涂料在油田三元复合驱潜油电泵上的防垢作用

　　随着大庆油田进入高含水开发期，采油技术不断提高，潜油电泵应用规模不断扩大。潜油电泵是一种下到油井一至几千米深处，通过潜油电机带动多级离心泵把井液举升到地面的抽油设备，它包括潜油电机、多级离心泵、保护器、分离器等组成，是油田三大采油设备之一油田三次采油中，在聚合物驱采油之后，为了油田稳产的实际需要，为了降低成本，提高原油采收率，又采用三元复合驱油技术。聚合物和三元复合驱油是三次采油技术。三元复合驱油是在二次采油之后，通过向油层注入三元复含剂（碱、表面活性剂、聚合物），以改善油层岩石表面状况，减少原油在岩石表面的粘附力，提高原油采收率，降低采油成本。三元复合驱油技术是油田采油的又一项高新技术，正在油田推广。然而，三元复合驱油技术在油田应用，给潜油电泵应用提出了新课题，即潜油电泵的防垢问题。t由于三元复合驱体系主要由液态碱、表面括性剂、聚合物三种成份组成，使得采出液组成变化与单独使用聚合物大不相同，使潜油电泵机组严重结垢，使用寿命急剧缩短。为了解决这一问题，而进行这项课理研究。

　　1结垢机理分析通过对在三元复合驱井中应用过的潜油电泵结垢分析，明确了结垢层的形成是由三元复合驱的特性所决定的。由于碱和表面活性剂的量增加，冲刷地层，使地下岩石粉化，岩石中的碳酸盐、硅酸盐随井液一起被泵抽出，在泵中由于叶轮的旋转使分子间碰撞机会增多，形成结垢层附着在流道表面上。

　　在三元复含驱井，潜油电泵结垢层不仅仅是碳酸盐，还有硅酸盐和二氧化硅，而且由于碱液增加还会有MgOiHhXWOHh等不溶物产生，因此结垢层是一个复杂的综合性垢层。

　　三元复合驱结垢严重、迅速，一方面主要是液态被和表面活性剂加入，不仅改变地层岩石间隙与原油滴体系表面能，使原油液与岩石接触角变大。附在岩石上原油很容易被冲刷乳化出来，同时它也改变了潜油电泵内金属表面与采出液体系的接触角。使碳僮盐、硅酸盐、S氧化物等很夸易沉积到电泵内表面上。另一方面硅酸盐、二氧化硅等有粘性，在高速流动的情况下，与金表面结合强度增大。形成的垢层比静止时附着力强。

　　2涂料在潜油电泵上的防垢技术2.1防垢廉理理论上，我们可以把采出液与抽油设备组成一1、体系。在该体系中。每个液滴与设备表面部有一定表面能，形成了一定的接触角。为了保证三元复含驱潜油电泵的防垢性能，首先需改变电泵零部件表面与采出液体系的表面能，增大采出液与电泵零部件表面的接触角，其次增加电泵零部件表面光滑度。

　　为达到这一目的。我们在电泵与采出液接触的表面涂装涂料，即筛选防垢组会物，并用于处理金属表面的方法采用该方法可以有效地防止或至少能抑制或延长处于高结垢环境中金属表面结垢。该组物含有低分子倨、多官能聚含物。该聚合物引进了氟元素，该组合物非常稳定。甚至在高腐蚀、结垢环埯。如与井的酸、碱及其它处理剂等均无反应。

　　2.2氟涂料结构特点及性能2.2.1涂料原理对于一定的体系。能惫*低的状态*稳定。称为基态能量较高的状态称为激发态氟与有多种氧化态的元索化合时，相应的元索往往表现出*高的氧化态，这是由于氟原子半径小，空间位阻大，因此元索原子的周围可以容纳较多的氟原子，原子核与电子结合较紧，电子从基态跃迁到激发态需要能量较高，因此含氰的组含物成膜相当稳定。

　　2.2.2氟涂料特性涂料是分子链中含有氟原子一类高聚物，由于分子链中有氟原子和稳定的高强度C-F键（键能116kcal/ml），在所有化学键中堪称**，这种化学键的强度提供了化学惰性涂膜并且有极高光泽亮度。

　　氰涂料的防垢能力是由于致密的分子结构，决定了它涂坚硬。涂膜表面摩擦系数低。同时涂膜表面的诱起电压高（电阻率高>.表面能低。不易引起静电，有防污物驻留性和极强的憎水性，这样使各种垢很难附着在涂膜上。

　　这种涂膜有远远高于其它涂膜的机械强度和刚性，因此能经住采出液的冲刷I这种涂料，能长期承受酸、碱、盐及各种溶剂的浸泡。有优异的耐化学性、耐腐蚀性能。

　　2.2.3氰涂料综合性能（表1>表1氟料的含灞试tt峪序号检验项目检验结果光滑度高光亮附着力一级冲击度柔韧性一级酎酸性（浸入50%H2SO4溶液中）不失色、不起泡、不脱落耐败（漫入25%HC瘠液中）不失色、不起泡、不脱落酎酸性（浸入HNOs液中）不失色、不起泡、不脱落耐碱性（漫入NUH溶液中）F失色、不起、不脱落）耐汽油性（浸入90汽油中）无变化酎甲笨（浸入甲笨中）无变化耐甲醛（浸入甲醛中>无变化酎三乙胺（浸入三乙K中）无变化3涂装工艺优良的涂料，必须有科学含理涂装工艺保证。涂搽才能充分发挥本身优越性能。例如采用三层复含技术进行涂装涂料。三层复合技术不是单一的涂层产品。

　　而是一种特殊的涂层制造。它把金属镀层与高聚物涂层以化学键的方式紧密结合在一起。从而克服r金被层孔隙率的致命点。同时又把金属镀层的高强度。高耐蚀性与高聚物的致密性和表面功能的多变性有机地结合在一起。

　　a除油：除去金表面油污。增加涂层与金属基体的结合力。

　　b.除锈：除去金表面浮锈。c磷化，磷化防止腐蚀或增加涂层附着力起着良好的作用。

　　d钝化：钝化是封闭磷化层孔隙。防止涂料高温固化时，出现锈点，影响涂层的附着力。

　　化学镀镍：镀上薄薄一层镍磷金，增加耐腐蚀性。

　　化学处理技术：这种技术让底层S金K：出致密且纤细的金绒毛。形成复合层。既提高了面层强度和耐热性。又大大提高有机涂层的附着力。

　　（4>涂装氟涂料：这层功能表面层采用非极性和含有防垢元素氰的有机聚合物一-F型涂料4金内外试躲针对三元复含驱潜油电泵结垢问题我们先后采用了镍镀层、环氧酚醛防腐涂料、防蜡防/涂料。三层复含氟涂料等。其中采用三层复含氰涂料室内试验，效果较为理想。

　　4.1室内拟实雎<1>试验条件三元复合驱井液，原油、。活性剂。聚物和水：三元复含驱体系配方：浓度：0 d.三级水力模型试验设备（试验离心泵叶导轮>.轮。

　　每种叶导轮需要在三级水力模型试验设备连续运转（4>试验涂料层及试验结果（见表2）表2盍内模拟试验比较表序号名称试验结果备注无任何处理叶导轮250小时明显结垢痕迹下井十天左右结垢镍磷镀层的叶导轮250小时明显结垢痕迹防腐涂料层叶导轮250小时有结垢痕迹下井一个月左右结垢防蜡涂料层叶导轮250小时有结垢痕迹下井二个月左右结垢单层氰涂料叶导轮300小时无变化附着力下降塑料叶导轮25（>小时无结垢痕迹但叶导轮表面变色三层复合涂料层30小时无变化美国灰色涂料层300小时无变化通过以上比较，证明氟涂料对三元复合驱井液*具适应性，目前现场试验正在进行，需进一步验证它的结垢周期。

　　4.2现场试验采用环氧酚醛防腐涂料和防蜡涂料处理机组。在大庆采油一厂北16P34下井试验*短运行天数27天，*长运行天数72天，平均运转周期43天与未处理机组（十多天）相比有一定的进步可延长结垢时间一个而经涂装的电泵结垢层一碰就掉，通过大量室内试验和在科学含理理论根据基础上再与以前涂料比较。确定涂料涂装叶导轮作一口井下在北1一6P34井试验，9月29日下井，9月30日投产至今机组运转f稳。

　　各项参数指标正常未发现结垢堵泵现象还需耍进一步观察。如果机组结垢电泵的流道变窄。排量下降。即产液量下降。结垢越严重产液量越小。下面是北I -6一P34井五套机组运行情况。月左右。未涂装涂料的电泵机组结垢层的附着力特强。

　　表3北16P34井五套电泵机组运行侑况序号泵型投产日期起泵曰期运转天数耷水液面（米）正在运转其中：1号和2号是环氧酚醛防腐涂料涂层| 3号和4号是防蜡防腐涂料层t5号是三层复含ft涂料层。

　　D150为大庆150mVd电泵。其它相同。北1 6P34井五套电泵机组运行曲线图，见图表4**套机组运行锖况（D150）98.11.20运转时间产液产油含水聚合物浓度表面活性剂浓度（mg/l）碱浓度苇1天第3天第10天运转时间产液产油耷水聚合物浓度表面活性剂浓度喊浓度（mg.1）第25天第30天第34天第39天拆检情况I从起出的情况看，电缆表、叽组和油管结垢约并且有大置泥浆。将流道堵塞表7第四套机组运行情况（D-320W9.运转时间产液（%）聚含物浓度（mg）表面活性剂浓度运行曲线图表5第二套机组运行情况（D200）99.运转时间产液产油窆水聚合物浓度表面活性剂浓度碱浓度第1天第5天第10天第20天第25天第27天拆检情况：泵叶导轮表面结垢。分离器、花键套结垢，不严重，并且有少量泥浆。

　　表6第三套机组运行情况（D200）99.运转时间产液产油含丰聚含物浓度表面活性剂浓度（mg/I）电流第1天第i天第20天第30天第40天第50，天第60天第70天拆检情况>从拆检情况看，分离器、花键套有少量砂，结垢严重约limn.泵吸入口叶导轮的流道被垢堵塞结垢约1.拆检情况：分离器、花键套表面结垢，并且有少量砂。拆开上、下接头发现严重结垢约1mm，并且有编织袋丝。造成产量下降主要是由于泵袖下埔向上4rm处断裂。

　　表8第5套机组运行情况（0ISOMW.运转时间产液产油含水（%）聚合物浓度表面活件剂浓度电流第1天第5天苇20天第27天第35天沾（败洗第40天第50天第60天继续运转运行情况分析：本井是三层复合涂料层的电泵机泵挂深度：950m，于1999年9月30投产。

　　座用技术装饰化学镀在金属材料表面强化和装饰技术上的应用离进孙金厂2（1.山东轻工业学院机电工程系，济南250100t2济南锅炉集团有限公司山东济南250023）化学镀X镍工艺具有良好的装饰性能和工艺性能。可以增和材料表面硬度和砷磨性、耐蚀性，在改善付料的耐蚀性和装饰性及材料代用。、徵小聿件、精密本件的表面强化斧方而有独特的功故。

　　金在某种催化剂的作用下可以从溶液中沉淀出来，这神水溶液还原工艺可促成金表面生成沉积层。Ni-Pg金化学镀就是通过化学试剂的化学还原作用可将溶液中的镍、磷离子还原析出在工件的表面上，从而在金表面上获得Ni-P含金镀层的工艺，Ni-P合金镀层具有优良的耐磨性和耐蚀性。化学镀黑镍是在材料进行Ni-P合金化学镀的基础上对其镀层发黑处理后得到耐磨、耐蚀具有光学效果黑又亮表面的工艺。作为一种新型的金属材料功能性和装饰性的表面处理技术在仪器、照相机、光学仪器和轻工产品的生产应用中显示了相当的优越性。

　　通过以上现场数据，估计机组或油管有结垢现象。

　　造成产液量下降。酸洗过后，垢被除掉。产液量又回升，然后过一段时间因结垢产液量又下降。通过以上五口油井产液量、聚合物浓度、表面活性剂浓度都随结垢增加而喊小，证明结垢是三元复含驱体系特性所决定。通过涂装各神防垢涂料。电泵机组由原来的十多天提高到三t月。氟涂料涂装的电泵机组现在已运行八十多天，无结垢现象。结垢周期有待进一步观察。

　　5经济效益在三元复合驱，未经防垢处理电泵机组运转周期短。严重影响公司效益，经过防垢处理机组。延长电泵机组运转周期少采油厂加药除垢难的问题，解决电泵机组在21世纪三元复合驱应用的问题。提高潜油电泵在复杂环埯应用的适应性。保证大庆油田稳产，具有相当大经济效益和社会效益。

　　6结论综上所述，通过潜油电泵在油田三元复驱井液中的结垢分析、防垢原理的论述以及室内和现场试验的对比，说明了如下问题（1>通过涂装涂料使潜油电泵对三元复驱井适应性得到提高证明涂装涂料的方法是可行的。

　　（2>通过涂料的不断筛选试验证明目前竽握的氟涂料对三元复含驱井液*具适应性。

　　为保证涂料应用的可靠性涂膜工艺还需不断提高和改进。由于经井液冲刷后。涂料的附着勺有待进一步提高。

　　为进一步验证*新的涂料与涂装工艺。还需进一步在三元复含驱井中考核试验。欢迎有防垢性能的涂料来做试验。

(完)