油田管道结垢机理及防垢技术

朱 明亮¹, 高 清河², 吕 宜铮², 王 玉迪², 钱 慧娟²
1、东北石油大学化学化工学院
2、大庆师范学院化学工程学院

摘要

在油田生产中，油田管道结垢主要是由无机盐如碳酸钙、硫酸钙和氢氧化镁的沉积而引起的。这些盐的溶
解度随着温度的升高而降低，发生沉积时会对油田生产造成极大的危害。本文介绍了油田管道结垢的危害及结垢机
理。综述了化学防垢法、工艺防垢法、物理防垢法和涂层防垢技术的防垢原理、优缺点及存在问题。展望了涂层防
垢技术面临的挑战及进一步需要研究的工作。

关键词

防垢；化学防垢；物理防垢；涂层

参考

[1] 赵海勇，刘曼，李诚，等 . 镇原油田结垢趋势预

测及防垢技术 [J]. 油田化学，2022，39（01）：140-144.

[2]Yanxia Z, Xiangguo L, Yunbao Z, et al. The Effect of

Alkali on Reservoir Minerals and Deposition Characteristics[J].

Chemistry and Technology of Fuels and Oils, 2019, 55(4):

439-446.

[3]Ghosh P, Sharma H, Mohanty K K. ASP flooding in

tight carbonate rocks[J]. Fuel, 2019, 241: 653-668.

[4]Li J, Li T, Yan J, et al. Silicon containing scale forming

characteristics and how scaling impacts sucker rod pump

in ASP flooding[C]. Asia Pacific Oil and Gas Conference &

Exhibition. Society of Petroleum Engineers, 2009.

[5]Kudaibergenov S, Shakhvorostov A, Gussenov I, et al.

Application of novel hydrophobically modified polybetaines

based on alkylaminocrotonates and methacrylic acid as pour

point depressants and ASP flooding agent[J]. Polymer Bulletin,

2019, 76(10): 5129-5147.

[6] 胡亚楠 . 强碱三元复合驱储层结垢智能预测方法

研究 [D]. 东北石油大学，2020：2-5.

[7]Antony A, Low J H, Gray S, et al. Scale formation and

control in high pressure membrane water treatment systems: A

review[J]. Journal of Membrane Science, 2011, 383(1-2): 1-16.

[8] 钱慧娟 . 聚合物基功能涂层的制备及其防垢性能

研究 [D]. 东北石油大学，2020：2-8.

[9]Vazirian M M, Charpentier T V J, Mônica D O P, et

al. Surface inorganic scale formation in oil and gas industry:

As adhesion and deposition processes[J]. Journal of Petroleum

Science and Engineering, 2016, 137: 22-32.

[10] 钱慧娟，宋华，朱明亮，等 . 聚合物基疏水 / 超

疏水涂层防垢的研究进展 [J]. 应用化工，2020，49（03）：

773-776.

[11]Branzoi F, Branzoi V, Licu C. Corrosion inhibition of

carbon steel in cooling water systems by new organic polymers

as green inhibitors[J]. Materials and Corrosion, 2014, 65(6):

637-647.

[12] 柳鑫华，张怀芳，刘越，等 . 阻垢剂阻垢性能

及阻垢机理的研究进展 [J]. 材料保护，2021，54（08）：

150-157.

[13] 任小波 . 油井结垢原因及化学防垢剂的选择 [J].

化学工程与装备，2021，（03）：53-54.

[14] 李琼玮，李慧，刘爱华，等 . 国外油田化学防垢

技术新进展 [J]. 现代化工，2018，38（08）：63-67.

[15] 彭冲，李亚洲，欧阳诗昆，等 . 柔性陶瓷复合

涂层在油田集输管线防垢中的应用研究 [J]. 广东化工，

2020，47（15）：64-65+73.

[16] 邹伟，吴鹏，张涛，等 . 地面集输系统结垢机理

及清防垢技术研究 [J]. 石油化工应用，2021，40（02）：

72-75+85.

[17] 常辉，郑锋，徐卫峰，等 . 物理防垢技术在大

牛地气田的应用 [J]. 断块油气田，2015，22（03）：405-

408.

[18] 王苗苗 .JD 油田注水井井筒结垢机理及防垢措施

研究 [D]. 西南石油大学，2019：18-20.

[19] 孙延安 . 三元复合驱采油螺杆泵螺杆抗结垢、抗

磨损、抗静电复合涂层研究 [D]. 成都：西南石油大学，

2015.

[20] 钱慧娟，朱明亮，侯俞行，等 .PVDF/FEP/Al2O3/

CNT 防垢涂层制备及性能 [J]. 塑料工业，2021，49（12）：

164-168+175.

[21]Fihri A, Abdullatif D, Mahfouz R, et al. Decorated

fibrous silica epoxy coating exhibiting anti-corrosion

properties[J]. Progress in Organic Coatings, 2019, 127: 110-

116.

[22]Matsuda T, Kashi K B, Fushimi K, et al. Corrosion

protection of epoxy coating with pH sensitive microcapsules

encapsulating cerium nitrate[J]. Corrosion Science, 2019, 148:

188-197.

[23]Cha J, Kim J, Ryu S, et al. Comparison to

mechanical properties of epoxy nanocomposites reinforced by

functionalized carbon nanotubes and graphene nanoplatelets[J].

Composites Part B: Engineering, 2019, 162: 283-288.

[24]Capricho J C, Fox B, Hameed N. Multifunctionality in

Epoxy Resins[J]. Polymer Reviews, 2020, 60(1): 1-41.

[25] 姜春花，金瑞萍，蒋余巍，等 . 有机涂层在高温

高压腐蚀环境下防结垢和防结蜡性能测试 [J]. 腐蚀与防

护，2006，27（09）：460-462.

[26]Wang G G, Zhu L Q, Liu H C, et al. Galvanic

corrosion of Ni-Cu-Al composite coating and its anti-fouling

property for metal pipeline in simulated geothermal water[J].

Surface and Coating Technology, 2012, 206(18): 3728-3732.

[27] 王林，陈晔 . 纳米复合双层防垢涂层的制备及其

性能研究 [J]. 轻工学报，2016，32（1）：65-71.

[ 2 8 ] O l d a n i V , B i a n c h i C L , B i e l l a S , e t a l .

Perfluoropolyethers Coatings Design for Fouling Reduction

on Heat Transfer Stainless-Steel Surface[J]. Heat Transfer

Engineering, 2015, 37(2): 210-219.

[29]Oldani V, Negro R D, Bianchi C L, et al. Surface

properties and anti-fouling assessment of coatings obtained

from perfluoropolyethers and ceramic oxides nanopowders

deposited on stainless steel[J]. Journal of Fluorine Chemistry,

2015, 180, 7-14.

[30]Oldani V, Sergi G, Pirola C, et al. Sol-gel hybrid

coatings containing silica and a perfluoropolyether derivative

133

Modern Chemical Industry, 现代化工(7)2022,4

ISSN: 2661-3670(Print) 2661-3689(Online)

with high resistance and anti-fouling properties in liquid

media[J]. Journal of Fluorine Chemistry, 2016, 188: 43-49.

[31] 张 仲 彬， 徐 志 明， 张 明 玉， 等 .PTFE、FEP 涂

层表面 CaCO3污垢特性的实验研究 [J]. 工程热物理学报，

2009，30（08）：1405-1407.

[32] 王兴海，刘天庆 . 碳酸钙在加热铜基表面结垢诱

导期实验研究 [J]. 化学工程，2000，28（04）：31-33.

[33] 何凯龙，陈颖，冯婧，等 .Ni-P-PTFE 化学复合

镀层的导热及阻垢性能研究 [J]. 材料导报，2013，2（02）：

121-124.

[34] 王永真，陈颖，何凯龙，等 . 铜基 Ni-P-PTFE 化

学复合镀层的阻垢和导热综合性能的研究 [J]. 制冷学报，

2014，35（01）：20-24.

[35] 张帆，刘明言，Zhang Shuai，等 . 不同涂层在地

热水中的腐蚀与结垢 [J]. 太阳能学报，2015，36（02）：

510-516.

[36]Zhang H, Li B, Sun D, et al. SiO2-PDMS-PVDF

hollow fiber membrane with high flux for vacuum membrane

distillation[J]. Desalination, 2018, 429: 33-43.

[37]Sugama T, Webster R, Reams W, et al. High-performance polymer coatings for carbon steel heat exchanger tubes

in geothermal environments[J]. Journal of Materials Science,

2000, 35(9): 2145-2154.

[38]Sugama T, Gawlik K. Anti-silica fouling coatings in

geothermal environments[J]. Materials Letters, 2002, 57(3):

666-673.

[39] 吴坤湖，李卫平，刘慧丛，等 . 地热水环境中

PTFE/PPS 复合涂层表面 CaCO3垢成核行为 [J]. 北京科技大

学学报，2010，32（10）：1321-1326.

[40]Qian H J, Zhu Y J, Wang H Y, et al. Preparation and

antiscaling performance of superhydrophobic poly (phenylene

sulfide)/polytetrafluoroethylene composite coating[J]. Industrial

& Engineering Chemistry Research, 2017, 56(44): 12663-

12671.