分析结果

在结垢成分当中，石油类物质含量最多的是有机物，通过结垢样品定量分析数据，发现水当中CaCO3的含量最高，能够达到72%，其次是有机质的含量，能够达到22.37%，再次是P2O5含量，能够达到11.25%。由此可见，注水泵的结垢样品当中碳酸钙的含量相当高。另外，注水泵样品当中混杂了一部分石油类的有机质。对此，注水泵结垢的主要成分应当是以碳酸盐沉淀为主的结垢物质。

通过对注水泵的水质分析发现，注水泵前后的水质PH值均为7.8，变化不明显，呈现弱碱性，其矿化度明显超过8000mg/ L，成垢之后的离子浓度相对较高。碳酸盐结垢趋势主要是借助饱和指数法与稳定指数法来进行分析和判断。最终发现，在注水泵之后，通过饱和指数法发现，SI含量为1.21%，存在结垢的可能；通过稳定指数法发现，SAI为5.79，同样存在结垢的可能。另外，在注水泵之前，饱和指数法发现，SI含量为0.92%，存在结垢的可能，而稳定指数法结果中SAI为6.36，并不存在结垢的可能。对此，注水泵之后的水质存在碳酸盐结垢的可能，而在注水泵之前的水质检测结果中，碳酸盐结垢趋势有明显的降低。另外，通过硫酸盐结垢趋势的分析发现，在注水泵之前与之后，其浓度积分别为1.29×10-3与1.48×10-3，均不存在结垢的趋势。

从结垢样品当中可以发现，注水泵的结垢主要成分是以碳酸盐沉淀为主，从水质分析的结果而言，注水泵之前的水质存在碳酸盐的结垢趋势，而注水泵之后的水质碳酸盐结垢趋势存在明显的上升。注水泵前后的水质均不存在硫酸钙的结垢可能。这也直接证明注水泵之前的水质已经存在碳酸盐的结垢问题，而水中已经悬浮了一部分的碳酸盐沉淀物。在注水泵的中间部位，一方面存在更多的碳酸盐沉淀物，另一方面因为各种原因导致碳酸盐沉淀在这一部分并结垢。在体系当中二氧化碳的分压提升、PH值提高、成垢之后例子浓度提升的情况下，水中的溶解CO2浓度会提升，此时H+的浓度会降低，Ca2+浓度会提高，最终生成过多的碳酸钙沉淀物，导致结垢问题的发现。在整个生产体系中，温度上升时，溶液当中的各种离子浓度会提升，这也间接的推动者碳酸钙沉淀物的生成。对此，在注水泵的上游管线中借助二氧化碳分压、成垢离子浓度、PH值以及温度四项指标的检测可以明确碳酸钙沉淀的主要原因。

4 结语

综上所述，通过本次研究，总结出以下三点结论与建议：1、注水泵在注入水之前如果水质存在异常，很容易形成碳酸盐的结垢问题，注水泵中存在碳酸盐垢的成分。对此，需要在是注入水之前对水质进行严格控制；2、通过研究发现，可以在注水泵的上游管线位置从二氧化碳分压、成垢离子浓度、PH值以及温度四项指标的检测来探讨碳酸钙沉淀的形成原因，并在具体的位置上添加碳酸盐结垢的阻垢剂，以此解决结垢问题；3、对于注水泵当中已经存在的垢，可以采用相应含量的稀酸溶液进行浸泡，虽然这种方式能够有效解决结垢问题，但是长时间使用会影响注水泵的使用寿命。

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[2]黄雪松,郭学辉,宋继宇,刘爱双,石伟,候莹.中原油田注入水水质改性效果及结垢可能性研究[J].油田化学,2001,02:132-135.

张健（1975-）男，汉族，甘肃金塔人，助理工程师，主要从事原油处理、储输及设备管理工作。