一、動(dòng)態(tài)結(jié)垢評(píng)價(jià)儀概 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。許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)垢的可能性及結(jié)垢程度進(jìn)行預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)而采取相應(yīng)和防治措施，以減輕或消除由于結(jié)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)生結(jié)垢的主要原因：一是油田水中含有高濃度易結(jié)垢的鹽離子，在采油過(guò)程中，動(dòng)態(tài)結(jié)垢評(píng)價(jià)儀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溶的水混合在一起，不同水中不同離子間的相互作用而形成垢，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)展的相溶性評(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。相溶性評(píng)價(jià)方法：目前，國(guó)內(nèi)外用于進(jìn)行相溶性評(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)研究院已引進(jìn)了這類(lèi)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)完善的技術(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)際情況有一定的偏差。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)建立起各種條件的實(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)尋找最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)實(shí)驗(yàn)法： 靜態(tài)實(shí)驗(yàn)也稱(chēng)“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(guān)察是否形成沉淀的一種簡(jiǎn)便、直觀(guān)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，因此只是一種粗略的評(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)條件實(shí)驗(yàn)更進(jìn)一步的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)間后觀(guān)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，也是近年來(lái)國(guó)際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)際上就是實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行地層溫度、壓力條件下的巖心注入試驗(yàn)，通過(guò)滲透率的變化判斷水垢的堵塞程度。這是一種接近注水油藏實(shí)際情況的模擬方法。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、模擬管法代之巖芯驅(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)OLL 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)，考慮到油田溫度，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)在管壁上沉積一層沉淀物。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(guān)，較接近實(shí)際；（2）可顯示出產(chǎn)垢最多的部位；（3）給出垢物的主要類(lèi)型及存在的形式；（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）生成沉淀物最多的混合比及所產(chǎn)垢重（毫升/升）（3）懸浮垢重（毫克/升）及顆粒大小分布（4）垢物類(lèi)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)試驗(yàn)法首先做不同混合比的結(jié)垢趨勢(shì)，得出最大結(jié)垢點(diǎn)的混合比例，再按此比例進(jìn)行動(dòng)態(tài)相容性試驗(yàn)。防垢劑評(píng)價(jià)確定了注入水與地層的相容性趨勢(shì)和垢物類(lèi)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(guān)地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(guān)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)垢防垢的影響評(píng)價(jià)。二、主要技術(shù)指標(biāo)1、模擬壓力：40MPa2、模擬溫度：室溫 ~ 150℃ 3、泵流量：0~10ml/min4、模擬管：φ6×1，長(zhǎng)5m5、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，微機(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 40Mpa流量 0.01~10ml/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)?？販鼐雀摺：銣叵鋬?nèi)尺寸：1200×700×800mm。3、高壓預(yù)熱盤(pán)管用于注入水，地層水的預(yù)熱，φ6×1管線(xiàn)，長(zhǎng)5m4、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(xiàn)，長(zhǎng)5m5、巖心夾持器TY-4型，巖心規(guī)格φ25×100mm，壓力50Mpa6、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1000.0Kpa，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-C801-20-12-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?？蓜?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)：惠普6435 19''液顯 打印機(jī)： HP1008。