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岐口18—2油田井下机组结垢原因

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确定清洗液配方是垢样分析的首要工作，其分析结果可以给出污垢的主要成分，而且是确定清洗剂选择范围的主要依据。本实验分析的垢样为岐口油田的QK18-2P6泵口垢样，垢样中含有油、水及沉积垢（无机垢），实验目的是对垢样的各组分含量进行测定，并测定沉积垢中的酸溶解物含量。实验结果表明，抽提后的垢样中仍含有少量的有机物，含量为1.75%，占垢样总重量的1.57%，可能为焦炭或沥青质类石油醚不溶物，形成原因是原油沥青质在温度、压力下降的情况下析出。垢样铁元素和硫元素含量高，占总重的68%，主要以铁的硫化物形态存在。

垢样分析；含水率；油溶率；酸溶物含量

垢样分析就是采取被清洗设备的污垢样品，进行成分的定性和定量分析。垢样分析是确定清洗液配方的首要工作，其分析结果能提供污垢的主要成分，而且是确定清洗剂选择范围的主要依据[1]。

1 实验方法

称取一定量的岐口18—2油田井下机组垢样置于105℃烘箱中烘干至垢样质量不变化；使用已称重的镜头纸包裹一定量的垢样，使用90～120#石油醚进行索式抽提；将抽提后的垢样置于110℃烘箱中烘至质量不变化，称重；取一定量烘干后的垢样加入10%盐酸溶液进行溶解，实验中一直保持溶液pH值在2左右；待酸溶解反应进行完全后过滤，并用蒸馏水进行冲洗；将冲洗后的垢样置于烘箱中烘干后称重；取一定量抽提并烘干后的垢样，置于400℃马弗炉中进行灼烧4 h；待灼烧完成并自然冷却后称重。用扫描电镜（SEM）和能谱仪（EDS）测垢样晶体矿物种类和元素含量。

2 实验数据

（1）垢样中含水率测定。取垢样6.74 g，于烘箱中烘干，烘干后垢样的质量为5.85 g，含水率为13.20%。

（2）垢样含油率。擦镜纸总质量为1.47 g，包裹垢样后的质量为27.62 g，抽提完并烘干后总质量为21.46 g，则除去的油和水的总质量为6.16 g，垢样中含水质m=（27.62-1.47）×13.20%=3.45 g，计算出油的质量为2.71 g，含油率为10.36%。

（3）垢样中酸溶物含量。取除完油的垢样4.05 g置于烧杯中，加入10%的盐酸溶液，进行溶解。反应实验现象如下：①反应中有臭鸡蛋味的气体生成。这就证明反应生成了H2S气体，而且持续时间较久，表明垢样中含有大量的硫化物。②反应中溶液颜色呈浅绿色。表明垢样中含有亚铁类并可以和酸发生反应的无机化合物。反应完并烘干后剩余垢样的质量为0.930 9 g，垢样中可溶于酸的垢含量为77.01%

（4）抽提完后垢样中有机物含量。取4.00 g垢样于400℃马弗炉中进行灼烧，冷后质量为3.93 g，则含有有机物的质量为0.07 g，有机物含量为1.75%。灼烧后的垢样成红褐色，推断可能是Fe2+与氧气发生反应，生成铁的氧化物。

（5）垢样组成。对各垢样含量归一化处理，计算各垢样的相对含量，结果见表1。

表1 分析实验垢样组成

3 垢样成分检测

3.1 扫描电镜（SEM）分析

扫描电子显微镜（SEM）的工作原理是：当一束高能的入射电子轰击物质表面时，被激发的区域将产生二次电子、俄歇电子、特征X射线和连续谱X射线、背散射电子、透射电子，以及在可见、紫外、红外光区域产生电磁辐射[2]；同时，也可产生电子—空穴对、晶格振动（声子）、电子振荡（等离子体）。利用电子和物质的相互作用，还可以获取被测样品本身的各种物理、化学性质的信息，如形貌、组成、晶体结构、电子结构、内部电场或磁场等。扫描电子显微镜的最主要组合分析功能有：X射线显微分析系统（即能谱仪,，EDS）主要用于元素的定性和定量分析，并可分析样品微区的化学成分等信息；电子背散射系统（即结晶学分析系统）主要用于晶体和矿物的研究。

扫描电镜（SEM）分析表明：扫描电镜SEM未发现明显黏土矿物，含量太少，看不出形态。

3.2 能谱仪（EDS）分析

能谱仪是用来对材料微区成分元素种类与含量进行分析，配合扫描电子显微镜与透射电子显微镜的使用。各种元素具有自己的X射线特征波长，特征波长的大小则取决于能级跃迁过程中释放出的特征能量△E，能谱仪就是利用不同元素X射线光子特征能量不同这一特点来进行成分分析的。因此，本次检测通过能谱仪（EDS）分析可以得出样品元素含量，分析垢样来源。

能谱仪（EDS）分析表明：元素分析基本不含硅，主要以铁的硫化物形态存在，其他为钙镁垢。

4 实验结论

（1）垢样含水率为13.20%，垢样油溶率为10.36%（石油醚可溶物）。

（2）抽提完后的垢样中酸溶物含量为77.01%（HCl酸溶），占垢样总重量的69.03%。

（3）抽提后的垢样中仍含有少量的有机物，含量为1.75%，占垢样总重量的1.57%，可能为焦炭或沥青质类石油醚不溶物，形成原因是原油沥青质在温度、压力下降的情况下析出（注：不溶于C5～C7的正构烷烃，但能溶于热苯的物质称为沥青质，沥青质是一种高分子量（大于1 000以上）、具有多环结构的黑色固体物质，不溶于酒精和石油醚，易溶于苯、氯仿、二硫化碳）。

（4）酸实验中溶液的颜色呈浅绿色，表明有Fe2+存在，且反应中持续有臭鸡蛋味的气体生成，表明垢样中可能含有FeS物质，可溶物是SRB细菌腐蚀产物。

（5）扫描电镜（SEM）和能谱仪（EDS）分析垢样没有硅元素，黏土矿物很少，含量低看不出形态。垢样铁元素和硫元素含量高，占总重的68%，主要以铁的硫化物形态存在。其他成分为钙镁垢，占总重的23%。

[1]秦源．垢样分析的探讨[J]．大氮肥，2012，35（1）：59-62.

[2]曹惠忠，刘立勇，任鹤琴，等．长距离盐卤输送管道化学清洗[J]．清洗世界，2012，28（8）：13-16.

（栏目主持 杨军）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.1.018