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三元复合驱油技术作为一种重要的三次采油技术,能够大幅度提高原油采收率。但是三元复合驱给注采系统带来了严重的结垢问题,导致产油效率大幅度下降。并且结垢现象伴随着原油生产的整个过程,已经严重限制了三元复合驱采油技术的推广。针对大庆油田采油现场实际情况,乳状液环境是形成碳酸盐垢的重要场所,并从结晶角度,研究碳酸盐微观结垢过程及其影响因素,才能从本质上了解碳酸钙的形成机理。因此,本论文以碳酸钠和氯化钙为原料,首次以原油和煤油为油相,模拟三元复合驱采出液的O/W乳状液环境,控制反应的p H值不变,研究O/W型乳状液中重烷基苯磺酸盐(HABS)和部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)对生成碳酸钙晶体结构及形貌的影响。采用FTIR、XRD分析方法对碳酸钙的晶型进行表征,采用SEM对碳酸钙的形貌进行表征,并结合热重曲线确定碳酸钙晶型及形貌的影响因素,结晶及转化过程,微观结构的变化规律。研究结果如下。1.煤油乳液体系:固定HABS浓度600 mg/L和HPAM浓度200 mg/L,0%、15%、25%和50%的煤油乳状液体系下,随反应时间增长(10 min-2 h),球霰石含量由78.5%减少到了54.3%;煤油的比例增加,球霰石含量78.5%增加到93.7%。25%煤油O/W乳状液,HABS浓度为200 mg/L-1000 mg/L,球霰石含量由23.3%增加到了76.3%。HPAM浓度为100 mg/L-500 mg/L时生成方解石和球霰石的混合相,球霰石的含量由32.5%增加到了78.3%。以上条件下(除煤油体积增加外)球霰石的晶胞参数a和Ca-O键长增加。模拟地层温度45℃,反应时间10 min增加到2 h生成的文石含量由85.6%减少到了0;反应温度由35℃升高到85℃生成的文石含量由0增加到了93.5%。温度升高(35-85℃),有利于离子扩散生成高温稳定的文石相,但由于HABS的疏水基团和油相的空间位阻以及HABS中的-SO3-与Ca2+的静电作用,延缓了文石晶核的生长速度,改变了碳酸钙原有晶格振动平衡位置,导致文石微观晶体结构发生畸变,形成表面粗糙粒径减小的文石碳酸钙。2.原油乳液体系:模拟地层温度45℃,5%、15%和25%的O/W乳状液体系下,随HABS的浓度由200 mg/L增加到800 mg/L,球霰石含量增加,方解石含量减少。25%原油O/W乳状液体系在HABS浓度为600 mg/L时,反应1 h,球霰石含量100%。HABS的浓度为600 mg/L和HPAM浓度为200 mg/L,反应2 h,稳定的球霰石相碳酸钙。HABS中的SO32-会与Ca2+形成络合物HABS(SO32-)Ca,HPAM含有多个配位键其中的COO-会与Ca2+形成络合物HPAM(COO-)Ca,同时原油和添加剂的存在增加了空间位阻,三者的共同作用下延缓了球霰石的转化,稳定了球霰石。同时球霰石的晶胞参数a和Ca-O键长增大。本文的研究结果为三元复合驱油体系中碳酸钙垢的形成过程提供了科学依据,为从根源找到防止三元复合驱驱油过程中产生结垢的方法,为有效采取治理措施提供理论上的指导,对提高油田生产效率提供技术支持。