油田污水结垢原因分析与有效控制对策

马敬超 马国颜 王明康

摘 要：污水结垢是油田开采过程中需要重点防治的问题，油田开采一旦出现污水结垢问题，将大大降低油田开采量，使正常的开采环节停止，严重的情况会导致油田停产，并且时刻损害油田开采器材，造成经济损失。污水结垢问题形成过程如下：油田开采物质从下向上运行，例如油、氣等物质，在上升的过程中，温度、压力等各项因素的快速变化，相互作用将形成无机盐类，也就是指污水结垢问题。由于污水结垢巨大的损害性，笔者积极总结相关实例以及信息，希望油田污水结垢问题能够得到有效治理，提升油田开采水平。

关键词：污水结垢;控制;方法;对策

随着改革开放的不断深入，国家建设步伐不断加快，石油作为重要的能源来源，地位愈来愈重要，并且人民生活水平不断提升，对能源的需求加强，而石油则是生活能源重要组成部分。石油专家研究发现，在油田不断开采，油井注水量不断上升，当油田开采活动深度进行时，井筒周围会生成垢状物质，此问题的出现对开采活动作用明显，甚至直接降低油田开采的效益。

1.污水结垢问题分析

1.1油田污水

油田开采并不是石油，而是经过处理后得到石油，油田采出液只有少部分是原油，而另外多部分则是水，原油提取后的水，就是所谓的油田污水。

1.2油田污水结垢

因为物质结垢过程是根究具体物质来说的，因此，油田污水结垢用根据其自身特点来说，而其主要有从以下两个方向解读：（1）同其他物理化学现象相同，水垢的产生是因为诸多外在的条件变化而导致。例如温度、压力等因素，原油稳定水离子状态迅速发生改变，其中结垢部分溶解度变化，出现化学现象——析出，相当于条件较多的结晶过程。（2）从微观来说，不同离子之间性质的不同导致水垢产生。简单来说，就是水中的垢成分因温度、压力等条件的迅速变化，溶解度而发生变化，水中溶解不下原油的垢量，然后发生结晶析出现象，也就是所谓的污水结垢问题。从上得知，油田污水条件的变化、相互作用时间、垢体溶解度等是污水结垢问题诱因，而垢体的溶解度是核心要素。

1.3油田污水结垢损害

污水结垢是油田开采过程中发生可能心极高的问题，油田开采一旦出现污水结垢问题，将大大降低油田开采量，使正常的开采环节停止，严重的情况会导致油田停产，并且时刻损害油田开采器材，造成经济损失。在实际情况中，污水结垢问题对油田开采活动的损害程度要严重于理论描述，由于全球油田开采活动中污水结垢问题出现频繁，笔者总结相关实例，以实际案例进行说明：某油井开采环境优良，在发生污水结垢问题之前日均开采量为500立方米，当污水结垢出现后，开采量迅速下降，最终日均开采量不足50立方米，油井开采方迅速进行除垢处理，问题达到较好解决，目前日均开采量达到800立方米;某油田发生污水结垢现象后日开采量达不到5吨，经过科学除垢后，日均开采量达到9.7吨，以上事例均能够说明污水结垢问题严重影响油田开采活动，直接阻碍油田开采效益。

2.控制污水结垢有效对策

方针措施的制定应从污水结垢的诱因出发，污水结垢问题发生主要因为盐类自身性质造成，并且总结整理导致污水结垢的因素，我们不难发现，油田污水组成以及性质最主要。实验研究表明，油田污水组成部分主要有：各种盐类，酸类以及氯化物，自身物质组成提供发生化学反应的各项物质，开采过程从下至上，各种外在条件的迅速变化导致其中各物质的平衡状态打破，然后相互作用，最终出现污水结垢问题。

2.1管控PH值

PH值是管控污水结垢现象的一个方法，当油田污水PH值下降时，油田污水组成部分溶解度将上升，但是同样有着不足，此方法对于盐酸垢作用微小，需要注意的是PH值不能盲目降低，因为过度降低会使油田污水产生腐蚀性，对油田开采活动同样不利。由于油田污水PH值要求范围极其微小，所有管控PH值的措施需要极高精准性，否则，管控油田污水PH值的方法不仅不能够起到预想效果，还会对油田开采造成消极影响。

2.2对水进行软化

软化操作针对油田污水，指降低其中钙以及镁的含量，甚至达到完全移除的效果，而降低其中溶解盐总量，甚至完全移除的操作被称作除盐操作。除盐操作是针对水离子进行的活动，降低其中阳、阴离子，甚至达到完全移除的效果，水中的阳离子与钙以及镁成正比例管理，所以除水离子的过程同样为除钙、镁离子的过程，由此看来，除盐操作与水软化操作有异曲同工之妙，不同的是软化操作方法更多，例如加热软化、化学软化等方法。

2.3避免不相容的水混合现象发生

结构现象的发生是因为两种以上的水的混合，且二者具有不相容的特性，当两种或者多种水相互混合，以水之间不相容为前提，则有极大可能性产生结垢现象，所以当水出现结构现象时，则将其视为不相容水的作用体现。由于注水井特点，注入水与地下水混合水平保持极低水平，所以因以上二者产生污水结垢问题可能性极小，在注水过程，可以进行合理选择，利用不易结垢水的特性，从而保证注入水状态稳定。

2.4添加阻垢剂

顾名思义，阻垢剂为阻碍污水结垢的试剂，作用原理是影响无机盐，或分散、或阻碍、或破坏等，避免无机盐在金属表面的沉积。此试剂的优点在于能够保持，甚至提升金属传热能力，避免对设备造成损害。阻垢剂种类多种多样，主要可以分为以下几类：有机磷系列阻垢剂、有机磷酸盐阻垢剂、聚羧酸类阻垢分散剂、复合阻垢剂、无机物阻垢剂。阻垢剂并不是特质某类试剂，而是一类名称的集合，加入此类试剂可以有效抑制甚至阻碍水垢产生，其工作效果明显，以下从两个方向介绍其工作原理：（1）影响晶体晶格是根本所在，当晶体混入杂质时，晶格随之形变，结构的变化导致受水流的作用加强，水能够将晶体携带走。（2）试剂中离子附着在晶核区域，对晶核造成影响，阻碍甚至打断其生长趋势。在实际现实中，添加阻垢剂是各个油田普遍使用的手段，根据相关数据表明，有机磷酸盐型以及低分子量聚羧酸型两种高效阻垢剂是当前销售额度最高的两种产品，受到消费者的检验以及证明。

2.5抑制油井中石蜡产生

由于原油内存在石蜡成分，外在条件的变化同样会使石蜡随着垢体的产生而形成，油井下方的布局更加剧石蜡沉积现象，对石油开采管道形成堵塞，随着时间的拉长沉积情况也不断加剧，直接导致石油输出效率，降低石油开采量，由此可见，抑制油井中石蜡产生也是改善油田沉积堵塞现象的有效手段，主要防蜡分为以下两种：（1）涂抹防蜡剂操作。防蜡剂工作主要依靠聚丙烯酸醋中的极性基团，此物质导致石蜡晶体外围产生电，电自身特性导致不同石蜡晶体间产生排斥，因此避免石蜡晶体间的集合现象，根据相关实验表明，防蜡剂效果极其明显。（2）利用化学进行放蜡操作。操作步骤如下：一是往井筒内部添加液体防蜡剂，对添加剂量进行严格把控，保持剂量在合理范围之内，二是每节油管连接处加装固体防蜡装置，原油进行输送过程中，通过此装置完成防蜡的操作，从而避免大面积蜡的形成。

3.结论与认识

步入新世纪以来，中国建设步伐不断加快，油井数量成井喷趋势，但是油田污水结垢现象同样呈现严重化倾向，结垢问题造成巨大经济损失，所以油田开采人员应加大此方面的关注力度，较好的解决油田结垢问题。

参考文献：

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