文档介绍：毕业论文
油田结垢原因及其防垢研究
毕业设计〔论文〕原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人郑重承诺：所呈交的毕业设计〔论文〕，是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知
1．21单一的碳酸钙垢预测技术
油气田进入开发中后期为了提高采收率，普遍采用注水采油、排水采气等新工艺，油田水往往造成地层、油套管、井下和地面设备及集输管线结垢。结垢影响油气田的正常生产，甚至带来很大的经济损失。如果能准确预测油气田的结垢趋势、结垢部位，就能合理地采取相应措施，国内外在防垢研究方面取得了飞速的进展，下面对国内外防垢技术进行总结。
一、Davis-Stiff饱和指数法
早在1936年朗格利尔(Langlier)根据碳酸钙的溶解平衡原理提出了有名的饱和指数法[21]。后来，Davis和Stiff将这一指标应用到油田，该方法主要考虑了系统中的热力学条件。预测公式为：
SI=pH-pHs=pH-(K+pCa+pAlk)〔1-12〕
式中：SI为结垢指数；pH为系统中实际的pH值；pHs为系统中CaCO3到达饱和时的pH值；K为修正系数，是含盐量、水组成和温度的函数，由离子强度与水温度关系曲线查得。
判断标准：假设SI<0，不结垢；SI=0处于平衡状态；SI>0有结垢趋势。
pCa为Ca离子浓度(mol/L)的负对数，pCa2+=-lg[Ca2+]-1；pAlK为总碱度〔mol/L〕的负对数，pAlK=lg(2[CO32-]+[HCO3-])-1。
由于该方法为一般经验式，方便简单，故应用较为广泛。目前许多科技人员仍利用这种方法来判断油气田结垢趋势。饱和指数法仅考虑热力学条件，因此预测的结果与实际情况相差较大。
二、Ryznar稳定指数法
其后，罗兹那(Ryznar)根据饱和指数的含义，对各种水的实验资料和给水系统的实际情况及运行结果进行总结，提出了稳定指数概念[22,23]。预测方程式如下：SAI=2pHs-pH=2(K+pCa+pAlK)-pH〔1-13〕
判断标准：SAI>6，无结垢趋势；SAI<6，有结垢趋势；SAI<5，结垢严重。
用罗兹那稳定指数计算值来指示碳酸钙的结垢倾向，同时也反响了水质的稳定性，适用于高矿化度、高pH值的地方。中原油田以Ryznar指数为根底结合实际情况，综合考虑热力学、动力学、高矿度因素，建立了中原油田污水碳酸钙倾向预测模型。缺点是只考虑了碳酸钙一种物质的溶解平衡，而且在油田水处理系统中有着许多不同的温度区域，所以也不可能存在全系统的碳酸钙溶解平衡。
三、苏联饱和系数法
该方法根据碳酸盐溶解平衡及热力学溶度积原理，提出了一套溶液离子结垢倾向的计算方法，预测方程为：
S=PCaCO3/LCaCO3 〔1-14〕
式中：S为CaCO3的饱和系数；PCaCO3为所研究水的CaCO3的溶度积；LCaCO3为系统中CaCO3与相应的碳酸盐化合物呈动态平衡时的热力学溶度积，在温度与压力下为常数。
此方法主要用于油藏含水区域内CaCO3的预测，通过实践认为，该方法较之Ryznar指数方法更接近矿场实际情况。由于该方法预测部位存在局限性，不能较为准确地预测井筒、集输管聚集换热设备处结垢倾向，因此目前很少采用。
四、Vetter等的预测方法
Vetter等针对碳酸钙垢，提出了一种新的预测方法。该方法考虑了更多的热力学、化学动力学、流体力学，油气水三相的P-V-T特性及流量，CO2含量、分压及与盐水的反响，CO2分配，井下参数等因素，并建立碳酸钙沉淀模型的状态方程和计算方法，其预测结果更接近油田实际情况。但该方法比较复杂，理论计算较多，油田工作者使用困难，不易推广。建议对于结垢因素进行综合研究，分清影响结垢倾向的主要因素和次要因素，对于预测模型进行必要的简化。
五、John预测方法
对于高温、高压的原油集输密闭系统，用一般的预测方法来判断其结垢倾向时受到条件的限制。例如：在高温状况下，用饱和指数法预测结垢倾向，就会出现修正系数K值因高温无法查到，使得结垢预测产生误差。1982年，John等提出了一个高温、高压下碳酸钙饱和度的计算公式，为注水掺热系统结垢预测提供了有效的方法。判断准那么是依据John公式计算结果，当计算值为正时，那么有结垢倾向；如为负，那么为溶解倾向。由于化学动力的原因，有些饱和水会结垢，有些那么不一定结垢，因此该法判断结垢趋势时可能有些误差。

一、Skillman热力学溶解度法预测硫酸钙
1969年Skillman等考虑了热力学因素及溶解平衡原理，提出了热力学溶解法来预测的结垢趋势，其表达式为：