DJ-1型動(dòng)態(tài)結(jié)垢評(píng)價(jià)儀
一、概述
油田水結(jié)垢是現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)中普遍存在的一大難題，結(jié)果是產(chǎn)生地層損害、阻流、設(shè)備磨損和垢蝕等，將嚴(yán)重影響生產(chǎn)，造成產(chǎn)量下降。國(guó)內(nèi)外由于油田水結(jié)垢而使原油產(chǎn)量損失和各種除垢作業(yè)造成的經(jīng)濟(jì)損失相當(dāng)大。放多油井是由于地層和井筒結(jié)垢而減產(chǎn)，甚至過(guò)早的報(bào)廢。因此，根據(jù)具體情況對(duì)油田水結(jié)垢的可能性及對(duì)垢程度進(jìn)行預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)進(jìn)而采取相應(yīng)的防冶措施，以減輕可消除由于對(duì)垢而造成的地層損害非常重要，防垢和除垢問(wèn)題已成為石油工業(yè)重要的研究課題之一。
產(chǎn)生對(duì)垢的主要原因，一是油田水中含有高濃度的易結(jié)垢的鹽離子，在采油過(guò)程中，由于地層壓力和溫度的變化打破了原先的物質(zhì)平衡而形成垢；二是由于將兩種或兩種以上不相容的水混合在一起，不同水中不同離子間的相互作用而生成垢，這后一種因素在注水開(kāi)發(fā)油田中尤為重要。為了弄清不同水源水的可混性以及防垢劑的評(píng)價(jià)篩選而開(kāi)展的相容性評(píng)價(jià)研究不僅為注水水源選擇和水質(zhì)控制提供依據(jù)，而且為研究水的結(jié)垢機(jī)理和除垢開(kāi)辟了途徑。
*相容性評(píng)價(jià)方法
目前，國(guó)內(nèi)外用于進(jìn)行相容性評(píng)價(jià)的方法主要有三種：
（一）計(jì)算機(jī)預(yù)測(cè)法
這種方法是根據(jù)油田水和將要注入的水的化學(xué)分析資料，應(yīng)用計(jì)算機(jī)程序模擬不同溫度、壓力及不同混合比的情況下，兩種或兩種以上水混合后的結(jié)垢趨勢(shì)及垢物特征。目前英國(guó)和美國(guó)經(jīng)過(guò)多年實(shí)踐已擁有各具特色的應(yīng)用軟件，國(guó)內(nèi)石油天然氣總公司北京勘探開(kāi)發(fā)科學(xué)研究院已引進(jìn)了這類軟件，正在針對(duì)我國(guó)情況進(jìn)行新的開(kāi)發(fā)性研究。但是，由于這種方法是近三、五年內(nèi)*的技術(shù)，加之地下油藏情況較為復(fù)雜，隨機(jī)因素較多造成計(jì)算機(jī)模擬與實(shí)際情況有一定偏差。因而，這種方法在現(xiàn)今仍只是一種理論上的預(yù)測(cè)方法。盡管如此，由于該方法可在短時(shí)間內(nèi)建立起各種條件實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，并給出結(jié)垢趨勢(shì)的預(yù)測(cè)結(jié)果大大縮短了經(jīng)實(shí)驗(yàn)尋找zui可能形成垢物沉淀的綜合條件的過(guò)程，還可逐一突出各因素的影響，對(duì)于指導(dǎo)進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)無(wú)疑是有突出的意義，所以越來(lái)越受到廣大科研人員的重視，這方面研究軟件的開(kāi)發(fā)也日漸深入。
（二）靜態(tài)試驗(yàn)法
靜態(tài)試驗(yàn)也稱“瓶試驗(yàn)”，即將油田水與將要注入的水按不同體積比在燒瓶?jī)?nèi)混合后，使其處于地層溫度下靜置若干時(shí)間后，目視觀察是否形成沉淀的一種簡(jiǎn)便，直觀的方法，這種方法由于沒(méi)有考慮壓力、流體流動(dòng)作用等影響。因此中是一種粗略的評(píng)價(jià)，只能定性，難以定量。這種方法不需要什么特殊的儀器、設(shè)備，是現(xiàn)場(chǎng)常用的方法。我國(guó)各陸地油田普遍采用這一方法，國(guó)內(nèi)也常用這種方法來(lái)檢驗(yàn)計(jì)算機(jī)預(yù)測(cè)結(jié)果的真實(shí)性。
比室內(nèi)條件試驗(yàn)更進(jìn)一步，還有一種地層條件靜態(tài)試驗(yàn)法也是我國(guó)不少油田實(shí)驗(yàn)室所采用的。即在保持地層溫度的情況下將有混合水的燒瓶放入一高壓容器內(nèi)，加壓至地層壓力一定時(shí)間觀察瓶?jī)?nèi)結(jié)垢情況。
（三）動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)法
相對(duì)靜態(tài)試驗(yàn)法而言，動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)法是一種保持流體在流動(dòng)情況下進(jìn)行混合的試驗(yàn)方法，也是近年上較為普遍采用的一種方法。這種方法根據(jù)流體所通過(guò)的介質(zhì)不同又可細(xì)分為巖心驅(qū)替法和模擬管法兩種。
1、巖心驅(qū)替法
所謂巖心驅(qū)替試驗(yàn)法，實(shí)驗(yàn)上就是實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行地層溫度、壓力條件下的巖心注水試驗(yàn)，通過(guò)滲透率的變化判斷水垢的堵塞程度。這是一種zui接近注水油藏實(shí)際情況和模擬方法。此法試驗(yàn)周期較長(zhǎng)，設(shè)備操作復(fù)雜，同時(shí)試驗(yàn)過(guò)程中包括速敏，水敏對(duì)滲透率降低的影響。
2、模擬管法
代之巖心驅(qū)替法的模擬管法是一種既接近真實(shí)地層條件，又簡(jiǎn)便、快速的實(shí)驗(yàn)方法。英國(guó)OIL PLUS、美國(guó)的SERCK BAKER公司都采用了這種方法。
方法原理：模擬管法以油田實(shí)注參數(shù)條件為基礎(chǔ)，考慮到濁田溫度、壓力及流體作用等可變因素，應(yīng)用兩根毛細(xì)管，使之分別處于模擬井下的高溫高壓區(qū)和模擬井口的低溫低壓區(qū)用泵注入兩種水，在模擬管流出口用濾器收集流出物，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的混合驅(qū)替后，如果兩種水不相容就會(huì)在管壁上沉淀一層沉淀物。
這種方法與上述幾種方法相比有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：
（1）直觀、較接近實(shí)際；
（2）可顯示出產(chǎn)垢zui多的部位；
（3）給出垢物的主要類型及存的形式；
（4）應(yīng)用于防垢劑評(píng)價(jià)。
*動(dòng)態(tài)相容性評(píng)價(jià)內(nèi)容
通常油田注水前，對(duì)水源與地層水的相容性主要從五個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)：
（1）是否生成沉淀
（2）生成沉淀物zui多的混合比及所產(chǎn)垢重（毫升/升）
（3）懸浮垢重（毫升/升）及是顆粒大小分布
（4）垢物類型和存在形式（即以懸浮物為主還是以沉淀物為主）
（5）垢物的化學(xué)組成
運(yùn)用動(dòng)態(tài)相容試驗(yàn)方法可全面回答這些問(wèn)題。為減少動(dòng)態(tài)試驗(yàn)工作量，節(jié)約時(shí)間和資金，可以采用計(jì)算機(jī)模擬法或靜態(tài)法首先做不同混合比的結(jié)垢趨勢(shì)，得出zui大結(jié)垢點(diǎn)混合比例，再接此比例進(jìn)行動(dòng)態(tài)相容性試驗(yàn)。
*防垢劑評(píng)價(jià)
確定了注水與地層的相容性趨勢(shì)和垢物類型后，就要進(jìn)一步著手選擇和篩選合適的防垢劑。
應(yīng)用動(dòng)態(tài)相容性評(píng)價(jià)儀，按相容性試驗(yàn)步驟，并以不同比例和速度向注入水中加入防垢劑，可快速，直觀的篩選出有效的防垢劑和經(jīng)濟(jì)的投料比。
*結(jié)論
1、動(dòng)態(tài)相容性評(píng)價(jià)方法是一種實(shí)用性強(qiáng)，效果直觀的試驗(yàn)方法，它可近似地模擬注水開(kāi)采過(guò)程，對(duì)油田注水進(jìn)行評(píng)價(jià)，并可進(jìn)行防垢劑的評(píng)價(jià)。
2、動(dòng)態(tài)相容性評(píng)價(jià)儀試驗(yàn)方法揭示了不同結(jié)垢后位置的關(guān)系，為防垢效果的評(píng)價(jià)提供了確切的衡量依據(jù)。
3、利用動(dòng)態(tài)相容性評(píng)價(jià)儀還可以進(jìn)行注水添加劑（如防腐劑、防膨劑、滅菌劑）綜合效果對(duì)待結(jié)垢的影響評(píng)價(jià)。
二、主要技術(shù)指標(biāo)
1、模擬壓力：20MPa
2、模擬溫度：室溫~150℃
3、泵流量：0~20ml/min
4、模擬管：Φ6×1，長(zhǎng)5m
5、巖心規(guī)格：Φ25×100mm
三、儀器的結(jié)構(gòu)組成
儀器由注入系統(tǒng)、模擬系統(tǒng)、計(jì)量系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)等四大部分組成：
注入系統(tǒng)：由兩臺(tái)高壓平流泵組成，可按不同的比例注入地層水與注入水。
模擬系統(tǒng)：由恒溫箱、預(yù)熱管、高壓毛細(xì)管、低壓毛細(xì)管、巖心夾持器、環(huán)壓泵、回壓控制系統(tǒng)組成。
計(jì)量系統(tǒng)：包括壓力計(jì)量、壓差計(jì)量、溫度計(jì)量、流量計(jì)量等。
數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)：數(shù)據(jù)采集接口板、數(shù)據(jù)采集處理軟件、計(jì)算機(jī)、打印機(jī)等。
四、組成儀器的各部件的技術(shù)指標(biāo)
1、平流泵
工作壓力：20Mpa 流量0.01~20ml/min，用于注入水，地層水的注入。
2、恒溫箱
工作溫度：室溫~150℃，精度：±1℃，內(nèi)膽不銹鋼，外表面噴塑，采用PID自整電控溫技術(shù)?？販叵鋬?nèi)尺寸：1200×700×800mm。
3、高壓預(yù)熱盤管
用于注入水，地層水的預(yù)熱，Φ6×1管線，長(zhǎng)5mm。
4、高壓毛細(xì)管、低壓毛細(xì)管
用于模擬井筒及地層附近結(jié)垢，Φ6×1管線，長(zhǎng)5mm。
5、巖心夾持器
TY-4型，巖心規(guī)格：Φ25×100mm，壓力：50Mpa。
6、回壓控制系統(tǒng)
由回壓閥、回壓緩沖容器，手動(dòng)泵等組成，控制巖心出口壓力，控壓范圍：0~50Mpa。
7、環(huán)壓泵
JB-3型，工作壓力：50Mpa。
8、壓力變送器
用于進(jìn)口、出口壓力的測(cè)量，型號(hào)：DBY-300型，量程：50Mpa，精度0.25%F·S。
9、壓差變送器
用于進(jìn)出口壓差的測(cè)量，量程100.0Kpa，精度：0.25%F·S。
10、壓力數(shù)字顯示表
用于顯示進(jìn)口壓力，出口壓力、壓差等。
型號(hào)：WP-C801-20-19-P，可直接顯示壓力值，也可通過(guò)RS232接口由計(jì)算機(jī)采集。
11、精密壓力表
用于平流泵出口壓力、環(huán)壓、回壓的測(cè)量，量程：60Mpa，精度：0.4級(jí)。
12、天平
用于出口流量計(jì)量，量程4200g，精度0.01g。
13、過(guò)濾膜
用于懸浮垢的收集。
14、數(shù)據(jù)采集板
用于壓力、溫度、流量的實(shí)時(shí)采集，型號(hào)：MXAC168HPCI。
15、數(shù)據(jù)采集處理軟件
采用VB編程，可在Windows2000或XP下運(yùn)行
可動(dòng)態(tài)顯示工作流程，實(shí)時(shí)顯示各點(diǎn)參數(shù)，并可根據(jù)溫室的采集周期，采集各參數(shù)值。
16、計(jì)算機(jī)、打印機(jī)
計(jì)算機(jī)：HP7800，19”液顯
打印機(jī)：HP1008