pH值、温度和CO2分压对碳酸钙溶解沉淀的控制作用
pH值、温度和CO2分压对碳酸钙溶解沉淀的控制作用
碳酸钙在水中的溶解度很低。碳酸钙是由水中的钙离子与碳酸根或碳酸氢根离子结合而生成的。反应式如下：
Ca2++CO32-→CaCO3↓(1)
Ca2++2HCO3-→CaCO3↓+CO2↑+H2O (2)
（1）二氧化碳的影响
CO
2
溶解在水中时，生成碳酸，其电离反应式如下：
CO
2+H
2
O?H
2
CO
3
H 2CO
3
?H++HCO
3
-
HCO
3-?H++CO
3
-
在一定的PH值下，只有很少百分比的碳酸氢根电离成氢离子和碳酸根离子，参见图1，在一般情况下碳酸氢根离子在数量上远远大于碳酸根离子，可以认为碳酸钙沉淀主要为式2所表示的反应。当水中二氧化碳的浓度增加时，反应向右移动，碳酸钙沉淀减少；当水中二氧化碳的浓度减少时，则反应向左移动，碳酸钙的沉淀增加。
图1水中三种碳酸的比例变化曲线
（2）PH值的影响
油田水中一般含有不同程度的碳酸，而水中三种形态碳酸HCO
3-+CO
2
、HCO
3
-、CO
3
2-
在平衡时的浓度比例取决于PH值。根据PH值计算水中三类碳酸的百分数，关系曲线见图2。
由图2可以看出水中三类碳酸在平衡时的浓度的比例与PH值有完全相应的关
系。在低PH值范围内，水中只有HCO
3-+CO
2
；在高PH值范围内只有CO
3
2-离子；而在
中等PH值范围内HCO
3
-(占绝对优势。因此水的-%值较高时就会产生更多的碳酸钙沉淀；反之，水的PH较低时，则碳酸钙不易产生沉淀。PH值对碳酸盐的溶解度影响很大，降低PH值会增加它们的溶解度。
图2 卡波兰图
（3）温度的影响
温度是影响碳酸钙沉淀另一重要因素，绝大部分盐类在水中的溶解度是随温度升高而增大。但碳酸钙具有反常的溶解度，在温度升高时溶解度反而下降，即水温升高时会沉淀更多的碳酸钙。
（4）总压力的影响
当压力增大有利于碳酸钙的溶解，而当压力减小时会促进碳酸钙沉淀。对于汽、液两相系统，首先总压力增加，二氧化碳分压增大，碳酸钙的溶解度随之增大；其次从热力学角度看，压力增加也会使碳酸钙的溶解度增加，其机理与后面
讨论的压力对硫酸钙溶解度的影响类似。对于只有水的单相系统，只能从热力学的观点考虑，压力增加会使碳酸钙的溶解度增大。
（5）水中所溶盐类的影响
水中含盐量增加时碳酸钙的溶解度也增加。例如将20000mg/L的氯化钠加入蒸馏水中，碳酸钙的溶解度从100mg/L增加到250mg/L。水中溶解的固体总量越高（不包括钙离子和碳酸根离子），碳酸钙在水中的溶解度就越大。这可以解释为溶解的盐效应，当含盐量增加时，相应提高了水中的离子浓度，由于离子间的相互静电作用，使成垢离子的活动性减弱，降低了结垢速度。
分压减小，PH值增加，含盐量减小，总压力减小都总的来说，温度升高，CO
2
会使碳酸钙的沉淀趋势增加。