概述

油田水结垢是现场作业中普遍存在的一大难题，结果是产生地层损害、阻流、设备磨损和垢蚀等，将严重影响生产，造成产量下降。国内外由于油田水结垢而使原油产量损失和各种除垢作业造成的经济损失相当大。放多油井是由于地层和井筒结垢而减产，甚至过早的报废。因此，根据具体情况对油田水结垢的可能性及对垢程度进行预测评价进而采取相应的防冶措施，以减轻可消除由于对垢而造成的地层损害非常重要，防垢和除垢问题已成为石油工业重要的研究课题之一。

产生对垢的主要原因，一是油田水中含有高浓度的易结垢的盐离子，在采油过程中，由于地层压力和温度的变化打破了原先的物质平衡而形成垢；二是由于将两种或两种以上不相容的水混合在一起，不同水中不同离子间的相互作用而生成垢，这后一种因素在注水开发油田中尤为重要。为了弄清不同水源水的可混性以及防垢剂的评价筛选而开展的相容性评价研究不仅为注水水源选择和水质控制提供依据，而且为研究水的结垢机理和除垢开辟了途径。

*相容性评价方法

目前，国内外用于进行相容性评价的方法主要有三种：

计算机预测法

这种方法是根据油田水和将要注入的水的化学分析资料，应用计算机程序模拟不同温度、压力及不同混合比的情况下，两种或两种以上水混合后的结垢趋势及垢物特征。目前英国和美国经过多年实践已拥有各具特色的应用软件，国内石油天然气总公司北京勘探开发科学研究院已引进了这类软件，正在针对我国情况进行新的开发性研究。但是，由于这种方法是近三、五年内完善的技术，加之地下油藏情况较为复杂，随机因素较多造成计算机模拟与实际情况有一定偏差。因而，这种方法在现今仍只是一种理论上的预测方法。尽管如此，由于该方法可在短时间内建立起各种条件实验模型，并给出结垢趋势的预测结果大大缩短了经实验寻找可能形成垢物沉淀的综合条件的过程，还可逐一突出各因素的影响，对于指导进一步的实验和生产无疑是有突出的意义，所以越来越受到广大科研人员的重视，这方面研究软件的开发也日渐深入。

静态试验法

静态试验也称“瓶试验”，即将油田水与将要注入的水按不同体积比在烧瓶内混合后，使其处于地层温度下静置若干时间后，目视观察是否形成沉淀的一种简便，直观的方法，这种方法由于没有考虑压力、流体流动作用等影响。因此中是一种粗略的评价，只能定性，难以定量。这种方法不需要什么特殊的仪器、设备，是现场常用的方法。我国各陆地油田普遍采用这一方法，国内也常用这种方法来检验计算机预测结果的真实性。

比室内条件试验更进一步，还有一种地层条件静态试验法也是我国不少油田实验室所采用的。即在保持地层温度的情况下将有混合水的烧瓶放入一高压容器内，加压至地层压力一定时间观察瓶内结垢情况。

动态评价法

相对静态试验法而言，动态评价法是一种保持流体在流动情况下进行混合的试验方法，也是近年国际上较为普遍采用的一种方法。这种方法根据流体所通过的介质不同又可细分为岩心驱替法和模拟管法两种。

1、岩心驱替法

所谓岩心驱替试验法，实验上就是实验室进行地层温度、压力条件下的岩心注水试验，通过渗透率的变化判断水垢的堵塞程度。这是一种接近注水油藏实际情况和模拟方法。此法试验周期较长，设备操作复杂，同时试验过程中包括速敏，水敏对渗透率降低的影响。

2、模拟管法

代之岩心驱替法的模拟管法是一种既接近真实地层条件，又简便、快速的实验方法。英国OIL PLUS、美国的SERCK BAKER公司都采用了这种方法。

方法原理：模拟管法以油田实注参数条件为基础，考虑到浊田温度、压力及流体作用等可变因素，应用两根毛细管，使之分别处于模拟井下的高温高压区和模拟井口的低温低压区用泵注入两种水，在模拟管流出口用滤器收集流出物，经过一段时间的混合驱替后，如果两种水不相容就会在管壁上沉淀一层沉淀物。

这种方法与上述几种方法相比有以下几个优点：

（1）直观、较接近实际；

（2）可显示出产垢部位；

（3）给出垢物的主要类型及存的形式；

（4）应用于防垢剂评价。

*动态相容性评价内容

通常油田注水前，对水源与地层水的相容性主要从五个方面进行评价：

（1）是否生成沉淀

（2）生成沉淀物混合比及所产垢重（毫升/升）

（3）悬浮垢重（毫升/升）及是颗粒大小分布

（4）垢物类型和存在形式（即以悬浮物为主还是以沉淀物为主）

（5）垢物的化学组成

运用动态相容试验方法可全面回答这些问题。为减少动态试验工作量，节约时间和资金，可以采用计算机模拟法或静态法首先做不同混合比的结垢趋势，得出结垢点混合比例，再接此比例进行动态相容性试验。

*防垢剂评价

确定了注水与地层的相容性趋势和垢物类型后，就要进一步着手选择和筛选合适的防垢剂。

应用动态相容性评价仪，按相容性试验步骤，并以不同比例和速度向注入水中加入防垢剂，可快速，直观的筛选出有效的防垢剂和经济的投料比。

*结论

1、动态相容性评价方法是一种实用性强，效果直观的试验方法，它可近似地模拟注水开采过程，对油田注水进行评价，并可进行防垢剂的评价。

2、动态相容性评价仪试验方法揭示了不同结垢后位置的关系，为防垢效果的评价提供了确切的衡量依据。

3、利用动态相容性评价仪还可以进行注水添加剂（如防腐剂、防膨剂、灭菌剂）综合效果对待结垢的影响评价。

二、主要技术指标

1、模拟压力：20MPa

2、模拟温度：室温～150℃

3、泵流量：0～20ml/min

4、模拟管：Φ6×1，长5m

5、岩心规格：Φ25×100mm

三、仪器的结构组成

仪器由注入系统、模拟系统、计量系统、数据采集处理系统等四大部分组成：

注入系统：由两台高压平流泵组成，可按不同的比例注入地层水与注入水。

模拟系统：由恒温箱、预热管、高压毛细管、低压毛细管、岩心夹持器、环压泵、回压控制系统组成。

计量系统：包括压力计量、压差计量、温度计量、流量计量等。

数据采集处理系统：数据采集接口板、数据采集处理软件、计算机、打印机等。

四、组成仪器的各部件的技术指标

1、平流泵

工作压力：20Mpa 流量0.01～20ml/min，用于注入水，地层水的注入。

2、恒温箱

工作温度：室温～150℃，精度：±1℃，内胆不锈钢，外表面喷塑，采用PID自整电控温技术。控温箱内尺寸：1200×700×800mm。

3、高压预热盘管

用于注入水，地层水的预热，Φ6×1管线，长5mm。

4、高压毛细管、低压毛细管

用于模拟井筒及地层附近结垢，Φ6×1管线，长5mm。

5、岩心夹持器

TY-4型，岩心规格：Φ25×100mm，压力：50Mpa。

6、回压控制系统

由回压阀、回压缓冲容器，手动泵等组成，控制岩心出口压力，控压范围：0～50Mpa。

7、环压泵

JB-3型，工作压力：50Mpa。

8、压力变送器

用于进口、出口压力的测量，型号：DBY-300型，量程：50Mpa，精度0.25%F・S。

9、压差变送器

用于运输压差的测量，量程100.0Kpa，精度：0.25%F・S。

10、压力数字显示表

用于显示进口压力，出口压力、压差等。

型号：WP-C801-20-19-P，可直接显示压力值，也可通过RS232接口由计算机采集。

11、精密压力表

用于平流泵出口压力、环压、回压的测量，量程：60Mpa，精度：0.4级。

12、天平

用于出口流量计量，量程4200g，精度0.01g。

13、过滤膜

用于悬浮垢的收集。

14、数据采集板

用于压力、温度、流量的实时采集，型号：MXAC168HPCI。

15、数据采集处理软件

采用VB编程，可在Windows2000或XP下运行

可动态显示工作流程，实时显示各点参数，并可根据温室的采集周期，采集各参数值。

16、计算机、打印机

计算机：HP7800，19”液显

打印机：HP1008