油田地层垢的形成过程

在石油生产过程中，随着原油开采不同来源的地层水、地层水与地面注入水的混合，地层水在采出过程中的降温，油水分离过程中的加热，为了提高采收率向地层注CO2或注碱水溶液，以及为提高地层的渗透率进行酸化作业时，都会遇到从水中析出固体物质的现象，习惯上将此现象称为结垢。因此将一定条件下，从水中析出的固体物质统称为垢。油田中最常见的垢是碳酸钙垢、硫酸钙垢、硫酸锶垢和硫酸钡垢等，通常将一些金属腐蚀产物（铁的氧化物、硫化物、氢氧化物和碳酸亚铁等）和某些油田水中含量高、容易析出的溶解度高的盐类（如氯化钠）也包括在垢内。结垢主要发生在水流通过的地层岩石表面、管线设备的表面，造成地层、管线的堵塞，管线、设备的腐蚀、破坏，影响正常的石油生产，甚至造成油藏的永久性伤害。为此需要采取措施防止垢的生成，和及时清除管线设备上所结的垢。

  与蜡的析出类似，垢的生成同样经过垢的晶核形成、垢晶核的生长和垢的沉积三个阶段。垢可在固体表面的某些活性点上生长，结成垢的颗粒。由于油层水、注入水中存在多种正、负离子，垢往往是由多种无机物组成的。垢与水相的平衡是多重无机物的溶解、电离平衡，其平衡条件和平衡组成是由组成垢的各个成分的溶度积、离子积、电离平衡关系式、离子强度与各种离子活性系数关系式等所决定的。在某些条件下水相离子与固体表面物质发生化学反应，例如金属表面腐蚀、水相离子对岩石成分的溶解或水相离子在岩石表面的沉积等，因此垢的析出还与这些化学反应的平衡常数有关。