井矿盐注、采卤管道结垢的影响因素及阻垢剂遴选

摘要

针对中石化江汉油田分公司盐化工总厂（以下称盐化工总厂）注、采卤管道严重结垢的问题，本文系统研究了盐化总厂垢样特征和注水、采出卤水水样中构晶离子的特点和水样碳酸钙垢和硫酸钙垢的结垢趋势，并据此探讨了上述两类垢型的水体各自的阻垢措施和条件，为其管道的阻垢技术提供了基础依据。该研究成果不仅对盐化工总厂的注、采卤管道的阻垢技术具有重要应用价值，而且对其他类似生产系统的阻、除垢也具有重要的参考价值。 采用X射线衍射技术对盐化工总厂的注、采卤管道的4种垢样进行分析，分析结果为：（1）注水管道垢样以方解石型碳酸钙为主体，混有石膏、岩盐，含有极少量氧化硅和重晶石。（2）采卤管道垢样主要是石膏型硫酸钙。用化学分析和仪器分析方法系统研究了盐化工总厂注水、采出卤水水样的水质特征和成分，水样分析结果显示注水水样有生成碳酸钙垢和硫酸钙垢的可能，采出卤水水样有生成硫酸钙垢的可能。 用饱和指数法和稳定指数法分别对注水水样进行了碳酸钙垢结垢趋势预测，得出注水水样有碳酸钙垢结垢趋势。用饱和系数法分别对注水水样和采出卤水水样进行了硫酸钙垢结垢趋势预测，得出注水水样和采出卤水水样都有硫酸钙垢结垢趋势。 依据水样分析结果和难溶盐溶解规律，研究了NaCl浓度、温度等对硫酸钙和碳酸钙溶度积(Ksp)的影响规律。 以盐化工总厂垢样和注水、采出卤水水样的分析结果为依据，结合文献资料得出对水样进行预处理，结合注水水样pH值调整，可以在不腐蚀管道的情况下阻注水管道中碳酸钙垢的生成；对水样进行预处理，结合遴选出的对硫酸钙垢的阻垢效率较高的ZC-1阻垢剂，可以阻采卤管道中硫酸钙垢的生成。探究ZC-1阻垢剂使用条件为：钙离子浓度为0.01442mol·L-1，阻垢剂用量为20mg·L-1，较高的保温温度，阻垢剂与结垢水体接触时间为25h，pH值不做调节。最后研究了该阻垢剂在实际水样中的阻硫酸钙垢的阻垢效率。

目录

声明

第一章 前言

1.1 选题背景及意义

1.2 管道结垢机理及影响因素

1.2.1 管道结垢机理

1.2.2 管道结垢的影响因素

1.3 管道结垢判定——结垢趋势预测

1.3.1 碳酸盐垢的结垢趋势预测

1.3.2 硫酸盐垢结垢趋势预测

1.3.3 混合垢的结垢趋势预测

1.4 管道阻、除垢方法

1.4.1 化学阻、除垢方法

1.4.2 物理阻、除垢方法

1.4.3 工艺法

1.5 阻垢剂的研究发展

1.5.1 阻垢剂阻垢机理

1.5.2 阻垢剂种类

1.6 阻垢剂阻垢性能的评定方法

1.6.1 静态阻垢法

1.6.2 动态模拟阻垢法

1.6.3 仪器观察法

1.7 本文主要研究内容

1.7.1 垢样、水样分析

1.7.2 结垢趋势预测

1.7.3 难溶盐结垢影响因素的研究

1.7.4 阻垢剂的遴选及阻垢条件的选择

第二章 实验仪器、试剂与样品

2.1 主要仪器

2.2 样品和主要试剂

2.2.1 实验样品

2.2.2 主要实验试剂

第三章 实验方法

3.1 垢样分析

3.2 水样分析

3.2.1 化学分析法

3.2.2 仪器分析法

3.3 水样中碳酸钙和硫酸钙垢的结垢趋势预测

3.3.1 水样中碳酸钙垢的结垢趋势预测

3.3.2 实际水样硫酸钙结垢趋势预测

3.4 硫酸钙溶度积的影响因素

3.4.1 纯水中温度对硫酸钙溶度积的影响

3.4.2 NaCl浓度对硫酸钙溶度积的影响

3.4.3 一定NaCl浓度下温度对硫酸钙溶度积的影响

3.5 碳酸钙溶度积的影响因素

3.5.1 纯水中温度对碳酸钙溶度积的影响

3.5.2 NaCl浓度对碳酸钙溶度积的影响

3.5.3 一定NaCl浓度下温度对碳酸钙溶度积的影响

3.6 阻垢剂的遴选

3.6.1 阻垢剂的筛选

3.6.2 标准方法评定阻垢剂的阻垢性能

3.6.3 标准方法评定复配阻垢剂的阻垢性能

3.7 阻垢剂阻垢条件的选择

3.7.1 模拟水样中阻垢剂阻垢性能评价

3.7.2 模拟水样中阻垢剂阻垢条件的选择

3.8 实际水样中阻垢剂的阻垢效率

第四章 样品分析结果与讨论

4.1 盐化工总厂注、采卤管道垢样及水样分析

4.1.1 垢样分析结果

4.1.2 水样分析结果

4.2 本章小结

第五章 水样碳酸钙垢及硫酸钙垢结垢趋势预测

5.1 注水水样碳酸钙垢结垢趋势预测

5.2 水样硫酸钙垢结垢趋势预测

5.2.1 注水水样硫酸钙垢结垢趋势预测

5.2.2 采出卤水水样硫酸钙垢结垢趋势预测

5.3 本章小结

第六章 难溶盐结垢的影响因素

6.1 硫酸钙结垢影响因素

6.1.1 纯水中温度对硫酸钙溶度积的影响

6.1.2 NaCl浓度对硫酸钙溶度积的影响

6.1.3 NaCl浓度不变，温度对硫酸钙溶度积的影响

6.2 碳酸钙结垢影响因素

6.2.1 纯水中温度对碳酸钙溶度积的影响

6.2.2 NaCl浓度对碳酸钙溶度积的影响

6.2.3 NaCl浓度不变，温度对碳酸钙溶度积的影响

6.3 本章小结

第七章 江汉油田管道硫酸钙垢阻垢剂遴选

7.1 阻垢剂初选

7.1.1 实验研究过程采用的阻垢剂

7.1.2 阻垢剂与水样配伍性

7.1.3 阻垢剂阻垢性能的初步评定

7.1.4 阻垢剂的复配

7.1.5 阻垢剂的确定

7.2 阻垢剂使用条件的确定

7.2.1 阻垢剂用量和水体钙离子浓度对阻垢剂阻垢效率的影响

7.2.2 温度对阻垢剂阻垢效率的影响

7.2.3 阻垢剂与结垢水体接触时间对阻垢剂阻垢效率的影响

7.3 本章小结

第八章 阻垢剂在实际水样中的应用

8.1 ZC-1在井口样中的阻垢效率

8.2 ZC-1在阀组间样中的阻垢效率

8.3 ZC-1对采出卤水水样pH值的影响

8.4 本章小结

结论

参考文献

致谢