油田聯合站注水泵結垢成因研究

張健 李芮 王光宇（中國石油玉門油田分公司老君廟采油廠聯合站，甘肅 酒泉 735200）

油田聯合站注水泵結垢成因研究

張健 李芮 王光宇（中國石油玉門油田分公司老君廟采油廠聯合站，甘肅 酒泉 735200）

為了更好的優化油田的工作質量，本文以老君廟采油廠聯合站4#注水場為例，探討注水管線、注水泵內發生結垢的主要成因，并提供有效的處理措施，為今后相關工作人員提供理論參考依據。

油田注水；注水泵；結垢；成因

伴隨著社會的不斷發展，對于油類能源資源的需求量也在不斷提升，間接提高了對采油效率的要求。但是，因為投入使用時間較長的因素影響，導致當前許多采油廠注水站注水泵存在嚴重的結垢問題，對油田的開發與油氣的生產有著明顯的影響。對此，探討油田注水站注水泵結垢成因具備顯著現實、經濟意義。

1 油田注水站注水泵結垢簡介

在油田注水站投入使用之后，在較長的一段時間后注水泵出現注水管線壓力明顯上升，通過對問題的分析，逐一排查后，將注水泵拆開發現其存在明顯的結垢問題。注水泵由于結垢的影響，必須經常進行拆卸清洗工作，而經常性的拆卸很容易影響注水泵的使用壽命。因此，對注水站注水泵結垢的主要成因進行分析，采取有效措施，從而預防和杜絕結垢問題的發生有著重要的意義。

2 結垢樣品分析方法

對4#注水站注水泵結垢樣品的定性分析發現，結垢中含有一定含量的石油類、碳酸鹽類有機物，鐵化合物微量存在。為了更好的明確垢樣的主要成分，在采樣定性分析的基礎上，對注水泵結垢的樣品給出了定量的分析。結果顯示，結垢樣品中不含硫、有磁性物質顆粒，酸不容物的濃度為18.65%，水分含量濃度為0.65%，有機質含量的濃度為22.37%，水中的可溶物含量濃度為5.00%；燒失量（800℃，2h）濃度為48.41%，燒余物中，CaO濃度為78.19%，P2O5濃度為21.81%。除此之外，為了更好的明確泵結垢的主要原因，對注水泵前后分別進行了兩次水質分析。

3 結垢樣品分析結果

在結垢成分當中，石油類物質含量最多的是有機物，通過結垢樣品定量分析數據，發現水當中CaCO3的含量最高，能夠達到72%，其次是有機質的含量，能夠達到22.37%，再次是P2O5含量，能夠達到11.25%。由此可見，注水泵的結垢樣品當中碳酸鈣的含量相當高。另外，注水泵樣品當中混雜了一部分石油類的有機質。對此，注水泵結垢的主要成分應當是以碳酸鹽沉淀為主的結垢物質。

通過對注水泵的水質分析發現，注水泵前后的水質PH值均為7.8，變化不明顯，呈現弱堿性，其礦化度明顯超過8000mg/ L，成垢之后的離子濃度相對較高。碳酸鹽結垢趨勢主要是借助飽和指數法與穩定指數法來進行分析和判斷。最終發現，在注水泵之后，通過飽和指數法發現，SI含量為1.21%，存在結垢的可能；通過穩定指數法發現，SAI為5.79，同樣存在結垢的可能。另外，在注水泵之前，飽和指數法發現，SI含量為0.92%，存在結垢的可能，而穩定指數法結果中SAI為6.36，并不存在結垢的可能。對此，注水泵之后的水質存在碳酸鹽結垢的可能，而在注水泵之前的水質檢測結果中，碳酸鹽結垢趨勢有明顯的降低。另外，通過硫酸鹽結垢趨勢的分析發現，在注水泵之前與之后，其濃度積分別為1.29×10-3與1.48×10-3，均不存在結垢的趨勢。

從結垢樣品當中可以發現，注水泵的結垢主要成分是以碳酸鹽沉淀為主，從水質分析的結果而言，注水泵之前的水質存在碳酸鹽的結垢趨勢，而注水泵之后的水質碳酸鹽結垢趨勢存在明顯的上升。注水泵前后的水質均不存在硫酸鈣的結垢可能。這也直接證明注水泵之前的水質已經存在碳酸鹽的結垢問題，而水中已經懸浮了一部分的碳酸鹽沉淀物。在注水泵的中間部位，一方面存在更多的碳酸鹽沉淀物，另一方面因為各種原因導致碳酸鹽沉淀在這一部分并結垢。在體系當中二氧化碳的分壓提升、PH值提高、成垢之后例子濃度提升的情況下，水中的溶解CO2濃度會提升，此時H+的濃度會降低，Ca2+濃度會提高，最終生成過多的碳酸鈣沉淀物，導致結垢問題的發現。在整個生產體系中，溫度上升時，溶液當中的各種離子濃度會提升，這也間接的推動者碳酸鈣沉淀物的生成。對此，在注水泵的上游管線中借助二氧化碳分壓、成垢離子濃度、PH值以及溫度四項指標的檢測可以明確碳酸鈣沉淀的主要原因。

4 結語

綜上所述，通過本次研究，總結出以下三點結論與建議：1、注水泵在注入水之前如果水質存在異常，很容易形成碳酸鹽的結垢問題，注水泵中存在碳酸鹽垢的成分。對此，需要在是注入水之前對水質進行嚴格控制；2、通過研究發現，可以在注水泵的上游管線位置從二氧化碳分壓、成垢離子濃度、PH值以及溫度四項指標的檢測來探討碳酸鈣沉淀的形成原因，并在具體的位置上添加碳酸鹽結垢的阻垢劑，以此解決結垢問題；3、對于注水泵當中已經存在的垢，可以采用相應含量的稀酸溶液進行浸泡，雖然這種方式能夠有效解決結垢問題，但是長時間使用會影響注水泵的使用壽命。

[1]曹宏.原油外輸泵結垢原因分析及治理對策[J].石油石化節能,2012,11:43-44+47.

[2]黃雪松,郭學輝,宋繼宇,劉愛雙,石偉,候瑩.中原油田注入水水質改性效果及結垢可能性研究[J].油田化學,2001,02:132-135.

張健（1975-）男，漢族，甘肅金塔人，助理工程師，主要從事原油處理、儲輸及設備管理工作。