论文部分内容阅读
国内外注气驱油提高采收率是油田三次采油的主攻方向,迄今为止,有3%的世界原油产量由注气提高采收率获得,CO2驱会引起金属管道设备严重的腐蚀和结垢问题,造成巨大的经济损失,因此,研究CO2驱采出水中碳酸钙的结垢机理及预测模型,可为CO2驱技术应用提供理论和技术支持,具有重要的理论和实际应用意义。本文主要从化学热力学、结晶动力学及流体动力学几个角度,研究了碳酸钙的结垢机理及趋势,并结合原子力显微镜AFM技术研究流体力学条件下碳酸钙的结垢趋势,结果表明,成垢离子浓度、温度、压力、pH及盐效应都对碳酸钙结垢过程有很大影响,且温度和压力是主要影响结垢过程的因素。流速实验表明,流速低于0.9m/s时管线内流动状态从层流到湍流的过渡,此流速范围内基体材料晶核生长速率相近,当流速进一步增加到时,由于流体的冲刷破坏减少了材料表面成核的几率,而在实验速度范围内1.5 m/s时处于一种过渡状态,此时晶核生长和流体的冲刷破坏达到动态平衡。75℃,1.97m/s及井底低流速下最容易形成致密的垢层,形成稳定垢层需要的时间为900s。此外,还建立了结垢预测模型,指导现场防垢工作。在模拟油田产出水环境中,鼓空气条件下,选用Q235钢片,研究了一系列不同的时间,温度条件下钢片腐蚀结垢后的电化学阻抗谱图,并结合微观形貌分析比较,结果表明由于结垢产物的疏松多孔加剧了基体的腐蚀,而50-60℃时,会有一个突变点,此时垢层致密,对金属基体有一定的保护作用。在原始油田产出水环境中,鼓N2条件下,Q235钢形成的垢层都很致密,且随着温度的升高,腐蚀变严重,结垢产物对金属基体甚少保护作用,50℃时,结垢最致密,腐蚀也较均匀,为突变点,此时垢层对基体有一定的保护作用。高温高压条件下,N80钢腐蚀严重,结垢产物的增多和不致密只会给基体腐蚀带来更多的渗透通道,加速基体的腐蚀。缓蚀剂HGS-9BS对N80钢有良好的缓蚀效果,同时,它还能改变碳酸钙垢的晶型,使其成为更容易从基体表面脱落的形状,在一定程度上能够起到除垢的效果。