一种高温地热系统碳酸钙垢阻垢剂的优选方法技术方案

本发明专利技术公开一种高温地热系统碳酸钙垢阻垢剂的优选方法，具体步骤为：1)明确储层的温度、压力和流体中CO2分压；2)配制用于实验的样品溶液；3)增加釜体内的压力达到储层压力；4)根据釜体体积，取一定量的样品溶液，加入适量阻垢剂以满足带实验的阻垢剂浓度，封闭釜体；5)实验时间达到后，关闭加热电源；6)利用分光光度计检测反应后溶液中参与阻垢剂的浓度。7)计算阻垢率。本发明专利技术根据代表性储层流体钙离子浓度，空白实验钙离子浓度和加入阻垢剂后样品的钙离子浓度，计算不同阻垢剂的阻垢率，结合其成本和生产井的流量，给出最佳的阻垢剂及其注入剂量，为现场试验提供科学依据。为现场试验提供科学依据。为现场试验提供科学依据。

【技术实现步骤摘要】
一种高温地热系统碳酸钙垢阻垢剂的优选方法


[0001]本专利技术属于地球化学
，具体涉及一种高温地热系统碳酸钙垢阻垢剂的优选方法，为实际地热田阻垢剂使用提供依据。

技术介绍

[0002]我国高温水热型地热系统主要分布于喜马拉雅地热带上，包括西藏、川西和腾冲等典型地热区。其中川藏地区的高温地热流体普遍存在结垢问题，且以碳酸钙垢为主，严重阻碍了高温地热资源的开发利用。西藏地区的郎久和那曲地热田因钙垢严重而被关停。羊八井地热田存在明显的钙垢问题，一直以机械除垢的方式清理井筒中的垢；目前投产的羊易地热电站则采用了阻垢剂系统。
[0003]高温水热型地热系统的碳酸钙垢主要发生于生产井井筒中，原因是热储流体在井筒中上升时，由于压力降低，发生闪蒸而水气分离，大量含CO2等的水蒸气逸出，导致地热流体中的碳酸平衡被破坏，碳酸钙过饱而沉淀析出。结垢一般发生于闪蒸面以上一定位置处。所以针对这类钙垢，一般建议选择合理有效的阻垢剂，并根据实验和现场试验调试好注入剂量，将阻垢剂注入到井筒中闪蒸面以下出水层以上一定深度处，来达到防止碳酸钙垢的产生。国外很多有这类问题的地热田大部分都采用了阻垢剂系统，特别是亚太地区的，如新西兰、菲律宾、日本和印度尼西亚等。但由于不同地热区地热流体的化学组成及气体组成不同，热储流体温度和压力也存在差异，所以需要针对特定的地热田开展阻垢剂优选和研究，确定出最有效且经济性最佳的阻垢剂及其注入剂量。
[0004]现有碳酸钙垢阻垢剂阻垢率评价标准及规范等针对的都是低温条件下(70℃)及特定的水化学组分(CaCl2和NaCO3溶液的混合样)，例如中国专利技术专利CN103837657B公开的一种适用于深层卤水阻垢剂性能评价方法，无法指导高温条件下钙垢阻垢剂优选的实验，且反应溶液无法代表储层流体的特征。所以需要针对水化学特征和温度、压力条件的储层流体特征，建立适用于高温水热系统钙垢阻垢剂优选的实验方法及相关数据解释。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是针对高温水热型地热系统，基于地表采集到的地热水和气体组成定量数据，利用地球化学程序WATCH、SOLVEQ或者PHREEQC等重建深部热储流体组分及储层的温度和压力，明确CO2分压；同时设计高温条件下阻垢剂优选实验的方法和流程，系统评价不同阻垢剂对研究区地热流体的适用性及其阻垢率，为地热流体的可持续及经济性开发利用提供依据。
[0006]已有研究表明，我国喜马拉雅地热带上川藏地区的很多高温地热田都存在井筒钙垢问题，且其对生产的危害非常大，也直接影响地热资源的开发利用。国外特别是亚太地区，高温地热系统中出现钙垢，采用阻垢剂系统成功防垢的案例非常多，但并没有给出系统的阻垢剂优选实验方法和流程。此外，目前市场上应用较广泛且效果较好的阻垢剂主要来源于国外相关公司，其对高温水热型地热系统的阻垢剂有一定程度的垄断作用。根据笔者
从事地热资源研究多年经验，建立了如附图1所示的高温水热型地热系统阻垢剂优选实验方法和流程，具体如下所述。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供的高温水热型地热系统碳酸钙垢优选实验方法和流程，是在确定深部热储流体组成、温度、压力和CO2分压的基础上，计算特定的混合气比例及其注入压力和注入量，利用高温高压反应釜装置，开展阻垢剂优选实验，具体步骤为：
[0008]1)基于井口采集的水样和气样定量数据，利用地球化学程序WATCH、SOLVEQ或者PHREEQC重建储层条件下地热流体化学组成，明确储层的温度、压力和流体中CO2分压；
[0009]2)利用分析纯的化学试剂(KCl、NaCl、Na2SO4、CaCl2)，参照重建的热储流体主要离子含量，配制用于实验的样品溶液，其中HCO3‑
/H2CO3含量通过注入CO2来实现。
[0010]3)实验压力通过泵入N2来实现，地热流体的HCO3‑
/H2CO3含量通过泵入CO2实现。为了方便，采用N2和CO2的混合气，二者的质量分数比应参照亨利定律、储层的温度和压力以及CO2分压来计算；同时确定室温条件下注入的压力和注入量，以保证反应釜升温至设定温度时，釜体内的压力达到储层压力，流体中CO2分压达到储层条件下CO2的分压。
[0011]4)根据釜体体积，取一定量的样品溶液，加入适量阻垢剂以满足带实验的阻垢剂浓度，封闭釜体；室温条件下按照要求泵入N2和CO2至设定值，关闭进气口；参照热储温度设定反应温度，温度达到设定值后记录时间。实验时间设定为24小时。
[0012]5)实验时间达到后，关闭加热电源。打开排气口，缓慢释放釜体的气体至无明显气体排出。釜体降温至90℃左右时，将反应后的溶液倒出，用0.45μm的滤膜过滤。过滤后的溶液温度降至室温时，采用便携式滴定法测定其钙离子浓度；同时将样品装入20m样品瓶，用于离子色谱或者电感耦合等离子体原子吸收仪检测。
[0013]6)利用分光光度计检测反应后溶液中参与阻垢剂的浓度。
[0014]7)阻垢率采用下式(1)计算。其中C
inhib
、C
sample
和C
blank
分别是加入阻垢剂后反应样品钙离子浓度、样品溶液中钙离子浓度和不加阻垢剂反应样品钙离子浓度，单位是mg/L。
[0015][0016]通过实施上述技术方案，本专利技术的效果是：
[0017]本专利技术基于井口采集到的地热水和气体定量数据，利用WATCH、SOLVEQ或者PHREEQC程序重建深部热储流体组分，特别是其中CO2的分压，并用分析纯化学试剂配制代表深部热储流体的样品溶液；根据要求设置合理、可靠的实验流程，使实验条件能够尽可能代表现场试验的情景，即在储层温度和压力条件下开展阻垢剂防垢效果的测试。根据代表性储层流体钙离子浓度，空白实验钙离子浓度和加入阻垢剂后样品的钙离子浓度，计算不同阻垢剂的阻垢率，结合其成本和生产井的流量，给出最佳的阻垢剂及其注入剂量，为现场试验提供科学依据。
附图说明
[0018]图1是高温水热系统碳酸钙垢阻垢剂优选实验方法及流程图。
[0019]图2重建储层流体流程图，其中，图2A为只发生脱气的样品的重建流程，图2B为发生了脱气和结垢的样品的重建流程。
具体实施方式
[0020]根据已有的研究，碳酸钙垢主要形成于高温水热型地热井的生产井中，且出现在闪蒸面以上一定深度处。所以本专利技术方法的主要原理是根据井口采集的地热水和气体定量数据，利用WATCH、SOLVEQ或PHREEQC等地球化学程度，重建热储流体组成及温度和压力，利用分析纯化学试剂配制代表性的储层流体样品溶液，根据计算得到的流体中CO2分压和混合气配制比例，在高温高压反应釜中开展不同浓度阻垢剂实验。对反应后的样品溶液进行适当处理以获得能反应真实情况的钙离子浓度，进而计算阻垢率。
[0021]为了评价不同阻垢剂的阻垢效率，需要先配制代表性的储层流体样品，并建立储层温压条件下阻垢剂优选实验开展的具体流程，实验结束后样品的预处理及阻垢率计本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高温地热系统碳酸钙垢阻垢剂的优选方法，其特征在于，根据井口采集到的水样和气样定量分析结果重建储层温度压力条件下地热流体组成，利用分析纯化学试剂配制能代表储层流体主要离子特征的样品溶液，利用高温高压反应釜进行反应，获得实验后样品钙浓度和参与阻垢剂浓度测试，计算阻垢率。2.根据权利要求1所述的一种中高温水热型地热系统碳酸钙垢阻垢剂优选方法，其特征在于，包括如下步骤：S
‑
1.基于井口采集的水样和气样定量数据，重建储层条件下地热流体化学组成，获得储层的温度、压力和流体中CO2分压；S
‑
2.利用分析纯的化学试剂，参照重建的热储流体主要离子含量，配制用于实验的样品溶液；S
‑
3.实验压力通过泵入N2来实现，地热流体的HCO3‑
/H2CO3含量通过泵入CO2实现，计算泵入N2和CO2的质量分数比；确定室温条件下注入的压力和注入量，以保证反应釜升温至设定温度时，釜体内的压力达到储层压力，流体中CO2分压达到储层条件下CO2的分压；S
‑
4.根据釜体体积，取一定量的样品溶液，加入适量阻垢剂以达到待实验的阻垢剂浓度，封闭釜体；室温条件下按照要求泵入N2和CO2至储层的压力和流体中CO2分压，关闭进气口；参照热储温度设定反应温度，温度达到设定值后记录时间开始进行实验；S
‑
5.实验时间达到后，关闭加热电源，打开排气口，缓慢释放釜体的气体至无明显气体排，将反应后的溶液倒出，滤膜过滤，测定过滤后的溶液钙离子浓度残余阻垢剂的浓度；7)阻垢率采用式(1)计算，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢迎春，王宗满，孙国强，王辉，李臻，张鹂，马腾飞，胡振坤，陈戈涵，
申请(专利权)人：中核坤华能源发展有限公司，
类型：发明
国别省市：