CN108802019A - 一种用于油气田水结垢趋势的预测系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于油气田水结垢趋势的预测系统及方法,放置平台上设置有样品预处理模块、进样模块、水质分析模块与结垢预测模块;样品预处理模块,用于对现场获得的水样进行均质化和去杂质处理;进样模块,用于现场采集水样注入上述预测系统进行水质分析化验;水质分析模块,用于对净化后水样组分含量和pH值进行测定;结垢预测模块,用于从上述水质分析模块中获取所需参数,依据预先建立的结垢趋势预测模型进行预测。其操作自动化,分析周期短,可避免样品变质、垢物析出等问题,提高分析结果准确性,且具有实时性;通过将结垢预测模型计算机化,防止操作者造成的错误和人为误差,简单快速,实时性和准确性提高。

Description

一种用于油气田水结垢趋势的预测系统及方法
技术领域
[0001] 本发明涉及油气田开发技术领域,尤其涉及一种用于油气田水结垢趋势的预测系 统及方法。
背景技术
[0002] 许多油气田开采实践都表明,当注入水与矿物含量较高的地层水相遇或返排水的 矿化度较高时,易发生化学反应生产无机盐沉淀,使得从地层到地面的各个部位都有水垢 生成,这对油层、井筒、地面管线和设备都造成了严重的损害,极大的影响了正常生产和经 济效益,油田水垢类型复杂,部分垢物形态坚硬致密,清除难度大,清垢步骤复杂且成本较 大。因此,有必要提前预知油气田水的结垢趋势,进而有针对性的及时优化清垢措施,以期 达到降低成本、节省人力物力的目的。
[0003] 测定油气田水结垢趋势的方法主要有两种,一是经验公式计算法,该方法被行业 标准采纳,是油气田生产中最为常用的方法;二是通过工艺模拟软件计算,原理考虑的影响 因素多,利用计算机输出结果快速,但计算所需的部分参数在现场难以获得,且预测软件成 本高。无论哪种方法都是基于水质分析数据,需要预先采集水样送至实验室分析化验,再人 工输入参数进行相关计算,其研究周期长,不能实现实时预测,同时也可能因操作人员疏忽 造成的参数输入错误。另外,水样运输过程可能造成样品变质、沉淀析出等问题,影响预测 准确度。有些垢物(如硫酸钙垢)存在多种晶型,随水质、温度和压力等条件变化而发生改 变,实验室环境与现场环境的不一致,也可能导致其水质分析数据与实际不符。
[0004] 因此,现有技术有待于更进一步的改进和发展。
发明内容
[0005] 鉴于上述现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种用于油气田水结垢趋势的 预测系统及方法,避免人工操作过程的人为误差,提高预测结果的可靠性与实时性。
[0006] 为解决上述技术问题,本发明方案包括:
[0007] —种用于油气田水结垢趋势的预测系统,其包括放置平台,其中,放置平台上设置 有样品预处理模块、进样模块、水质分析模块与结垢预测模块;
[0008] 样品预处理模块,用于对现场获得的水样进行均质化和去杂质处理;
[0009] 进样模块,用于现场采集水样注入上述预测系统进行水质分析化验;
[0010] 水质分析模块,用于对净化后水样组分含量和pH值进行测定;
[0011] 结垢预测模块,用于从上述水质分析模块中获取所需参数,依据预先建立的结垢 趋势预测模型进行预测。
[0012] 所述的预测系统,其中,上述样品预处理模块包括能转动的样品盘,样品盘上均匀 布置有多个放置位,样品盘下方设置有竖直布置的第一固定轴,第一固定轴设置在滑轨上, 滑轨沿放置平台长度布置;样品盘一侧设置有竖直布置的第二固定轴,第二固定轴上端设 置有横向布置的导向轨,导向轨上设置有能滑动的机械手,导向轨的一端与样品盘相适配。
[0013] 所述的预测系统,其中,上述放置平台一侧设置有均质化机构,均质机构在与上述 导向轨另一端对应处设置有均质盘,均质化机构上设置有定时器与搅拌器,搅拌器与均质 盘相匹配,搅拌器与一搅拌调节器电路连接。
[0014] 所述的预测系统,其中,上述进样模块包括能在上述导向轨上移动的吸液器以及 布置在上述样品盘上的洗涤瓶、废液瓶与水质分析瓶,在靠近均质盘附近的放置平台上设 置有净化机构。
[0015] 所述的预测系统,其中,上述净化机构包括一容器,容器内设置有竖直布置的滤 膜,滤膜将容器间隔为进水室与出水室。
[0016] 所述的预测系统,其中,上述水质分析模块包括比色机构与第一数据处理器,第一 数据处理器与比色机构通信连接。
[0017] 所述的预测系统,其中,上述结垢预测模块为一数据处理器,该数据处理器与上述 第一数据处理器通信连接。
[0018] 所述的预测系统,其中,上述数据处理器包括参数获取单元,参数获取单元与一离 子强度计算单元,离子强度计算单元与一结垢趋势预测单元。
[0019] —种使用所述预测系统的方法,其包括以下步骤:
[0020] A、取现场水样置于样品瓶中,并将样品瓶放置在样品盘上,通过机械手抓取样品 瓶送至均质盘中,通过定时器进行均质化时间设置,对于含有大量悬浮固体的样品适当增 加处理时间,同时通过搅拌调节器设置搅拌器的位置和转速,对水样进行均质化处理;
[0021] B、调节吸液器的移液量,移取均质化后水样,将均质化后的水样加注至净化机构 的进水室;同时吸液器吸取洗涤瓶的洗液清洗吸液器内壁,将废液注入废液瓶,重复清洗吸 液器3-5次;清洗后的吸液器从净化机构的出水室吸取定量的净化后水样,注入水质分析瓶 内;
[0022] C、机械手抓取水质分析瓶送至水质分析模块的样品池中,进行比色分析;测定离 子浓度传输至第一数据处理器进行数据计算、存储;
[0023] D、第一数据处理器获取上述水质分析模块获得的水样离子浓度、进样模块获取的 PH值以及所取水样部位的温度压力参数,传输至第一数据处理器的离子强度计算单元得到 离子强度数据,并将结果传输至结垢预测模块,通过选择不同的数学模型得到水样的结垢 趋势预测结果。
[0024] 本发明提供的一种用于油气田水结垢趋势的预测系统及方法,考虑了特定温度、 压力条件下水样PH的变化,改善了现有技术因忽略以上因素而造成的计算偏差,也通过建 立修正系数的数学模型,避免了查图法的人为操作误差,提高了预测结果的可靠性与实时 性,首先将水样进行均质化处理,分离去除水样中的悬浮固体和浮油,再进行组分含量分析 测定,可避免杂质对分析结果造成的干扰;其操作自动化,分析周期短,可避免样品变质、垢 物析出等问题,提高分析结果准确性,且具有实时性;通过将结垢预测模型计算机化,防止 操作者造成的错误和人为误差,简单快速,实时性和准确性提高。
附图说明
[0025] 图1为本发明中预测系统的框架图;
[0026] 图2为本发明中预测系统的结构示意图;
[0027] 图3为本发明中结垢预测模块的框架图;
[0028] 图4为本发明中方法的流程示意图。
具体实施方式
[0029] 本发明提供了一种用于油气田水结垢趋势的预测系统及方法,为使本发明的目 的、技术方案及效果更加清楚、明确,以下对本发明进一步详细说明。应当理解,此处所描述 的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
[0030] 本发明提供了一种用于油气田水结垢趋势的预测系统,如图1、图2与图3所示的, 其包括放置平台,其中,放置平台上设置有样品预处理模块、进样模块、水质分析模块3与结 垢预测模块4;而且样品预处理模块用于对现场获得的水样进行均质化和去杂质处理;进样 模块用于现场采集水样注入上述预测系统进行水质分析化验;水质分析模块用于对净化后 水样组分含量和PH值进行测定;结垢预测模块用于从上述水质分析模块中获取所需参数, 依据预先建立的结垢趋势预测模型进行预测。
[0031] 在本发明的另一较佳实施例中如图2所示的,上述样品预处理模块包括能转动的 样品盘14,样品盘上均匀布置有多个放置位,样品盘14下方设置有竖直布置的第一固定轴 15,第一固定轴15设置在滑轨上,滑轨沿放置平台长度布置;样品盘14 一侧设置有竖直布置 的第二固定轴13,第二固定轴13上端设置有横向布置的导向轨,导向轨上设置有能滑动的 机械手12,导向轨的一端与样品盘14相适配。
[0032] 更进一步的,上述放置平台一侧设置有均质化机构,均质机构在与上述导向轨另 一端对应处设置有均质盘16,均质化机构上设置有定时器17与搅拌器18,搅拌器18与均质 盘16相匹配,搅拌器18与一搅拌调节器19电路连接。而且上述进样模块包括能在上述导向 轨上移动的吸液器21以及布置在上述样品盘上的洗涤瓶22、废液瓶23与水质分析瓶24,在 靠近均质盘16附近的放置平台上设置有净化机构25。
[0033] 更进一步的,上述净化机构25包括一容器,容器内设置有竖直布置的滤膜26,滤膜 26将容器间隔为进水室与出水室。上述水质分析模块3包括比色机构与第一数据处理器,第 一数据处理器与比色机构通信连接,第一数据处理器用于获取比色法测定的水样离子浓 度,比如水样的组分包括 K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、S〇42—、Cl—、HC03—、C032—、N〇3—和S2—等离子。上 述结垢预测模块4为一数据处理器,该数据处理器与上述第一数据处理器通信连接。如图3 所示的,上述数据处理器包括参数获取单元,参数获取单元与一离子强度计算单元,离子强 度计算单元与一结垢趋势预测单元。所述参数获取单元用于获取水质分析模块3获得的水 样离子浓度、进样装置获取的PH值及所取水样部位的温度压力参数;离子强度计算单元用 于根据水样离子浓度计算水样的离子强度;而结垢趋势预测单元用于根据结垢趋势化学计 算法获得结垢趋势,所述化学计算法包括Langelier饱和指数法、Davis-StifT饱和指数法、 Ryznar稳定指数法、Puckorius指数法、Oddo-Tomson饱和指数法、硫酸Ilman预测法、 硫酸锶Jaeques预测法等,所述结垢预测包括碳酸盐结垢预测、硫酸盐结垢预测。
[0034] 本发明还提供了一种使用所述预测系统的方法,如图4所示的,其包括以下步骤:
[0035] 步骤一,取现场水样置于样品瓶中,并将样品瓶放置在样品盘上,通过机械手抓取 样品瓶送至均质盘中,通过定时器进行均质化时间设置,对于含有大量悬浮固体的样品适 当增加处理时间,同时通过搅拌调节器设置搅拌器的位置和转速,对水样进行均质化处理;
[0036] 步骤二,调节吸液器的移液量,移取均质化后水样,将均质化后的水样加注至净化 机构的进水室;同时吸液器吸取洗涤瓶的洗液清洗吸液器内壁,将废液注入废液瓶,重复清 洗吸液器3-5次;清洗后的吸液器从净化机构的出水室吸取定量的净化后水样,注入水质分 析瓶内;
[0037] 步骤三,机械手抓取水质分析瓶送至水质分析模块的样品池中,进行比色分析;测 定离子浓度传输至第一数据处理器进行数据计算、存储;
[0038] 步骤四,第一数据处理器获取上述水质分析模块获得的水样离子浓度、进样模块 获取的PH值以及所取水样部位的温度压力参数,传输至第一数据处理器的离子强度计算单 元得到离子强度数据,并将结果传输至结垢预测模块,通过选择不同的数学模型得到水样 的结垢趋势预测结果。
[0039] 比如以某油田采出水样温度、压力如表1所示,表1为工艺条件参数。
[0040] 表1
Figure CN108802019AD00061
[0042] 采用本发明提供的方法,具体的是通过上述步骤一至步骤三得到水质分析数据, 如表2所示的,
[0043] 表 2
Figure CN108802019AD00062
[0045] 由表1与表2所示的,水质分析模块获得的水质分析数据传输至结垢预测模块,经 离子强度计算单元计算得到水样中的离子强度y = 〇.68mol/L,结果传输至结垢预测单元, 选择碳酸钙结垢趋势预测Davis-St iff饱和指数法,计算得SI = 0.3,有碳酸钙结垢趋势。
[0046] 当然,以上说明仅仅为本发明的较佳实施例,本发明并不限于列举上述实施例,应 当说明的是,任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的教导下,所做出的所有等同替代、明 显变形形式,均落在本说明书的实质范围之内,理应受到本发明的保护。

Claims (9)

1. 一种用于油气田水结垢趋势的预测系统,其包括放置平台,其特征在于,放置平台上 设置有样品预处理模块、进样模块、水质分析模块与结垢预测模块; 样品预处理模块,用于对现场获得的水样进行均质化和去杂质处理; 进样模块,用于现场采集水样注入上述预测系统进行水质分析化验; 水质分析模块,用于对净化后水样组分含量和PH值进行测定; 结垢预测模块,用于从上述水质分析模块中获取所需参数,依据预先建立的结垢趋势 预测模型进行预测。
2. 根据权利要求1所述的预测系统,其特征在于,上述样品预处理模块包括能转动的样 品盘,样品盘上均匀布置有多个放置位,样品盘下方设置有竖直布置的第一固定轴,第一固 定轴设置在滑轨上,滑轨沿放置平台长度布置;样品盘一侧设置有竖直布置的第二固定轴, 第二固定轴上端设置有横向布置的导向轨,导向轨上设置有能滑动的机械手,导向轨的一 端与样品盘相适配。
3. 根据权利要求2所述的预测系统,其特征在于,上述放置平台一侧设置有均质化机 构,均质机构在与上述导向轨另一端对应处设置有均质盘,均质化机构上设置有定时器与 搅拌器,搅拌器与均质盘相匹配,搅拌器与一搅拌调节器电路连接。
4. 根据权利要求2所述的预测系统,其特征在于,上述进样模块包括能在上述导向轨上 移动的吸液器以及布置在上述样品盘上的洗涤瓶、废液瓶与水质分析瓶,在靠近均质盘附 近的放置平台上设置有净化机构。
5. 根据权利要求4所述的预测系统,其特征在于,上述净化机构包括一容器,容器内设 置有竖直布置的滤膜,滤膜将容器间隔为进水室与出水室。
6. 根据权利要求2所述的预测系统,其特征在于,上述水质分析模块包括比色机构与第 一数据处理器,第一数据处理器与比色机构通信连接。
7. 根据权利要求6所述的预测系统,其特征在于,上述结垢预测模块为一数据处理器, 该数据处理器与上述第一数据处理器通信连接。
8. 根据权利要求7所述的预测系统,其特征在于,上述数据处理器包括参数获取单元, 参数获取单元与一离子强度计算单元,离子强度计算单元与一结垢趋势预测单元。
9. 一种使用如权利要求1所述预测系统的方法,其包括以下步骤: A、 取现场水样置于样品瓶中,并将样品瓶放置在样品盘上,通过机械手抓取样品瓶送 至均质盘中,通过定时器进行均质化时间设置,对于含有大量悬浮固体的样品适当增加处 理时间,同时通过搅拌调节器设置搅拌器的位置和转速,对水样进行均质化处理; B、 调节吸液器的移液量,移取均质化后水样,将均质化后的水样加注至净化机构的进 水室;同时吸液器吸取洗涤瓶的洗液清洗吸液器内壁,将废液注入废液瓶,重复清洗吸液器 3-5次;清洗后的吸液器从净化机构的出水室吸取定量的净化后水样,注入水质分析瓶内; C、 机械手抓取水质分析瓶送至水质分析模块的样品池中,进行比色分析;测定离子浓 度传输至第一数据处理器进行数据计算、存储; D、 第一数据处理器获取上述水质分析模块获得的水样离子浓度、进样模块获取的pH值 以及所取水样部位的温度压力参数,传输至第一数据处理器的离子强度计算单元得到离子 强度数据,并将结果传输至结垢预测模块,通过选择不同的数学模型得到水样的结垢趋势 预测结果。
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