榆林氣田防腐防垢技術(shù)研究

李朋江，楊 博，余志斌，段曉云

（1.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田第二采氣廠，陜西西安 710018；2.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田第六采油廠，陜西西安 710018）

榆林氣田防腐防垢技術(shù)研究

李朋江1，楊 博2，余志斌1，段曉云1

（1.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田第二采氣廠，陜西西安 710018；2.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田第六采油廠，陜西西安 710018）

榆林氣田污水含有機(jī)械性雜質(zhì)、懸浮物、油及大量的Ca2+、HCO3-、Cl-等離子，同時(shí)還溶解有一定量的CO2、表面活性劑等，且pH值較低，因此，在甲醇回收裝置運(yùn)行過(guò)程中會(huì)造成設(shè)備的大量結(jié)垢和腐蝕，堵塞甲醇回收裝置的換熱器、精餾塔，引起管線、設(shè)備產(chǎn)生點(diǎn)蝕、坑蝕，甚至穿孔，嚴(yán)重影響裝置的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，且經(jīng)甲醇回收裝置處理后的污水達(dá)不到回注水的指標(biāo)要求。采用現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及掛片的方法對(duì)榆林氣田水質(zhì)的腐蝕成垢程度進(jìn)行了分析，在此分析研究的基礎(chǔ)上，提出了含醇污水預(yù)處理的方案及措施，最終使預(yù)處理過(guò)的水腐蝕結(jié)垢減緩，回注水達(dá)到各項(xiàng)環(huán)保指標(biāo)及要求。關(guān)鍵詞：防腐；防垢；緩蝕阻垢劑；混凝劑；掛片

目前，榆林氣田對(duì)采出的含醇污水采取化學(xué)預(yù)處理-常壓精餾工藝回收甲醇。由于氣田污水含有機(jī)械性雜質(zhì)、懸浮物、油及大量的 Ca2+、HCO3-、Cl-等離子，同時(shí)還溶解有一定量的CO2、表面活性劑等，且pH值較低，因此，在甲醇回收裝置運(yùn)行過(guò)程中會(huì)造成設(shè)備的大量結(jié)垢和腐蝕，堵塞甲醇回收裝置的換熱器、精餾塔，引起管線、設(shè)備產(chǎn)生點(diǎn)蝕、坑蝕，甚至穿孔，嚴(yán)重影響裝置的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，且經(jīng)甲醇回收裝置處理后的污水達(dá)不到回注水的指標(biāo)要求。對(duì)此提出了對(duì)含醇污水進(jìn)行預(yù)處理、添加緩蝕阻垢劑、對(duì)部分設(shè)備和管線采用特殊材質(zhì)材料等措施的綜合性建議，以解決或緩解含醇污水對(duì)甲醇回收裝置由于腐蝕和結(jié)垢造成的不能長(zhǎng)時(shí)間安全運(yùn)行的問(wèn)題。

1 含醇廢水水質(zhì)分析及現(xiàn)場(chǎng)掛片實(shí)驗(yàn)結(jié)果

1.1 取樣

榆林氣田呈南北條狀分布，南北向跨度約50 km，氣藏屬同一地質(zhì)層位，分布范圍不大，因此，在氣田南、中、北各選已建集氣站榆10、榆4及榆9取樣，分別標(biāo)記為 1#、2#、3#水樣。

1.2 分析結(jié)果

從現(xiàn)場(chǎng)取得的水樣由于分布在不同的地點(diǎn)，其組成差別較大。就所取水樣外觀看，各水樣上面均有大量凝析油覆蓋，水體有大量懸浮物存在。分出水樣表面的浮油后，參照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)水樣中常規(guī)項(xiàng)目進(jìn)行了分析，對(duì)水樣中的甲醇含量采用氣相色譜法測(cè)定，分析結(jié)果（見(jiàn)表1）。

由表1水質(zhì)分析結(jié)果可以看出，榆林氣田含醇廢水pH值偏低，礦化度較大，甲醇、含油量、機(jī)械性雜質(zhì)、懸浮物含量高，存在較強(qiáng)的腐蝕性和一定的結(jié)垢傾向，因此，在進(jìn)入甲醇回收系統(tǒng)之前，必須對(duì)該廢水體系進(jìn)行預(yù)處理，以減少?gòu)U水對(duì)甲醇回收系統(tǒng)設(shè)備的腐蝕、結(jié)垢、堵塞等問(wèn)題的發(fā)生，而且，預(yù)處理的效果好，對(duì)后續(xù)精餾工序設(shè)備的安全運(yùn)行壓力就越小。

表1 水質(zhì)分析結(jié)果

1.3 現(xiàn)場(chǎng)掛片實(shí)驗(yàn)結(jié)果

為了了解含醇廢水的腐蝕情況，我們?cè)谟?站污水灌進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)掛片試驗(yàn)，并分別以均勻腐蝕及平均侵蝕深度兩種形式表達(dá)了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。試片:N80和A3鋼片；時(shí)間:20℃。表2為榆4站污水罐掛片試驗(yàn)結(jié)果。

表2 榆4站污水罐腐蝕掛片試驗(yàn)結(jié)果

從表2可以看出，污水灌內(nèi)含酸廢水對(duì)不同材質(zhì)鋼材的腐蝕均表現(xiàn)為輕度腐蝕。在同一條件下，含酸廢水對(duì)N80鋼的腐蝕速率稍大于A3鋼，從腐蝕產(chǎn)物（以紅棕色的Fe2O3和黃色的FeO（OH）等為主）分析可以斷定，污水灌內(nèi)鋼材的腐蝕是因污水引起的化學(xué)及電化學(xué)腐蝕所致。

2 含醇廢水混凝研究

針對(duì)長(zhǎng)慶油氣田含醇廢水的組成特點(diǎn)，通過(guò)混凝實(shí)驗(yàn)，確定選用無(wú)機(jī)混凝劑聚合堿式氯化鋁與有機(jī)高分子混凝劑聚丙烯酰胺作為處理長(zhǎng)慶油氣田含醇廢水的混凝劑。

2.1 聚合氯化鋁

聚合氯化鋁作為混凝劑處理水時(shí)，有下列優(yōu)點(diǎn)：（1）對(duì)污染嚴(yán)重或低濁度、高濁度、高色度的原水都可達(dá)到較好的混凝效果；（2）水溫低時(shí)，仍可保持穩(wěn)定的混凝效果；（3）礬花形成快，顆粒大而重，沉淀性能好，投藥量一般比硫酸鋁低；（4）使用的pH值范圍較寬，在5～9之間，當(dāng)過(guò)量投加時(shí)也不會(huì)像硫酸鋁那樣造成水渾濁的反效果；（5）其鹽基度比其他鋁鹽、鐵鹽高，因此藥液對(duì)設(shè)備的侵蝕作用小，且處理后水的pH值下降較小。

2.2 聚丙烯酰胺

聚丙烯酰胺作為助凝劑常與其他混凝劑一起使用，產(chǎn)生良好的混凝效果。聚丙烯酰胺對(duì)于給水處理中高濁水、低濁水和廢水處理、污泥脫水都有顯著的效果，但因其價(jià)格昂貴，其使用受到一定限制。

3 含醇廢水預(yù)處理工藝研究

3.1 預(yù)處理工藝過(guò)程框圖

圖1 污水處理工藝流程示意圖

參考污水處理站相關(guān)設(shè)計(jì)圖紙，結(jié)合室內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，將工藝過(guò)程以框圖的形式表示（見(jiàn)圖1）。

實(shí)驗(yàn)對(duì)提出的兩個(gè)對(duì)含醇廢水進(jìn)行絮凝處理的化學(xué)藥劑體系均可以用圖1表示的工藝過(guò)程進(jìn)行說(shuō)明。表3和表4是經(jīng)過(guò)兩種不同工藝處理前后4#水樣（榆-10、榆-4及榆-9等量混合水樣）中主要成分含量的對(duì)比。從兩種不同工藝處理含醇廢水前后水質(zhì)分析結(jié)果對(duì)比可見(jiàn)，兩種不同的處理工藝對(duì)廢水中主要污染物的去除和其它成分的影響基本相同，且經(jīng)兩種不同工藝處理后的含醇廢水均能滿足精餾回收甲醇和回注的要求。

表3 （4#）化學(xué)絮凝前后的水質(zhì)分析結(jié)果（工藝一）

表4 （4#）化學(xué)絮凝前后的水質(zhì)分析結(jié)果（工藝二）

表4 續(xù)表

3.2 預(yù)處理工藝方案一

預(yù)處理方案一采用“復(fù)合助凝劑—1#混凝劑—2#混凝劑”化學(xué)藥劑體系。

3.2.1 藥劑成本核算 （1）各種藥劑噸成本：復(fù)合助凝劑（固含量30%）：50元/噸；1#混凝劑（固含量10%）：300元/噸；2#混凝劑（固含量 0.2%）：50元/噸。（2）以1 m3廢水為基準(zhǔn)的藥劑成本。

表5 方案一處理1 m3廢水的成本

從表5可以看出，采用方案一的化學(xué)藥劑體系處理每立方米含醇廢水的藥劑成本在（0.20～0.50）元之間。

3.2.2 工藝特點(diǎn) 混凝效率高，絮體致密，沉降速度快，藥劑加量少，成本較低。

3.3 預(yù)處理工藝方案二

預(yù)處理方案二采用“NaOH—1#混凝劑—2#混凝劑”化學(xué)藥劑體系。

3.3.1 藥劑成本核算 （1）各種藥劑成本：NaOH（固含量25%）：500元/噸；1#混凝劑 （固含量10%）：300元/噸；2#混凝劑（固含量 0.2%）：50元/噸。（2）以1 m3廢水為基準(zhǔn)的藥劑成本。

表6 方案二處理1 m3廢水的成本

從表6可見(jiàn)，采用方案二的化學(xué)藥劑體系，處理每立方米含醇廢水的藥劑成本在（0.55～1.15）元之間。

3.3.2 工藝特點(diǎn) 混凝效率高，絮體比較致密，沉降速度稍慢，藥劑成本較高。

4 甲醇回收系統(tǒng)復(fù)合緩蝕阻垢劑

對(duì)于榆林氣田含醇污水除要考慮在回收甲醇過(guò)程中的腐蝕問(wèn)題外，結(jié)垢也是影響設(shè)備正常運(yùn)行的不可忽視的問(wèn)題。因此，在復(fù)合藥劑篩選中，既要解決腐蝕問(wèn)題，也要解決結(jié)垢問(wèn)題。針對(duì)榆林氣田含醇廢水的特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)大量有機(jī)緩蝕劑和阻垢劑的分析和篩選，再經(jīng)用含醇污水在不同pH值、不同溫度下對(duì)緩蝕阻垢劑進(jìn)行大量阻垢及腐蝕試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，優(yōu)選出了一種性能優(yōu)良的緩蝕阻垢劑配方，定名為FHZ-I，最后再用確定的最佳緩蝕阻垢劑配方對(duì)預(yù)處理后的含醇污水進(jìn)行緩蝕阻垢研究。

需要說(shuō)明的是，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，由于含醇廢水中含有大量的表面活性劑（生產(chǎn)過(guò)程加入的氣井緩蝕劑、泡排劑等），在蒸餾甲醇的過(guò)程中出現(xiàn)濁點(diǎn)（冷卻后變清），再加上大量甲醇的存在，極大地限制了緩蝕阻垢藥劑的篩選和應(yīng)用范圍。

4.1 復(fù)合藥劑性能評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)

針對(duì)榆林氣田含醇廢水pH值低，礦化度較大，甲醇含量高，存在較強(qiáng)的腐蝕性和一定的結(jié)垢傾向的特點(diǎn)，對(duì)選定復(fù)合藥劑的阻垢緩蝕效果從加量、pH值和溫度等方面進(jìn)行了全面考察，得出了能有效阻止結(jié)垢，減緩腐蝕的復(fù)合藥劑FHZ-I的加量及適用pH值范圍。表7、表8是復(fù)合藥劑FHZ-I的緩蝕及阻垢實(shí)驗(yàn)結(jié)果。由表7、表8結(jié)果可以看出:（1）在復(fù)合藥劑加量和溫度不變的情況下，體系的腐蝕速率隨pH值的增加而減小。（2）在pH值和溫度不變的情況下，體系的腐蝕速率隨FHZ-I加量的增加而減小。（3）在復(fù)合藥劑加量不變的情況下，復(fù)合藥劑的阻垢率隨pH值的增加而減小。（4）在pH值不變的情況下，阻垢率隨藥劑加量的增加而增大。（5）對(duì)實(shí)驗(yàn)用混合含醇廢水，

表7 復(fù)合藥劑FHZ-I的緩蝕實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表8 復(fù)合藥劑FHZ-I的阻垢實(shí)驗(yàn)結(jié)果

FHZ-I的加量在50～150 mg/L為宜。在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中，具體加量應(yīng)依據(jù)水質(zhì)變化進(jìn)行選擇。

4.2 FHZ-I復(fù)合藥劑成本核算

表9 復(fù)合藥劑FHZ-I成本核算表（以1000 kg FHZ-I為計(jì)算基準(zhǔn)）

從表9可見(jiàn)，若包裝成本按500元計(jì)算，F(xiàn)HZ-I的噸成本應(yīng)為16000元，銷售價(jià)應(yīng)該在（22000～25000）元之間。

5 結(jié)論

（1）榆林氣田含醇廢水（實(shí)驗(yàn)用綜合水樣4#），是一個(gè)含有大量Ca2+、HCO3-、Cl-等離子及表面活性劑、懸浮物、油等有機(jī)物，pH值較低的含醇廢水體系，其中甲醇含量在31%左右。

（2）由于含醇廢水中含有一定量的表面活性劑，精餾過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)濁點(diǎn)現(xiàn)象，這會(huì)對(duì)所加入的藥劑產(chǎn)生吸附，從而使藥劑緩蝕及阻垢效率下降，同時(shí)也限制了復(fù)合藥劑的選擇范圍。

（3）優(yōu)選的FHZ-I復(fù)合藥劑，以分散阻垢性能為主，抗溫能力強(qiáng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，F(xiàn)HZ-I加入體系（加量大于或等于50 mg/L）后，腐蝕速率即可達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求（腐蝕速率≤0.076 mm/a），阻垢率大于90%；尤其是它的分散功能，使得析出的鹽不會(huì)在設(shè)備表面附著、結(jié)晶。

（4）廢水預(yù)處理方案一采用“復(fù)合助凝劑—1#混凝劑—2#混凝劑”化學(xué)藥劑體系。1 m3廢水投加量：復(fù)合助凝劑 1～2 kg，1#混凝劑 0.3～1 kg，2#混凝劑 1～2 kg，工藝特點(diǎn)是：混凝效率高，絮體致密，沉降速度快，藥劑加量少，成本較低。1 m3廢水預(yù)處理藥劑成本在（0.20～0.50）元之間。

（5）廢水預(yù)處理方案二采用“NaOH—1#混凝劑—2#混凝劑”化學(xué)藥劑體系。1 m3廢水投加量：NaOH（25%）0.8～1.5 kg，1#混凝劑 0.3～1 kg，2#混凝劑 1～2 kg，工藝特點(diǎn)是：混凝效率高，絮體比較致密，沉降速度稍慢，藥劑成本較高。1 m3廢水預(yù)處理藥劑成本在（0.55～1.15）元之間。

[1] 陸柱，菜蘭坤，陳中興，等.水處理藥劑[M] .北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.

[2] 楊波，王槐三，趙榆林，等.天然改性高分子絮凝劑在污水處理中的應(yīng)用[J] .昆明理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2001，3（25）：85－88.

[3] 寧奎，張喜瑞，郎寶山.混凝法處理采油污水的研究與應(yīng)用[J] .水處理技術(shù)，2001，2（27）：112－114.

[4] 高延敏，徐靜杰，藏玉梅，等.油田用水腐蝕和結(jié)垢因素與選擇緩蝕劑和阻垢劑的關(guān)系[J] .全面腐蝕控制，2002，2（15）：23－26.

[5] 傅承碧.復(fù)合緩蝕阻垢劑的制備和應(yīng)用[J] .遼陽(yáng)石油化工高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2001，2（17）：1－4.

Research of corrosion and antiscale technology in Yulin gasfield

LI Pengjiang1，YANG Bo2，YU Zhibing1，DUAN Xiaoyun1
（1.Gas Production Plant 2 of PetroChina Changqing Oilfield Company，Xi'an Shanxi 710018，China；2.Oil Production Plant 6 of PetroChina Changqing Oilfield Company，Xi'an Shanxi 710018，China）

Yulin Gasfield sewage containing the mechanical impurity,suspended solids,oil and Ca2+,HCO3-,Cl-plasma,also dissolve a certain amount of CO2,surface active agent,and the pH value is lower,therefore,the methanol recovery device in the running process of the equipment would be a large number of scaling and corrosion,plugging methanol recovery device of heat exchanger,rectifying tower,pipeline,equipment caused by pitting corrosion,pit corrosion,even perforation,seriously affected the normal operation of the device,and the methanol recovery device of treated wastewater is not up to the requirements of injection water.The field trial and hanging method for Yulin gas field water corrosion fouling degree are analyzed,then based on the analysis and research,put forward methanol sewage pretreatment scheme and measures,finally make the pretreated water corrosion and scaling mitigation,injection water to achieve the environmental protection index and requirement.

corrosion；antiscale；corrosion and scale inhibitor；coagulant；hanging tablets

10.3969/j.issn.1673-5285.2012.11.026

TE980.43

A

1673－5285（2012）11－0101－05

2012－10－20

李朋江（1978-），2002年畢業(yè)于西安石油大學(xué)，石油化學(xué)工程專業(yè)，油氣田開(kāi)發(fā)工程師，目前主要從事于氣田生產(chǎn)開(kāi)發(fā)管理工作。