油田生产普遍存在着结垢问题。目前结垢机理的研究只是处于减缓形成反应的单一化学方面的考虑,较长时间后垢物照样在材料表面上生成,防垢效果不好,而从材料角度可以实现彻底防垢的目的。论文进行了室内静态模拟挂片结垢试验,研究三元复合驱、油田污水、水驱采油三种介质下碳钢、不锈钢、陶瓷、涂料、镀层和橡胶六种材料的结垢情况。通过扫描电镜与能谱仪等测试方法检测材料的微观结构和形貌,并确定垢物的成分;采用称重法获得材料的结垢量;利用改造后的体视显微镜测量润湿角,判断材料表面润湿性,从而为实际生产中寻找防垢及抗垢方法提供理论依据。研究了现场三元液介质下垢物状况以及润湿性、温度、流速等因素对结垢的影响关系,提出油田设备上结垢的规律。实验研究和理论分析表明,垢的形成与固体材料的化学组成有关,随着材料表面能的增加,结垢量总体呈上升趋势。在三种介质下,碳钢先发生锈蚀,腐蚀加剧了结垢,锈的主要成分为Fe₃O₄,在规则的方形铁的氧化物上出现硅垢。改性氟橡胶比氢化丁腈橡胶的表面能低,防垢性能强于氢化丁腈橡胶。油田污水系统中结垢的主要成分为CaCO₃,三元复合驱中生成的垢样为二氧化硅和碳酸盐的混合垢,结垢主要成分是SiO₂垢。三元采出液中流速在小于1.0m/s时,垢物增重量随流速增加而增加;在流速为1.0m/s,垢物增重量达到了最高值;流速在大于1.0m/s时,垢物增重量随流速增加而减小。当其它条件不变时,随温度增加而越容易结垢,温度在30℃⁴5℃的范围内容易形成硅垢。三元复合驱注入液和采出液结垢物不同,垢层的结构也不一样。注入站管道设备的腐蚀影响垢物的生成,导流芯结垢初期,大量的铁屑、泥沙以及溶液中形成的镁垢先附着导流芯表面上,随着时间的推移,钙垢以此为晶核逐渐生成。采出液里,硅酸盐垢在碳酸盐垢基础上产生并占主要部分。相同的液体介质在不同固体材料表面的润湿效果有着很明显的差别,陶瓷材料接触角大,润湿性最低,不容易粘附结垢。而碳钢接触角小,容易粘附结垢。垢物在固体材料上的生长首先要经过一段诱导期。在这段时间里,材料表面上先吸附一层沉积物,使之成为适合垢物生长的一层“条件膜”,垢物开始在这层膜上生长。