DJ-1型動態結垢評價儀
一、概述
油田水結垢是現場作業中普遍存在的一大難題，結果是產生地層損害、阻流、設備磨損和垢蝕等，將嚴重影響生產，造成產量下降。國內外由于油田水結垢而使原油產量損失和各種除垢作業造成的經濟損失相當大。放多油井是由于地層和井筒結垢而減產，甚至過早的報廢。因此，根據具體情況對油田水結垢的可能性及對垢程度進行預測評價進而采取相應的防冶措施，以減輕可消除由于對垢而造成的地層損害非常重要，防垢和除垢問題已成為石油工業重要的研究課題之一。
產生對垢的主要原因，一是油田水中含有高濃度的易結垢的鹽離子，在采油過程中，由于地層壓力和溫度的變化打破了原先的物質平衡而形成垢；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發油田中尤為重要。為了弄清不同水源水的可混性以及防垢劑的評價篩選而開展的相容性評價研究不僅為注水水源選擇和水質控制提供依據，而且為研究水的結垢機理和除垢開辟了途徑。
*相容性評價方法
目前，國內外用于進行相容性評價的方法主要有三種：
（一）計算機預測法
這種方法是根據油田水和將要注入的水的化學分析資料，應用計算機程序模擬不同溫度、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垢趨勢及垢物特征。目前英國和美國經過多年實踐已擁有各具特色的應用軟件，國內石油天然氣總公司北京勘探開發科學研究院已引進了這類軟件，正在針對我國情況進行新的開發性研究。但是，由于這種方法是近三、五年內完善的技術，加之地下油藏情況較為復雜，隨機因素較多造成計算機模擬與實際情況有一定偏差。因而，這種方法在現今仍只是一種理論上的預測方法。盡管如此，由于該方法可在短時間內建立起各種條件實驗模型，并給出結垢趨勢的預測結果大大縮短了經實驗尋找zui可能形成垢物沉淀的綜合條件的過程，還可逐一突出各因素的影響，對于指導進一步的實驗和生產無疑是有突出的意義，所以越來越受到廣大科研人員的重視，這方面研究軟件的開發也日漸深入。
（二）靜態試驗法
靜態試驗也稱“瓶試驗”，即將油田水與將要注入的水按不同體積比在燒瓶內混合后，使其處于地層溫度下靜置若干時間后，目視觀察是否形成沉淀的一種簡便，直觀的方法，這種方法由于沒有考慮壓力、流體流動作用等影響。因此中是一種粗略的評價，只能定性，難以定量。這種方法不需要什么特殊的儀器、設備，是現場常用的方法。我國各陸地油田普遍采用這一方法，國內也常用這種方法來檢驗計算機預測結果的真實性。
比室內條件試驗更進一步，還有一種地層條件靜態試驗法也是我國不少油田實驗室所采用的。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，加壓至地層壓力一定時間觀察瓶內結垢情況。
（三）動態評價法
相對靜態試驗法而言，動態評價法是一種保持流體在流動情況下進行混合的試驗方法，也是近年上較為普遍采用的一種方法。這種方法根據流體所通過的介質不同又可細分為巖心驅替法和模擬管法兩種。
1、巖心驅替法
所謂巖心驅替試驗法，實驗上就是實驗室進行地層溫度、壓力條件下的巖心注水試驗，通過滲透率的變化判斷水垢的堵塞程度。這是一種zui接近注水油藏實際情況和模擬方法。此法試驗周期較長，設備操作復雜，同時試驗過程中包括速敏，水敏對滲透率降低的影響。
2、模擬管法
代之巖心驅替法的模擬管法是一種既接近真實地層條件，又簡便、快速的實驗方法。英國OIL PLUS、美國的SERCK BAKER公司都采用了這種方法。
方法原理：模擬管法以油田實注參數條件為基礎，考慮到濁田溫度、壓力及流體作用等可變因素，應用兩根毛細管，使之分別處于模擬井下的高溫高壓區和模擬井口的低溫低壓區用泵注入兩種水，在模擬管流出口用濾器收集流出物，經過一段時間的混合驅替后，如果兩種水不相容就會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優點：
（1）直觀、較接近實際；
（2）可顯示出產垢zui多的部位；
（3）給出垢物的主要類型及存的形式；
（4）應用于防垢劑評價。
*動態相容性評價內容
通常油田注水前，對水源與地層水的相容性主要從五個方面進行評價：
（1）是否生成沉淀
（2）生成沉淀物zui多的混合比及所產垢重（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）垢物的化學組成
運用動態相容試驗方法可全面回答這些問題。為減少動態試驗工作量，節約時間和資金，可以采用計算機模擬法或靜態法首先做不同混合比的結垢趨勢，得出zui大結垢點混合比例，再接此比例進行動態相容性試驗。
*防垢劑評價
確定了注水與地層的相容性趨勢和垢物類型后，就要進一步著手選擇和篩選合適的防垢劑。
應用動態相容性評價儀，按相容性試驗步驟，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濟的投料比。
*結論
1、動態相容性評價方法是一種實用性強，效果直觀的試驗方法，它可近似地模擬注水開采過程，對油田注水進行評價，并可進行防垢劑的評價。
2、動態相容性評價儀試驗方法揭示了不同結垢后位置的關系，為防垢效果的評價提供了確切的衡量依據。
3、利用動態相容性評價儀還可以進行注水添加劑（如防腐劑、防膨劑、滅菌劑）綜合效果對待結垢的影響評價。
二、主要技術指標
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5m
5、巖心規格：Φ25×100mm
三、儀器的結構組成
儀器由注入系統、模擬系統、計量系統、數據采集處理系統等四大部分組成：
注入系統：由兩臺高壓平流泵組成，可按不同的比例注入地層水與注入水。
模擬系統：由恒溫箱、預熱管、高壓毛細管、低壓毛細管、巖心夾持器、環壓泵、回壓控制系統組成。
計量系統：包括壓力計量、壓差計量、溫度計量、流量計量等。
數據采集處理系統：數據采集接口板、數據采集處理軟件、計算機、打印機等。
四、組成儀器的各部件的技術指標
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℃，內膽不銹鋼，外表面噴塑，采用PID自整電控溫技術。控溫箱內尺寸：1200×700×800mm。
3、高壓預熱盤管
用于注入水，地層水的預熱，Φ6×1管線，長5mm。
4、高壓毛細管、低壓毛細管
用于模擬井筒及地層附近結垢，Φ6×1管線，長5mm。
5、巖心夾持器
TY-4型，巖心規格：Φ25×100mm，壓力：50Mpa。
6、回壓控制系統
由回壓閥、回壓緩沖容器，手動泵等組成，控制巖心出口壓力，控壓范圍：0~50Mpa。
7、環壓泵
JB-3型，工作壓力：50Mpa。
8、壓力變送器
用于進口、出口壓力的測量，型號：DBY-300型，量程：50Mpa，精度0.25%F·S。
9、壓差變送器
用于進出口壓差的測量，量程100.0Kpa，精度：0.25%F·S。
10、壓力數字顯示表
用于顯示進口壓力，出口壓力、壓差等。
型號：WP-C801-20-19-P，可直接顯示壓力值，也可通過RS232接口由計算機采集。
11、精密壓力表
用于平流泵出口壓力、環壓、回壓的測量，量程：60Mpa，精度：0.4級。
12、天平
用于出口流量計量，量程4200g，精度0.01g。
13、過濾膜
用于懸浮垢的收集。
14、數據采集板
用于壓力、溫度、流量的實時采集，型號：MXAC168HPCI。
15、數據采集處理軟件
采用VB編程，可在Windows2000或XP下運行
可動態顯示工作流程，實時顯示各點參數，并可根據溫室的采集周期，采集各參數值。
16、計算機、打印機
計算機：HP7800，19”液顯
打印機：HP1008