一种油田污水腐蚀结垢特性的测试方法技术

本发明专利技术公开了一种油田污水腐蚀结垢特性的测试方法，包括以下步骤：(1)测试管线材料在现场油田污水下的电化学阻抗图谱；(2)设计模拟管线，用CFD软件模拟出在不同进管口流速下该管线模型内的流态信息，并确定实验测试片的安放位置；(3)将实验测试片安放在动态管线上，进行水循环开始动态模拟实验，并在不同的实验时长下测量不同安放位置处的测试片的垢层厚度；(4)数据整合分析步骤：得出垢层厚度与各变量之间的关系，从而得出该油田污水的腐蚀结垢特性。本发明专利技术能够有效的对油田污水腐蚀性、以及结垢性进行测试，可针对每个具体注水油田其不同的水质和管线情况，能很好的反应每个现场不同的情况。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于油田注水开发应用
，更具体地，涉及一种油田污水腐蚀结垢特性的测试方法，该测试方法尤其适用于在实验室内快速、有针对性的预测油田现场注水系统腐蚀和结垢情况，并可依此提出防治措施，可针对具体的现场油田污水(如注水油田所用注水)，是一种快速测试方法。
技术介绍
随着油田的开采进入中后期油压下降，注水驱替提高采收率是大多数陆地油田的主要手段之一。在油田注水的过程中，外来水与油田内地层岩石的接触，会发生各种物理变化和化学变化，极大的造成了地层的损害。同时，在注水过程中，注水管线中的流体由于地层温度和压力的变化，有些情况下造成严重的管线腐蚀甚至穿孔，还有某些成分容易析出，在注水管线中形成垢层，堵塞注水管线，对油田开采作业产生十分不利的影响。国内外已经有众多油田注水过程中已出现了不同程度的腐蚀和结垢现象，由于各地水质和地层性质的差异，很难有统一而有效的解决方法，因此，开发一套有针对性、能快速预测并提出有效解决方案的方法十分有实际意义。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术的目的在于提供一种油田污水腐蚀结垢特性的测试方法，其中通过对关键的各测试步骤的设置方式以及具体的参数设置等进行改进，与现有技术相比能够有效解决油田污水腐蚀性、以及结垢性的评价测试问题，并且该测试方法可根据每个具体注水油田其不同的水质和管线情况灵活调整，能很好的反应每个现场不同的情况，使得通过本方法在实验室内测试得出的测试结论与实际油田现场的实际情况匹配度高。为实现上述目的，按照本专利技术，提供了一种油田污水腐蚀结垢特性的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)静态电化学分析步骤：在不同温度下，以现场油田污水为溶液采用3电极系统通过交流阻抗法分别测试管线材料在所述现场油田污水下的电化学阻抗图谱，并根据不同温度下得到的所述电化学阻抗图谱得出所述管线材料的相位角临界转变温度；所述管线材料为现场油田输送油田污水的管线所采用的材料；(2)CFD软件模拟步骤：以所述现场油田输送油田污水的管线为参考，设计模拟管线；接着，运用建模网格划分软件对该模拟管线进行计算机建模得到管线模型；然后，运用CFD软件模拟出在不同进管口流速下该管线模型内的流态信息，得出湍流强度以及壁面剪切应力随距进管口距离的分布情况；并根据所述湍流强度以及所述壁面剪切应力随距进管口距离的的分布情况确定实验测试片的安放位置；接着，根据在不同所述进管口流速下所述湍流强度以及所述壁面剪切应力随距进管口距离的分布情况得出壁面剪切应力与进管口流速、以及距进管口距离三者的函数关系，湍流动能与进管口流速、以及距离进管口距离三者的函数关系；(3)动态管线模拟步骤：根据所述步骤(2)中的所述模拟管线、以及所述实验测试片的安放位置，设置动态管线，该动态管线用于安放实验测试片；接着，将所述实验测试片安放在所述动态管线上，在不同温度、以及不同进管口流速下进行水循环开始动态模拟实验，并在不同的实验时长下测量不同安放位置处的所述测试片的垢层厚度，所述不同安放位置对应不同的所述距进管口距离；所述实验测试片与所述现场油田输送油田污水的管线所采用的材料相同；所述水循环采用所述现场油田污水；所述动态管线与所述步骤(2)中的所述模拟管线为等比例关系；(4)数据整合分析步骤：根据所述步骤(2)中得到的壁面剪切应力与进管口流速、以及距进管口距离三者的函数关系，湍流动能与进管口流速、以及距离进管口距离三者的函数关系，所述步骤(3)中得到的在不同温度、不同进管口流速、以及不同实验时长下的不同安放位置处的垢层厚度，得出垢层厚度与变量之间的关系，从而得出该油田污水的腐蚀结垢特性；所述变量为湍流动能、壁面剪切应力、温度、进管口流速、实验时长和距进管口距离中的至少一个。作为本专利技术的进一步优选，所述步骤(3)中，在测量得到所述垢层厚度后，还包括：将所述实验测试片干燥，测重后得到最终结垢量；接着再将所述实验测试片酸洗干燥，测重后得到最终腐蚀程度。作为本专利技术的进一步优选，所述步骤(3)中的所述水循环以是添加有添加剂的所述现场油田污水进行的；所述添加剂为缓蚀剂、阻垢剂和杀菌剂中的至少一种。作为本专利技术的进一步优选，所述步骤(1)中通过交流阻抗法测试管线材料的电化学阻抗图谱的测试时间为至少7天；所述3电极系统是以所述管线材料作为工作电极，以甘汞电极作为参比电极，以铂电极作为对电极。作为本专利技术的进一步优选，所述步骤(3)中进行所述动态模拟实验的温度包括所述步骤(1)中得到的所述相位角临界转变温度；优选的，所述步骤(3)中进行所述动态模拟实验的温度与所述步骤(1)中进行静态电化学分析所采用的温度一一对应，所述步骤(3)中进行所述动态模拟实验的进管口流速与所述步骤(2)中运用CFD软件模拟所采用的进管口流速一一对应；优选的，所述步骤(1)中进行静态电化学分析所采用的温度为40℃～60℃，所述步骤(2)中运用CFD软件模拟所采用的进管口流速为0.41m/s～1.54m/s；所述步骤(3)中进行所述动态模拟实验的温度为40℃～60℃，所述步骤(3)中进行所述动态模拟实验的进管口流速为0.41m/s～1.54m/s。作为本专利技术的进一步优选，所述步骤(2)中的所述建模网格划分软件为Gambit软件；所述CFD软件为Fluent软件。作为本专利技术的进一步优选，所述步骤(3)中测量所述测试片的垢层厚度是将所述测试片在超景深显微镜观察得出该测试片的垢层平均厚度。作为本专利技术的进一步优选，所述步骤(2)中得到的所述实验测试片的安放位置对应所述湍流强度的极值位置、以及所述壁面剪切应力的极值位置中的至少一种。通过本专利技术所构思的以上技术方案，与现有技术相比，由于综合了静态电化学测试、CFD软件模拟、动态管线模拟、数据整合分析这四个相对独立而又相互关联的测试步骤作为油田污水腐蚀结垢特性的测试方法，能够对油田污水腐蚀与结垢特性进行快速的综合测量评价，测量结论与实际情况匹配度高，对实际的油田注水生产具有大的指导作用。本专利技术中的动态管线模拟步骤是依照现场注水管线按比例缩小制作动态模拟管线模型，根据静态电化学分析结果确定模拟实验最佳实验条件，根据CFD软件模拟结果在流态信息变化较大的各个区域安装测试片，应用3D超景深显微镜观察测试钢片表面形貌，用3D统计分析法测定垢层厚度。该步骤可对实验温度、使用的流速进行控制，可进行在线垢层厚度测量(垢层厚度测量可借助3D超景深显微镜观察，再利用统计分析法计算，垢样的平均厚度＝体积/采样面积)。利用该动态管线模拟步骤，可得出管道不同位置处(即，管道上距离进管口距离不同的位置处)电极表面垢层厚度分布。静态电化学分析步骤是采用3电极系统，测试管线材料的电化学阻抗、极化曲线等，分析在静态条件下油田现场污水中管线材料的腐蚀与结垢趋势；根据电化学阻抗谱BODE图，在高频区(频率高于100Hz的区间为高频区)出现相位角峰对应于材料表面垢层膜厚和膜的致密性信息，在低频区(频率低于100Hz的区间为低频区，即，以100Hz为分界点区分高频区和低频区)出现相位角峰对应于材料表面膜下腐蚀相关信息。CFD软件模拟步骤，是根据实际油田现场运用的管径和流速特征，计算出管壁剪切应力；是先通过GAMBIT软件的建模和划分网格及检测后，再使用Flu本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种油田污水腐蚀结垢特性的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)静态电化学分析步骤：在不同温度下，以现场油田污水为溶液采用3电极系统通过交流阻抗法分别测试管线材料在所述现场油田污水下的电化学阻抗图谱，并根据不同温度下得到的所述电化学阻抗图谱得出所述管线材料的相位角临界转变温度；所述管线材料为现场油田输送油田污水的管线所采用的材料；(2)CFD软件模拟步骤：以所述现场油田输送油田污水的管线为参考，设计模拟管线；接着，运用建模网格划分软件对该模拟管线进行计算机建模得到管线模型；然后，运用CFD软件模拟出在不同进管口流速下该管线模型内的流态信息，得出湍流强度以及壁面剪切应力随距进管口距离的分布情况；并根据所述湍流强度以及所述壁面剪切应力随距进管口距离的的分布情况确定实验测试片的安放位置；接着，根据在不同所述进管口流速下所述湍流强度以及所述壁面剪切应力随距进管口距离的分布情况得出壁面剪切应力与进管口流速、以及距进管口距离三者的函数关系，湍流动能与进管口流速、以及距离进管口距离三者的函数关系；(3)动态管线模拟步骤：根据所述步骤(2)中的所述模拟管线、以及所述实验测试片的安放位置，设置动态管线，该动态管线用于安放实验测试片；接着，将所述实验测试片安放在所述动态管线上，在不同温度、以及不同进管口流速下进行水循环开始动态模拟实验，并在不同的实验时长下测量不同安放位置处的所述测试片的垢层厚度，所述不同安放位置对应不同的所述距进管口距离；所述实验测试片与所述现场油田输送油田污水的管线所采用的材料相同；所述水循环采用所述现场油田污水；所述动态管线与所述步骤(2)中的所述模拟管线为等比例关系；(4)数据整合分析步骤：根据所述步骤(2)中得到的壁面剪切应力与进管口流速、以及距进管口距离三者的函数关系，湍流动能与进管口流速、以及距离进管口距离三者的函数关系，所述步骤(3)中得到的在不同温度、不同进管口流速、以及不同实验时长下的不同安放位置处的垢层厚度，得出垢层厚度与变量之间的关系，从而得出该油田污水的腐蚀结垢特性；所述变量为湍流动能、壁面剪切应力、温度、进管口流速、实验时长和距进管口距离中的至少一个。...

【技术特征摘要】
1.一种油田污水腐蚀结垢特性的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)静态电化学分析步骤：在不同温度下，以现场油田污水为溶液采用3电极系统通过交流阻抗法分别测试管线材料在所述现场油田污水下的电化学阻抗图谱，并根据不同温度下得到的所述电化学阻抗图谱得出所述管线材料的相位角临界转变温度；所述管线材料为现场油田输送油田污水的管线所采用的材料；(2)CFD软件模拟步骤：以所述现场油田输送油田污水的管线为参考，设计模拟管线；接着，运用建模网格划分软件对该模拟管线进行计算机建模得到管线模型；然后，运用CFD软件模拟出在不同进管口流速下该管线模型内的流态信息，得出湍流强度以及壁面剪切应力随距进管口距离的分布情况；并根据所述湍流强度以及所述壁面剪切应力随距进管口距离的的分布情况确定实验测试片的安放位置；接着，根据在不同所述进管口流速下所述湍流强度以及所述壁面剪切应力随距进管口距离的分布情况得出壁面剪切应力与进管口流速、以及距进管口距离三者的函数关系，湍流动能与进管口流速、以及距离进管口距离三者的函数关系；(3)动态管线模拟步骤：根据所述步骤(2)中的所述模拟管线、以及所述实验测试片的安放位置，设置动态管线，该动态管线用于安放实验测试片；接着，将所述实验测试片安放在所述动态管线上，在不同温度、以及不同进管口流速下进行水循环开始动态模拟实验，并在不同的实验时长下测量不同安放位置处的所述测试片的垢层厚度，所述不同安放位置对应不同的所述距进管口距离；所述实验测试片与所述现场油田输送油田污水的管线所采用的材料相同；所述水循环采用所述现场油田污水；所述动态管线与所述步骤(2)中的所述模拟管线为等比例关系；(4)数据整合分析步骤：根据所述步骤(2)中得到的壁面剪切应力与进管口流速、以及距进管口距离三者的函数关系，湍流动能与进管口流速、以及距离进管口距离三者的函数关系，所述步骤(3)中得到的在不同温度、不同进管口流速、以及不同实验时长下的不同安放位置处的垢层厚度，得出垢层厚度与变量之间的关系，从而得出该油田污水的腐蚀结垢特性；所述变量为湍流动能、壁面剪切应力、温度、进管口流速、实验时长和距进管口距离中的至少一个。2....

【专利技术属性】
技术研发人员：黄雨辰，谈政焱，郜红梅，陈兆喜，肖菲，秦双，
申请(专利权)人：黄雨辰，武汉华美天策生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42