结盐结垢对油田的正常生产有着严重的影响。因此近年来针对油田水结垢的机理研究，以及预测研究一直是个热点，但是在相关的报道中发现，适用于高矿化度油田防盐防垢的研究成果较少。江汉油田属于盐湖沉积盆地，油田采出水矿化度可高达30×104mg/L以上，水中含有高浓度的钙离子，镁离子，硫酸根离子，氯离子，碳酸氢根等成垢离子，由于影响结盐结垢的因素众多，难以判断准确的结盐结垢的机理。 针对江汉油田高矿化度采出水体系水质组成，在查阅大量文献的基础上，结合现场生产中的资料记录，制定实验方案，开展实验研究，主要研究内容及结论如下： 一、通过室内实验来分析溶液中各组分对结盐结垢的影响 结垢产物主要包括硫酸钙和碳酸钙；而结晶盐的主要成分是氯化钠。一般结垢量远小与结盐量，通常不到结晶盐的10％。在高矿化度的产出水中，结盐和结垢现象常常是一同发生的，并且二者会相互影响。结垢后形成的微小颗粒可以作为晶核，促进盐的沉积；而在高浓度的水中，较大的离子强度能减少结垢物的产生。 pH值对硫酸钙垢的形成以及盐的沉积影响很小，但是对碳酸钙垢的形成影响较大，通常的pH值变化范围是6～8之间。水溶液中的硫酸根和碳酸氢根的比例对垢样中的硫酸钙和碳酸钙的所占比例的影响十分明显。受溶度积的影响，碳酸氢根会首先跟钙离子结合形成沉淀。 二、利用流动实验装置研究材质和流速等因素对结盐结垢的影响 实验采用一个系统的模拟流动实验装置，实验用水采用现场取回的产出水。在流动装置的各个部位悬挂不同材质制成的挂片，通过一定的时间间隔来观察并记录挂片上的结盐结垢情况。从实验中可以发现不同的材质、不同的流速等因素对结盐结垢的不同影响。挂片的时间越长，结盐结垢的量就越多，并且盐和垢在不同材质的挂片上附着的强度各不相同，附着能力越强说明对油田生产的影响就越大。在实验中还发现，局部阻力对结盐结垢的影响十分显著，在管线拐弯处的结盐结垢现象更为严重，所以在油田生产中结垢情况较严重的区块，应在工艺许可的条件下尽量减少弯头和阀门的使用，避免管线上不必要的局部阻力产生。在实验中还发现，除不锈钢和紫铜材质挂片以外，其它材质试片表面腐蚀现象严重，实验发现成垢与腐蚀有相互促进作用，腐蚀严重的材料，成垢趋势也较强，而对不锈钢、紫铜等较难腐蚀的材料，成垢量也很少，所以研制新型低表面能、耐腐蚀、不易附着垢物质的材料将是油田防垢治垢、控制腐蚀的一条有效途径。通过对挂片表面的附着物的分析得知，垢物质中腐蚀产物含量最多，其次为氯化钠，而碳酸钙和硫酸钙的含量较少。实验所采用的产出水中氯化钠并没有达到饱和的状态，这说明腐蚀产物和垢物质可以通过提供结晶晶核以及包裹、吸附等多种因素的作用，将氯化钠不断的从未饱和的溶液中转移到挂片表面。 三、高矿化度水溶液中碳酸钙和硫酸钙的溶解度研究 研究表明，高浓度的盐溶液增加了体系的离子强度，有减少垢的生成的趋势；氯化钠、氯化钾对硫酸钙和碳酸钙有促溶作用，存在一定的阻垢作用，且浓度越大，阻垢作用越强，但两者都存在一个最佳的阻垢浓度，当浓度超过此值后，促溶、阻垢作用反而减弱；镁离子在江汉油田产山水中含量不大，但微量镁离子对碳酸钙和硫酸钙有较为明显的增溶作用。 研究建立了25℃下碳酸钙、二水硫酸钙溶解度经验预测公式，经验公式可用于预测多种组合体系中碳酸钙、二水硫酸钙溶解度。可用于预测高矿化度油田采山水体系成垢趋势。 四、碳酸钙成垢动力学研究 对于结垢的动力学过程，可采用晶核生长和晶粒长大两过程描述。研究表明，碳酸钙结垢的品核生长和晶粒长大过程符合一级反应动力学模型。碳酸钙的晶核生长和晶粒长大动力学分别符合以下方程：lnC/C0=-33635e-32070/RT.t,lnC/C0=-2.14e-13180/RT.t。