开采煤层气是通过抽排井底的煤层水,降低煤层压力,使吸附在煤层的天然气被释放出来的一个过程。从采出液外输至水处理合格至排放到自然环境的过程中,集输管线、水处理设备等普遍存在结垢现象。结垢导致管道流通截面减小,流体输送效率下降,严重的还可能导致管线被堵死,设备不能正常运行等,严重影响到油气的正常生产。到目前为止,油田集输系统结垢的问题已经有了很多相关的研究,但是,针对煤层气井集输系统结垢的相关研究还很少。从煤层气井开采开始,就要抽排承压水,且伴有一定量的煤粉生产,结垢特点与常规天然气井有一定的不同。中石油煤层气公司煤层气井集输系统结垢严重,本文以忻州区块为依托,分析煤层气井集输系统结垢机理及影响因素,在对区块水质,垢样大量检测的基础上,研制了一种新型清洁防垢剂,解决了集输系统结垢的问题。具体开展了以下几个方面的工作:(1)通过对中石油煤层气忻州区块的地质情况、水处理工艺流程等因素进行分析,找出可能造成结垢的潜在因素,对结垢现状、结垢分布规律等进行一个系统的梳理,为后面研制清洁防垢剂打下基础。(2)按照《油气田水分析方法》规定,对156 口井进行了水质测试,以忻州区块的水处理站为研究对象,对每一个水处理站及其来水分类对比,证明了该区块的采出液中成垢因子主要是Ca2+、Mg2+、Sr2+、Ba2+、C032、HCO3-和SO42-,分析出可能结垢的类型为碳酸钙,碳酸锶、碳酸钡等,且主要垢为碳酸钙垢。(3)对当前集输系统结垢情况进行一个系统调研,选择了具有代表性的管线取垢样,采用通过化学滴定法、X射线衍射光谱法等检测手段检测了忻州区块垢的类型。(4)选取了 13种对环境影响小的防垢剂进行单剂防垢率实验评价,结合协同增效理论最后确定了用PBTCA、HPAA与PESA、MA/AA进行复配,通过评价复配防垢剂的防垢性能,得到两个效果极好的清洁防垢剂配方。(5)对两个清洁防垢剂进行综合评价,最终确定了一个在各种影响因素下防垢性能仍极好的配方,并在配方中增加了特制的煤粉悬浮剂,研制出一种针对煤层气井集输系统结垢的新型清洁防垢剂。(6)选择合适的加药设备,改造了水处理工艺流程,制定现场试验方案。根据实验方案选取了1号水处理站现场实验,经试验,我们研制的新型清洁防垢剂取得了非常好的应用效果,解决了煤层气井集输系统的结垢问题。且经过水质排放指标检测,也证实了新型清洁防垢剂的环保性。