[发明专利]基于触媒合金的油田地热井防垢技术应用方法

说明书

本发明涉及油田地热井技术领域，具体涉及基于触媒合金的油田地热井防垢技术应用方法，包括以下步骤：S1、制备触媒合金材料；S2、据碳酸钙结垢行为、井口压力、不同温度和CO₂分压下的结垢趋势，明确结垢位置及其他地热防垢的关键环节；S3、在过滤前加入触媒合金材料；本发明通过测试，使用触媒合金材料改变水分子结构达到防垢防蜡目的。

技术领域

本发明涉及油田地热井技术领域，具体涉及基于触媒合金的油田地热井防垢技术应用方法。

背景技术

制约当今世界经济发展的主要因素是清洁能源的短缺和环境的保护，一方面要通过消耗能源来发展高品质的经济，另一方面还需要对生存的环境进行更好的保护。世界各国对生存环境的重视也提升到了一个新的高度，从而在发展经济的同时也在对各自国家的能源供给结构进行了调整和改革；清洁能源的利用可以有效地缓解发展经济的同时对环境破坏的现状。

据调查，靠地热发电占本国一次能源消费最多的国家是肯尼亚(51％)、冰岛(30％)、菲律宾(27％)、萨尔瓦多(25％)、新西兰(14.5％)、尼加拉瓜(9.9％)。在冰岛，地热能可满足90％以上的供热需求；主要优点是其不受天气条件的影响，并且具有很高的容量系数。《2010年世界地热发展会议报告》指出，当年的世界地热直接利用规模为121696GWh，其中我国占据了约17.2％，并且这一数字随着地热产业的发展还在不断的增长。据国土资源部勘探，初步估计得出全国地热水的开采量可达到68亿m3，可为我国提供丰富的地热清洁能源，用以代替以煤为资源的部分产业。《2020年全球地热发电报告》指出，2019年占地热装机总容量最多的是美国(18.3％)、印度尼西亚(15.3％)、菲律宾(13.8％)、土耳其(10.9％)、新西兰(6.9％)。中国排序第19名，地热装机容量进展不大。

造成地热资源在世界范围内利用受阻的关键在于：地热水在开发利用过程中普遍存在结垢问题，严重困扰管道和设备的正常运行。大部分的地热田利用项目中每年都会耗费巨大的人力和物力对管道和设备进行除垢。羊八井地热田(1977年成立，占地40km2)，其在地面上传递的自然热能高达每秒107,000千卡，是中国最大的地热蒸汽发电厂。早期羊八井地热电站，由于结垢严重，需定期对地热流体的过流部件进行除垢，进而影响连续发电。其中结垢最为严重的是地热井内的井管，一般3～5天就能将直径200mm的井管堵死。结垢形成后，需用空心锤法对地热井的井管进行在线除垢，其他过流部件仍需进行定期清洗，严重占用电站有效时间，大大降低了发电量。此外，辽河、冀东等油田都拥有丰富的地热资源，地热开发取得了显著的成果；同样，在地热开发利用过程中，腐蚀结垢一直是困扰地热高效长久开发的难题。

造成地热水结垢的主要原因是地热水从储层中开发出来的过程中温度和压力会发生变化，一般情况下温度变化较小、压力变化较大，从而对地热水中溶解的钙镁离子以及其他溶解成分的溶解度造成了影响，使得部分组分在地热水中达到饱和状态并以固体的状态洗出沉淀在管道和设备的表面。地热水在开采过程中，为了缓解过度开采地热水造成的水位降低现象，需要向地下回注水。但是在回注水时，由于压力和温度等因素的变化造成回注水在储层中结垢，影响回注效率。因此，不仅要研究地热水在管道内的结垢，还要研究地热回灌水在地下储层中的结垢问题。

地热水管路系统结垢以后，传统上是采用化学清洗或物理清洗的方法进行清除。物理清洗通常包括电磁式、强磁式、膜技术、超声波以及机器人等；然而针对地热水，常规物理清洗在环境要求上存在着较多的限制；所以通常情况下都是采用化学+物理复合清洗方法。然而化学清洗容易对环境造成极大的污染隐患；化学洗过水垢后，排放的溶液中主要成份是氢氟酸、盐酸、硝酸等无机强酸以及由缓蚀剂、添加剂分解成的有毒成份或腐蚀性废液，过多的废液排入地层极有可能污染地下水，甚至影响热储层的构造。

目前，国内外针对地热水结垢问题，主要集中于高效阻垢剂的研制以及其他流体力学工程方法。关于阻垢剂，具代表性的、环保的有磷酸盐玻璃、石灰－纯碱等。而基于流体力学工程方法主要指通过研究雷兹诺指数、腊森指数、驱动力指数等指标来评估结垢趋势进而采取相应措施，属于被动防垢。关于物理阻垢技术除机械清理外，鲜有相关报道。