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随着弱碱三元复合驱在大庆油田的应用与发展,结垢问题已经成为影响油田生产效率的主要问题之一。集输系统作为地面设施的核心,其良好的运行状态是保证油田生产效率的关键。集输管线结垢不仅会使流体阻力加大,能耗增高,甚至阻塞管路影响正常生产。因此研究弱碱三元复合驱集输流体的结垢特征及适用的防除垢剂具有重要意义。本文主要研究内容及结论如下:1.采用ICP和滴定的方法对弱碱三元复合驱块采出液和掺水水质进行分析,确定采出液和掺水水质平均pH为8.25,集中分布在7.75~8.75之间。主要成垢离子为Ca2+、Mg2+、Ba2+和CO32-,成垢阳离子中Ca2+浓度最高,平均浓度分别为47.95mg/L,CO32-平均浓度为215.95mg/L,而且流体中HCO3-浓度较高,平均浓度为2602.09mg/L。通过饱和指数法(SI)和稳定指数法(SAI)对典型采出液和掺水碳酸钙结垢趋势进行预测,表明流体具有明显的碳酸钙结垢趋势。采用XRF、XRD和扫描电镜等技术手段对弱碱三元复合驱块集输系统典型部位垢质进行了分析,垢质主要成分为碳酸盐,硅铝酸盐含量较低,其中碳酸钙含量大于50%,碳酸钙晶型主要为方解石。2.模拟弱碱三元复合驱集输流体组成,研究系统pH、温度、聚丙烯酰胺浓度、石油磺酸钠浓度、矿化度以及掺水比例对体系结垢的影响。实验结果表明,体系中Ca2+和Ba2+优先结垢,Mg2+基本不结垢,流体中Ca2+浓度比Ba2+浓度高的多,研究流体Ca2+结垢具有代表性。系统pH、温度对结垢具有明显的促进作用,当pH<8.25时,结垢较为缓慢,当系统pH>8.25时,结垢速度明显加快,现场应采取适当的防垢措施。当温度小于45℃时结垢速率较为缓慢,温度大于45℃时,结垢速率逐渐增加,掺水管线中掺水温度约为60℃,结垢速率较快,应采取相应的防除垢措施。体系中的聚丙烯酰胺、石油磺酸钠和矿化度对结垢具有抑制作用,聚合物是抑制体系结垢的主要因素。掺水比例对流体组成影响较小,但对流体温度影响较大,提高掺水比例有利于系统结垢,现场应根据实际情况适当减少掺水量或适当降低掺水温度。3.以马来酸酐(MA)、丙烯酰胺(AM)和丙烯磺酸钠(SAS)为单体,以H2O2-NaH2PO2为引发体系,合成了含膦MA-AM-SAS三元共聚防垢剂,通过正交实验确定了最佳合成工艺,对防垢性能及与破乳剂的配伍性进行了评价。结果表明,防垢剂最佳合成条件为n(MA):n(AM):n(SAS):n(NaH2PO2)=1:0.5:0.2:0.6,H2O2用量为单体总质量20%,H2O2滴定时间为50min,反应温度为105℃,反应时间为3h。MA-AM-SAS三元共聚防垢剂具有良好的耐温、耐碱性,弱碱体系Ca2+浓度为140mg/L时,防垢率仍大于90%,与非离子破乳剂具有良好的协同作用。当防垢剂浓度为40mg/L时,对弱碱三元复合驱现场集输流体的防垢率大于90%,适合现场应用。4.碳酸盐除垢剂的配方为20%DA螯合剂,0.2%AE-2渗透剂和3%F-1分散剂。实验表明除垢剂最佳除垢条件为除垢温度55℃,除垢剂浓度50%,除垢时间大于16h,对现场碳酸盐垢质的溶垢率达到90%以上。除垢剂对A3钢腐蚀速率为0.0042g/(m2·h),基本无腐蚀。