本文關(guān)鍵詞：邛西氣田采出水輸送管道結(jié)垢機(jī)理與預(yù)測(cè)方法研究

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【摘要】：邛西氣田各井場(chǎng)處于開(kāi)發(fā)的中后期階段,氣田產(chǎn)出水中含有高濃度的成垢離子。氣田產(chǎn)出水在輸送管道流動(dòng)的過(guò)程中,沿線溫度、壓力、流速和流動(dòng)環(huán)境等參數(shù)的變化破壞了先前各成垢離子穩(wěn)定的化學(xué)反應(yīng)平衡狀態(tài),使成垢離子之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成垢微粒,并結(jié)晶形成晶體被管壁所吸附形成垢,而垢的形成會(huì)導(dǎo)致管道和閥門(mén)的堵塞,嚴(yán)重影響了采出水輸送管道的安全和高效運(yùn)行。針對(duì)邛西氣田采出水輸送管道的結(jié)垢問(wèn)題,本文主要開(kāi)展了以下研究:(1)調(diào)查了邛西氣田采出水輸送管道分布情況以及現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行參數(shù),并采集了輸送管道的水樣以及垢樣。采用液相離子色譜儀對(duì)水樣進(jìn)行了分析,發(fā)現(xiàn)其含有較高濃度的HCO3-、SO42-Ca2+、Mg2+、Ba2+和Sr2+等成垢離子;采用掃描電鏡(SEM)、高溫失重法和X射線能譜分析(EDS)對(duì)垢樣的微觀形貌、垢樣的組成進(jìn)行了分析,發(fā)現(xiàn)垢樣中的主要成分為碳酸鈣,并含有少量的腐蝕產(chǎn)物;進(jìn)一步開(kāi)展了室內(nèi)結(jié)垢量靜態(tài)實(shí)驗(yàn)分析,得到其結(jié)垢量及不同溫度、壓力下的變化規(guī)律,為之后化學(xué)模型的設(shè)置提供依據(jù)。(2)以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),結(jié)合化學(xué)反應(yīng)機(jī)理、結(jié)晶動(dòng)力學(xué)理論和流體動(dòng)力學(xué)理論,研究了邛西氣田采出水輸送管道的結(jié)垢機(jī)理,并進(jìn)一步分析了管道結(jié)垢的主要影響因素。針對(duì)邛西氣田實(shí)際結(jié)垢情況,調(diào)研并分析了碳酸鈣垢的結(jié)垢趨勢(shì)預(yù)測(cè)模型,最終選擇Oddo-Tomson飽和指數(shù)法對(duì)邛西6井、12井和14井結(jié)垢趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)分析。針對(duì)該方法未考慮流速和流動(dòng)環(huán)境對(duì)結(jié)垢的影響,預(yù)測(cè)結(jié)果不夠準(zhǔn)確的問(wèn)題,研究采用了 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行結(jié)垢趨勢(shì)預(yù)測(cè)分析,預(yù)測(cè)結(jié)果表明,人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)采出水輸送管道的結(jié)垢趨勢(shì),克服了飽和指數(shù)法的局限性,為分析管道內(nèi)的結(jié)垢可能性提供了理論依據(jù)。(3)研究并分析了垢形成的過(guò)程以及垢顆粒在管道中的受力情況,為結(jié)垢速率預(yù)測(cè)模型提供理論依據(jù);建立了考慮化學(xué)反應(yīng)流動(dòng)的采出水輸送管道結(jié)垢速率數(shù)值模擬模型,對(duì)化學(xué)反應(yīng)模型進(jìn)行了選擇,并以結(jié)垢量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),計(jì)算化學(xué)反應(yīng)中特定的反應(yīng)速率常數(shù)k、正向反應(yīng)速率的指數(shù)因子A和溫度指數(shù)β。(4)基于以上研究成果,利用建立的采出水輸送管道結(jié)垢速率預(yù)測(cè)模型,采用邛西12井的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù),研究了 CaCO3顆粒在直管段、水平彎管、豎直彎管和球閥等處的運(yùn)移沉降規(guī)律以及其沉積量,并分析了上述各局部構(gòu)件中沉積量的主要影響因素及影響規(guī)律,并將模擬結(jié)垢量換算為現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際結(jié)垢層厚度,通過(guò)實(shí)際數(shù)據(jù)的對(duì)比,驗(yàn)證了該模型的可靠性,進(jìn)一步對(duì)邛西12井和邛西14井采出水外輸管道進(jìn)行預(yù)測(cè)和對(duì)比分析,驗(yàn)證了該模型的適應(yīng)性,并為采出水輸送管道清管方案的制定,提供新的理論依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TE832.2

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