二氧化碳驱采出水中结垢机理研究

摘要

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1.5m/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。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪 论

2 实验方法及原理

3 结垢机理研究结果

4 碳钢表面结垢受腐蚀的影响

5 全文总结

致 谢

参考文献