CN105808904A - 应用于油田采出水处理的物理防垢仪防垢效果评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种应用于油田采出水处理的物理防垢仪防垢效果评价方法，该方法包括：步骤1，将物理防垢仪处理后的水样进行加热，在加热后观察水中析出沉淀状态；步骤2，对物理垢仪处理前后水样的表面张力进行测定，获取表面张力降低值；步骤3，采用表面张力测试法或离子测试法确定物理防垢仪对所处理液体的有效作用所保持的时间，即有效性保留时间；以及步骤4，根据物理防垢仪处理后的水在静置后，水中Ca²⁺或Ba²⁺或Sr²⁺离子浓度变化确定防垢率。该应用于油田采出水处理的物理防垢仪防垢效果评价方法可操作性强，可靠性高，评价效率高，可应用于油田采出水中的物理防垢仪的效果评价。

Description

应用于油田采出水处理的物理防垢仪防垢效果评价方法

技术领域

本发明涉及油田采出水处理技术领域，特别是涉及到一种应用于油田采出水处理的物理防垢仪防垢效果评价方法。

背景技术

物理防垢仪因具有在线连续工作、自动化程度高、工作性能可靠、无环境污染、运行费用低等特点，已广泛用于众多行业的设备及管道中的防垢和除垢，并取得良好的应用效果。物理法防垢的工作原理是阻止无机盐沉积于系统壁上，允许无机盐在溶液中形成晶核甚至结晶，但要求这种结晶悬浮于溶液中不粘附于系统的器壁上，其主要防垢机理主要有振散作用、震壁作用、电解作用、磁场效应等。但物理防垢仪在油田油水系统的应用尚处于探索阶段，尚未建立效果评价方法，且现场应用的效果验证周期长，无法对仪器进行有效评价，严重影响该类仪器在油田采出水中的应用，为了切实评价物理防垢仪在油田油水系统中的应用效果，为物理防垢仪在油田油水系统的推广使用提供决策依据，我们发明了一种新的应用于油田采出水处理的物理防垢仪防垢效果评价方法，解决了以上技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于油田采出水中的电、磁、超声波、量子等物理防垢仪的防垢效果评价方法。

本发明的目的可通过如下技术措施来实现：应用于油田采出水处理的物理防垢仪防垢效果评价方法，该应用于油田采出水处理的物理防垢仪防垢效果评价方法包括：步骤1，将物理防垢仪处理后的水样进行加热，在加热后观察水中析出沉淀状态；步骤2，对物理垢仪处理前后水样的表面张力进行测定，获取表面张力降低值；步骤3，采用表面张力测试法或离子测试法确定物理防垢仪对所处理液体的有效作用所保持的时间，即有效性保留时间；以及步骤4，根据物理防垢仪处理后的水在静置后，水中Ca²⁺或Ba²⁺或Sr²⁺离子浓度变化确定防垢率。

本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

在步骤1中，在观察水中析出沉淀状态时，若水中析出沉淀呈絮状聚集在杯底，烧杯保持透明，说明物理防垢仪处理效果较好；若杯壁上附着硬质水垢而变暗，说明物理防垢仪处理效果差或无效。

在步骤1中，量取物理防垢仪处理后水样400mL，倒入洁净干燥的500mL烧杯中，放置于电热套上加热，待水样沸腾后控制加热电压，使水样保持微沸，加热过程中观察实验现象，1h后关闭电源停止加热，观察水中析出沉淀状态

在步骤2中，获取的表面张力降低值大于等于2mN/m时，说明物理防垢仪对水有较好的处理效果。

在步骤2中，使用表面张力仪对物理防垢仪处理前后水样的表面张力进行测定，测定时应将表面张力仪恒温装置调至现场水温±1℃，测试时应保证处理前后的水样温度相同，按下式计算表面张力降低值，

F＝F_q-F_h………………………………………………………………(1)

式中：

F—表面张力降低值，mN/m；

F_q—物理防垢仪处理前水样的表面张力，mN/m；

F_h—物理防垢仪处理后水样的表面张力，mN/m。

在步骤3中，在采用表面张力测试法确定有效性保留时间时，将物理防垢仪处理后的水样在现场水温±1℃条件下放置，每隔n小时测试其表面张力，绘制表面张力随时间变化曲线，曲线出现明显拐点所对应的时间为有效性保留时间，时间n根据需要确定为2h、4h、8h、16h、24h或48h。

在步骤3中，在采用离子测试测试法确定有效性保留时间时，将物理防垢仪处理后水样在现场水温±1℃条件下放置n小时后，再进行Ca²⁺或Ba²⁺或Sr²⁺离子浓度的测试，绘制离子浓度随时间变化曲线，曲线出现明显拐点所对应的时间为有效性保留时间，时间n根据需要确定为2h、4h、8h、16h、24h或48h。

在步骤4中，根据物理防垢仪处理后的水在现场水温条件下静置24h后，水中Ca²⁺或Ba²⁺或Sr²⁺离子浓度变化确定防垢率，计算公式为：

η＝(Q₁-Q₂)/Q₁×100％…………………………………………………(2)

式中：

η—防垢率，％；

Q₁—物理防垢仪处理前水的结垢量，mg；

Q₂—物理防垢仪处理后水的结垢量，mg；

Q₁与Q₂分别是24h后Ca²⁺或Ba²⁺或Sr²⁺离子浓度变化量，

Q₁＝(C₁-C₂)×V……………………………………………………(3)

Q₂＝(C₃-C₄)×V……………………………………………………(4)

式中：

C₁—物理防垢仪处理前水的Ca²⁺或Ba²⁺或Sr²⁺离子浓度，mg/L；

C₂—物理防垢仪处理前水，在现场水温下静置24h后的Ca²⁺或Ba²⁺或Sr²⁺离子浓度，mg/L；

C₃—经物理防垢仪处理后水的Ca²⁺(或Ba²⁺、Sr²⁺)离子浓度，mg/L；

C₄—经物理防垢仪处理后水，在现场水温下静置24h后的Ca²⁺或Ba²⁺或Sr²⁺离子浓度，mg/L；

V—测试离子含量时取样体积，L。

本发明中的应用于油田采出水处理的物理防垢仪防垢效果评价方法，根据物理防垢仪的工作原理，确定了加热浓缩状态、表面张力降低值、有效性保留时间、防垢率等技术指标和评价方法，用于评价应用于油田采出水处理的物理防垢仪。该方法可以切实评价物理防垢仪在油田油水系统中的应用效果，为物理防垢仪在油田油水系统的推广使用提供决策依据，该评价方法可操作性强，可靠性高，评价效率高，可应用于油田采出水中的物理防垢仪的效果评价。

附图说明

图1为本发明的应用于油田采出水处理的物理防垢仪防垢效果评价方法的一具体实施例的流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

如图1所示，图1为本发明的应用于油田采出水处理的物理防垢仪防垢效果评价方法的流程图。

在步骤101，观察加热浓缩状态。

水经电、磁、超声波等物理防垢仪处理后，可以引起电子激发，影响所析出沉淀的离子键，所生成的沉淀强度低，不再是致密的结晶，而是松散的堆积，由于它和器壁的结合力很弱，可不附壁而随水流冲走。若防垢作用有效，经加热后水中析出的沉淀呈絮状聚集在杯底，烧杯保持透明；如果装置防垢效果差或无效，则烧杯壁上附着硬质水垢而变暗，用稀盐酸清洗可观察到小气泡并恢复透明。

在一实施例中，用量筒(500mL)量取防垢仪处理后水样400mL，倒入洁净干燥的500mL烧杯中，放置于电热套上加热，待水样沸腾后控制加热电压，使水样保持微沸，加热过程中注意观察实验现象，1h后关闭电源停止加热，观察水中析出沉淀状态。若水中析出沉淀呈絮状聚集在杯底，烧杯保持透明，说明处理效果较好；若杯壁上附着硬质水垢而变暗，说明处理效果差或无效。

在步骤102，获取表面张力降低值。

电、磁、超声波等物理防垢仪可以对水的结晶结构起破坏性的作用，使得离子水合作用减少，溶剂分子变得更活泼，因而使这种水系统的活性增加，可以直接表现为表面张力降低，处理效果不同，表面张力下降幅度不同。防垢仪处理效果不同，表面张力降低值也不同，可以根据该原理评价防垢效果的好坏。表面张力降低值大于等于2mN/m时，说明该物理防垢仪对水有较好的处理效果。

使用带恒温装置的TX550A旋滴界面张力仪或同类产品对防垢仪处理前后水样的表面张力进行测定，测定时应将表面张力仪恒温装置调至现场水温±1℃，按仪器操作规程进行测试。测试时应保证处理前后的水样温度相同。按下式计算表面张力降低值。

F＝F_q-F_h………………………………………………………………(1)

式中：

F—表面张力降低值，mN/m；

F_q—防垢仪处理前水样的表面张力，mN/m；

F_h—防垢仪处理后水样的表面张力，mN/m。

在步骤103，确定有效性保留时间。

因物理防垢仪特有的性质，经过其处理的液体物理形态和化学性能有所改变，主要表现在离子稳定、离子结构改变、表面张力降低等方面，但其有效作用是有时限性的，经过一段时间后，溶液将恢复为未处理前状态。将物理防垢仪对所处理液体的有效作用所保持的时间称为有效性保留时间。有效性保留时间的长短关系到液体在管道中流经距离，是评价物理防垢仪的一项重要指标。表面张力随时间变化曲线和Ca²⁺(或Ba²⁺、Sr²⁺)离子含量随时间的变化能对有效性保留时间有比较直观的表征。因而对其进行表面张力拐点测试和Ca²⁺(或Ba²⁺、Sr²⁺)离子含量的方法进行判定。

在一实施例中，可以选择表面张力测试法或离子测试法。

在采用表面张力测试法时，将防垢仪处理后的水样在现场水温±1℃条件下放置，每隔n小时测试其表面张力，绘制表面张力随时间变化曲线，曲线出现明显拐点所对应的时间为有效性保留时间。时间n可根据需要确定为2h、4h、8h、16h、24h、48h不等。

在采用离子测试测试法时，防垢仪处理后水样在现场水温±1℃条件下放置n小时后，再进行Ca²⁺(或Ba²⁺、Sr²⁺)离子浓度的测试，绘制离子浓度随时间变化曲线，曲线出现明显拐点所对应的时间为有效性保留时间，时间n可根据需要确定为2h、4h、8h、16h、24h、48h不等。

在步骤104，确定防垢率。

经过物理防垢仪处理后的Ca²⁺(或Ba²⁺、Sr²⁺)离子浓度24h数据的变化确定防垢率。

防垢率＝(防垢仪处理前水的结垢量-防垢仪处理后水的结垢量)/防垢仪处理前水的结垢量×100％

在一实施例中，根据防垢仪处理后的水在现场水温条件下静置24h后，水中Ca²⁺(或Ba²⁺、Sr²⁺)离子浓度变化确定防垢率。

η＝(Q₁-Q₂)/Q₁×100％…………………………………………………(2)

式中：

η—防垢率，％；

Q₁—物理防垢仪处理前水的结垢量，mg；

Q₂—物理防垢仪处理后水的结垢量，mg。

Q₁与Q₂分别是24h后Ca²⁺(或Ba²⁺、Sr²⁺)离子浓度变化量。

Q₁＝(C₁-C₂)×V……………………………………………………(3)

Q₂＝(C₃-C₄)×V……………………………………………………(4)

式中：

C₁—物理防垢仪处理前水的Ca²⁺(或Ba²⁺、Sr²⁺)离子浓度，mg/L；

C₂—物理防垢仪处理前水，在现场水温下静置24h后的Ca²⁺(或Ba²⁺、Sr²⁺)离子浓度，mg/L；

C₃—经物理防垢仪处理后水的Ca²⁺(或Ba²⁺、Sr²⁺)离子浓度，mg/L；

C₄—经物理防垢仪处理后水，在现场水温下静置24h后的Ca²⁺(或Ba²⁺、Sr²⁺)离子浓度，mg/L；

V—测试离子含量时取样体积，L。

水的结垢量用Ca²⁺(或Ba²⁺、Sr²⁺)离子的变化来表示。Ca²⁺(或Ba²⁺、Sr²⁺)离子浓度减小是因为结垢析出所致，认为在一定条件下，若24h后成垢阳离子浓度无变化则不结垢，成垢离子阳浓度变化越大说明结垢越严重。

Claims (8)

1.应用于油田采出水处理的物理防垢仪防垢效果评价方法，其特征在于，该应用于油田采出水处理的物理防垢仪防垢效果评价方法包括：

步骤1，将物理防垢仪处理后的水样进行加热，在加热后观察水中析出沉淀状态；

步骤2，对物理垢仪处理前后水样的表面张力进行测定，获取表面张力降低值；

步骤3，采用表面张力测试法或离子测试法确定物理防垢仪对所处理液体的有效作用所保持的时间，即有效性保留时间；以及

步骤4，根据物理防垢仪处理后的水在静置后，水中Ca²⁺或Ba²⁺或Sr²⁺离子浓度变化确定防垢率。

2.根据权利要求1所述的应用于油田采出水处理的物理防垢仪防垢效果评价方法，其特征在于，在步骤1中，在观察水中析出沉淀状态时，若水中析出沉淀呈絮状聚集在杯底，烧杯保持透明，说明物理防垢仪处理效果较好；若杯壁上附着硬质水垢而变暗，说明物理防垢仪处理效果差或无效。

3.根据权利要求1所述的应用于油田采出水处理的物理防垢仪防垢效果评价方法，其特征在于，在步骤1中，量取物理防垢仪处理后水样400mL，倒入洁净干燥的500mL烧杯中，放置于电热套上加热，待水样沸腾后控制加热电压，使水样保持微沸，加热过程中观察实验现象，1h后关闭电源停止加热，观察水中析出沉淀状态。

4.根据权利要求1所述的应用于油田采出水处理的物理防垢仪防垢效果评价方法，其特征在于，在步骤2中，获取的表面张力降低值大于等于2mN/m时，说明物理防垢仪对水有较好的处理效果。

5.根据权利要求1所述的应用于油田采出水处理的物理防垢仪防垢效果评价方法，其特征在于，在步骤2中，使用表面张力仪对物理防垢仪处理前后水样的表面张力进行测定，测定时应将表面张力仪恒温装置调至现场水温±1℃，测试时应保证处理前后的水样温度相同，按下式计算表面张力降低值，

F＝F_q-F_h………………………………………………………………(1)

式中：

F—表面张力降低值，mN/m；

F_q—物理防垢仪处理前水样的表面张力，mN/m；

F_h—物理防垢仪处理后水样的表面张力，mN/m。

6.根据权利要求1所述的应用于油田采出水处理的物理防垢仪防垢效果评价方法，其特征在于，在步骤3中，在采用表面张力测试法确定有效性保留时间时，将物理防垢仪处理后的水样在现场水温±1℃条件下放置，每隔n小时测试其表面张力，绘制表面张力随时间变化曲线，曲线出现明显拐点所对应的时间为有效性保留时间，时间n根据需要确定为2h、4h、8h、16h、24h或48h。

7.根据权利要求1所述的应用于油田采出水处理的物理防垢仪防垢效果评价方法，其特征在于，在步骤3中，在采用离子测试测试法确定有效性保留时间时，将物理防垢仪处理后水样在现场水温±1℃条件下放置n小时后，再进行Ca²⁺或Ba²⁺或Sr²⁺离子浓度的测试，绘制离子浓度随时间变化曲线，曲线出现明显拐点所对应的时间为有效性保留时间，时间n根据需要确定为2h、4h、8h、16h、24h或48h。

8.根据权利要求1所述的应用于油田采出水处理的物理防垢仪防垢效果评价方法，其特征在于，在步骤4中，根据物理防垢仪处理后的水在现场水温条件下静置24h后，水中Ca²⁺或Ba²⁺或Sr²⁺离子浓度变化确定防垢率，计算公式为：

η＝(Q₁-Q₂)/Q₁×100％…………………………………………………(2)

式中：

η—防垢率，％；

Q₁—物理防垢仪处理前水的结垢量，mg；

Q₂—物理防垢仪处理后水的结垢量，mg；

Q₁与Q₂分别是24h后Ca²⁺或Ba²⁺或Sr²⁺离子浓度变化量，

Q₁＝(C₁-C₂)×V……………………………………………………(3)

Q₂＝(C₃-C₄)×V……………………………………………………(4)

式中：

C₁—物理防垢仪处理前水的Ca²⁺或Ba²⁺或Sr²⁺离子浓度，mg/L；

C₂—物理防垢仪处理前水，在现场水温下静置24h后的Ca²⁺或Ba²⁺或Sr²⁺离子浓度，mg/L；

C₃—经物理防垢仪处理后水的Ca²⁺(或Ba²⁺、Sr²⁺)离子浓度，mg/L；

C₄—经物理防垢仪处理后水，在现场水温下静置24h后的Ca²⁺或Ba²⁺或Sr²⁺离子浓度，mg/L；

V—测试离子含量时取样体积，L。