【摘要】：目前我國大部分油田均采用注水采油技術(shù)作為提高原油采收率的主要手段,隨著含水率不斷增加,地層水礦化度不斷提高,地面集輸管線的結(jié)垢問題日趨嚴重。為解決結(jié)垢問題,國內(nèi)外廣泛使用性能優(yōu)異的玻璃鋼復(fù)合管取代傳統(tǒng)鋼管,然而,在油田復(fù)雜環(huán)境服役過程中,玻璃鋼管依然出現(xiàn)了結(jié)垢現(xiàn)象。目前,國內(nèi)外均缺乏關(guān)于玻璃鋼管結(jié)垢的影響因素研究和機理分析。因此,本文首先調(diào)研了國內(nèi)外關(guān)于管材結(jié)垢研究的文獻、著作,掌握了管材結(jié)垢的研究方法,明確了目前管材結(jié)垢研究工作的不足,并在此基礎(chǔ)上創(chuàng)新性的自研自制了可模擬真實流動環(huán)境的動態(tài)循環(huán)結(jié)垢裝置,針對新疆某油田實際工況條件,開展了玻璃鋼管結(jié)垢機理研究,主要研究內(nèi)容包括:(1)進行了新疆某油田地層水水質(zhì)及垢物物相組成分析,得到了模擬礦化水配置方案;基于新疆某油田實際工況,以國內(nèi)外現(xiàn)有結(jié)垢機理分析了該油田玻璃鋼管線結(jié)垢原因;分析了玻璃鋼管成分特性,為開展后續(xù)研究奠定理論基礎(chǔ)。(2)開展了玻璃鋼靜態(tài)結(jié)垢實驗研究。首先進行了玻璃鋼管水侵蝕實驗,得出玻璃纖維水解和環(huán)氧樹脂溶脹作用對結(jié)垢影響極小的結(jié)論;然后采用靜態(tài)法模擬玻璃鋼管結(jié)垢,綜合分析宏觀和微觀測試結(jié)果,得出了靜態(tài)環(huán)境下溫度、時間、材質(zhì)粗糙度和表面自由能對玻璃鋼管結(jié)垢的影響規(guī)律,解釋了油田玻璃鋼管線前半段易發(fā)生結(jié)垢的原因;同時,對比了玻璃鋼與13Cr在相同工況條件下的結(jié)垢量,分析了表面特性對其的影響,為油田集輸管線選材提供了科學(xué)依據(jù)。(3)研制了動態(tài)循環(huán)結(jié)垢模擬裝置。基于油田運行參數(shù),運用相似原理,即保證模型與原型的幾何相似、運動相似和動力相似,自研自制了可模擬真實管流環(huán)境下的動態(tài)循環(huán)結(jié)垢裝置;該裝置核心包含兩個測試管段及控制監(jiān)測系統(tǒng),通過對流體溫度與壓力、流速、管材材質(zhì)、壁溫差的控制,真實模擬油水管流環(huán)境,實驗所得數(shù)據(jù)能準確并有價值地描述對應(yīng)原型的結(jié)垢現(xiàn)象,以此建立的結(jié)垢模型真實可靠。(4)開展了玻璃鋼動態(tài)結(jié)垢實驗研究。利用該裝置第二測試管段開展了玻璃鋼管動態(tài)循環(huán)結(jié)垢實驗,得到了溫度、時間和實際流速對結(jié)垢的影響規(guī)律,并以灰色關(guān)聯(lián)理論分析了溫度、流速對玻璃鋼管結(jié)垢的關(guān)聯(lián)性,針對現(xiàn)場提出了抑制結(jié)垢的控制措施;此外,明確了 Mg~(2+)和Fe~(2+)的離子濃度對污垢形成的影響規(guī)律,并定性地分析了其影響機理。(5)定量地分析了 Mg~(2+)和Fe~(2+)離子濃度對污垢的影響機理�；趧討B(tài)實驗研究結(jié)果,利用Materials Studio(MS)軟件的CASTEP模塊,根據(jù)方解石晶體結(jié)構(gòu),建立了Ca_(6-x)Mg_x(CO_3)_6和Ca_(6-x)Fe_x(CO_3)_6結(jié)構(gòu)模型,計算了其彈性性質(zhì)參數(shù),得到了 Fe~(2+)和Mg~(2+)離子濃度對促進文石、強化方解石的影響程度,據(jù)此針對現(xiàn)場提出了阻垢劑選用方法,從而通過控制金屬離子濃度達到抑制結(jié)垢的效果。通過以上研究,得到了溫度、流速、金屬離子濃度等因素對玻璃鋼管結(jié)垢的影響規(guī)律,明確了玻璃鋼管結(jié)垢機理,提出了適用于油田現(xiàn)場的抑制結(jié)垢措施,有助于增強玻璃鋼集輸管線運行的安全性、穩(wěn)定性,提高油田生產(chǎn)效益。
【圖文】：

圖１－２技術(shù)路線圖逡逑

圖２－１玻璃鋼管清管垢樣ＸＲＤ圖譜逡逑分析ＸＲＤ圖譜，，得出垢物主要由大量的碳酸鈣和極少量的碳酸鎂組成；與碳酸鈣逡逑
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TE988

【參考文獻】

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本文編號：2587564