長(zhǎng)慶油田含硫水處理劑的篩選評(píng)價(jià)

宋紹富，張麗杰，張隨望，隋 蕾

（1.西安石油大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，陜西西安 710065；2.長(zhǎng)慶油田超低滲透油藏研究中心，陜西西安 710021）

長(zhǎng)慶油田含硫水處理劑的篩選評(píng)價(jià)

宋紹富1，張麗杰1，張隨望2，隋 蕾2

（1.西安石油大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，陜西西安 710065；2.長(zhǎng)慶油田超低滲透油藏研究中心，陜西西安 710021）

長(zhǎng)慶油田莊一聯(lián)采出水經(jīng)處理后仍具有較高的總礦化度、較多的懸浮物及殘余油。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)腐蝕、結(jié)垢及細(xì)菌存在的現(xiàn)狀，采用室內(nèi)評(píng)價(jià)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)相結(jié)合的方法，對(duì)幾種常用的緩蝕劑、阻垢劑和殺菌劑進(jìn)行篩選。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)復(fù)配藥劑ZG-03:HSJ-03:SJ-04=40:100:100時(shí)，應(yīng)用效果較好。

緩蝕劑；阻垢劑；殺菌劑；篩選評(píng)價(jià)

在油田的注水開(kāi)發(fā)過(guò)程中產(chǎn)生了大量含油污水，此類污水具有較高的油藏傷害性，較強(qiáng)的腐蝕性及一定的結(jié)垢性，必須進(jìn)行處理后才能回注。常用的化學(xué)水處理方法需要向污水中投加相應(yīng)的防腐、阻垢和殺菌藥劑，使污水達(dá)到回注標(biāo)準(zhǔn)。

在長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，不同水處理藥劑之間往往存在一定相互作用，一些藥劑單獨(dú)使用時(shí)效果較好，但與其他藥劑混合使用時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)相互抑制的現(xiàn)象。本文針對(duì)長(zhǎng)慶油田超低滲透油藏第一項(xiàng)目部莊一聯(lián)含油污水的處理工藝特點(diǎn)，采用室內(nèi)評(píng)價(jià)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)相結(jié)合的方法，對(duì)幾種常用的緩蝕劑、阻垢劑和殺菌劑進(jìn)行篩選、評(píng)價(jià)，優(yōu)選出配伍性良好的藥劑，為油田生產(chǎn)提供參考。

1 水質(zhì)分析

莊一聯(lián)污水處理的基本流程為：三相分離器來(lái)水→自然沉降除油→絮凝沉降→過(guò)濾→凈化水罐→回注。連續(xù)三天分別取莊一聯(lián)三相分離器出口及凈化水罐出口水樣進(jìn)行水質(zhì)分析，評(píng)價(jià)現(xiàn)場(chǎng)水處理效果，結(jié)果（見(jiàn)表1）。

由表 1 可知，莊一聯(lián)采出水 Ca2+、Mg2+、與 S2－含量均較高，總礦化度約12 500 mg/L。采出水經(jīng)三相分離器油水分離后，懸浮物、含油量仍然高達(dá)300 mg/L與500 mg/L，經(jīng)自然除油罐、混凝罐與凈化水罐后，懸浮物與油含量降低到120mg/L與25mg/L以上，仍然超過(guò)回注水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。采出水在三相分離器出口的細(xì)菌含量不高，但經(jīng)過(guò)水處理環(huán)節(jié)后，細(xì)菌含量有所增加，表明在采出水處理系統(tǒng)中，所投加的抑菌藥劑效果欠佳，存在細(xì)菌滋生現(xiàn)象。莊一聯(lián)采出水處理后的腐蝕速率較低，為0.016～0.026mm/a，達(dá)到石油行業(yè)回注水標(biāo)準(zhǔn)。

針對(duì)莊一聯(lián)污水水質(zhì)的分析結(jié)果及其處理現(xiàn)狀，對(duì)3種緩蝕劑、8種阻垢劑及6種殺菌劑進(jìn)行篩選評(píng)價(jià)及配伍性研究，獲得配伍性良好的水處理藥劑。

2 藥劑的篩選評(píng)價(jià)

2.1 室內(nèi)評(píng)價(jià)

2.1.1 緩蝕劑的室內(nèi)評(píng)價(jià) 按照石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T5273-2000的要求，根據(jù)莊一聯(lián)污水的水質(zhì)組成，配制模擬水，在現(xiàn)場(chǎng)水溫度下、搖床中腐蝕7天（動(dòng)態(tài)），測(cè)定其腐蝕失重情況，并計(jì)算腐蝕速率，評(píng)價(jià)各類緩蝕劑的緩蝕性能。

表1 連續(xù)三天水質(zhì)分析結(jié)果

模擬水的配制方法，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)水的水質(zhì)組成，以CaCl2、MgCl2、Na2SO4、Na2S 及 NaHCO3中的對(duì)應(yīng) Ca2+、Mg2+、S、S2-及模擬現(xiàn)場(chǎng)水樣中相應(yīng)離子，不足的Cl-以NaCl代替，其他離子暫時(shí)忽略不計(jì)，調(diào)整pH值至現(xiàn)場(chǎng)值。配制的模擬水組成如下：Cl-，6 450 mg/L，Ca2+，635 mg/L，Mg2+，125 mg/L，S，800 mg/L，HC，540 mg/L，S2-，10 mg/L，pH6.5 。

室內(nèi)模擬莊一聯(lián)采出水的腐蝕實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果（見(jiàn)表 2）。

表2 莊一聯(lián)模擬水緩蝕劑室內(nèi)評(píng)價(jià)結(jié)果

由表2可知，HSJ-03緩蝕劑的緩蝕性能較好。在模擬環(huán)境中，動(dòng)態(tài)條件下，HSJ-03緩蝕劑用量達(dá)到100 mg/L時(shí)，腐蝕速率可降低到0.055 7 mm/a，緩蝕率>81%，而當(dāng)其用量達(dá)到120mg/L以上時(shí)，腐蝕速率可進(jìn)一步降低到0.030 5mm/a以下，緩蝕率>89%。其他兩種緩蝕劑用量達(dá)到120mg/L時(shí)，腐蝕速率亦可控制在0.076 mm/a以內(nèi)，但緩蝕率明顯低于HSJ-03。

2.1.2 阻垢劑的室內(nèi)評(píng)價(jià) 按QSY-126-2007標(biāo)準(zhǔn)的要求，配制一定濃度的CaCl2、BaCl2、Na2CO3與Na2SO4溶液，分別將上述溶液按 CaCl2+Na2CO3、CaCl2+Na2SO4、BaCl2+Na2SO4兩兩混合，加入要求濃度的阻垢劑，同時(shí)做空白對(duì)照。恒溫24 h后，比較加入阻垢劑前后水樣中的CaCO3、CaSO4與BaSO4的沉積量，評(píng)定阻垢劑的阻垢率，結(jié)果（見(jiàn)表3）。

由表3可知，ZG-03對(duì)CaCO3的阻垢效率最高，達(dá)98.67%，同時(shí)ZG-01也達(dá)到90%以上，也能達(dá)標(biāo)。ZG-02與ZG-03對(duì)CaSO4的阻垢效率均達(dá)到90%以上，滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。ZG-04對(duì)BaSO4的阻垢率最高，ZG-01，ZG-06，ZG-07，ZG-08對(duì)BaSO4的阻垢率也在90%以上。

2.1.3 殺菌劑的室內(nèi)評(píng)價(jià) 通過(guò)從現(xiàn)場(chǎng)采集含菌水樣，接種到硫酸鹽還原菌（SRB）、腐生菌（TGB）與鐵細(xì)菌（FB）選擇性培養(yǎng)基中富集培養(yǎng)，再添加不同種類、濃度的殺菌劑，比較、評(píng)判各類殺菌劑的殺菌性能，避免在現(xiàn)場(chǎng)細(xì)菌含量較低時(shí)，出現(xiàn)各種殺菌劑殺菌率100%達(dá)標(biāo)的假象。

表3 不同阻垢劑對(duì)CaCO3、CaSO4與BaSO4的阻垢率

原水樣取自莊一聯(lián)三相分離器出口采出水，原水樣中TGB含量為600個(gè)/毫升、SRB含量700個(gè)/毫升、FB含量25個(gè)/毫升。經(jīng)選擇性培養(yǎng)基富集培養(yǎng)后，TGB、SRB與FB含量均達(dá)到107個(gè)/毫升以上，以此菌種液作為殺菌性能的檢測(cè)對(duì)象，將6種殺菌劑分別按50 mg/L、100 mg/L與150mg/L濃度加入上述菌液中，靜置殺菌1 h后，按SY/T5890-93方法檢測(cè)剩余菌數(shù)，評(píng)判各類殺菌劑的殺菌性能，同時(shí)作空白對(duì)照，結(jié)果（見(jiàn)表4）。

表4 不同殺菌劑對(duì)富集后的油田水中細(xì)菌的殺菌性能檢測(cè)結(jié)果

由表4結(jié)果可知，SJ-02、SJ-04與SJ-06殺菌性能較好，SJ-01次之，而SJ-03與SJ-05殺菌性能較差。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用評(píng)價(jià)

2.2.1 緩蝕劑的現(xiàn)場(chǎng)評(píng)價(jià) 按照石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T5273-2000的要求，對(duì)不同緩蝕劑進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)評(píng)價(jià)，結(jié)果（見(jiàn)表 5）。

表5 不同緩蝕劑的評(píng)價(jià)結(jié)果

由表5評(píng)價(jià)結(jié)果可知，不同緩蝕劑在同一用量下，HSJ-03的緩蝕率相對(duì)較高，當(dāng)加藥量為100 mg/L時(shí)，其腐蝕速率只有0.019 mm/a，低于石油行業(yè)要求的0.076mm/a，已經(jīng)達(dá)到注水標(biāo)準(zhǔn)。

2.2.2 阻垢劑的現(xiàn)場(chǎng)評(píng)價(jià) 取現(xiàn)場(chǎng)采出水樣，分別加入20 mg/L與40 mg/L不同種類的阻垢劑，測(cè)定溶液中Ca2+的濃度，評(píng)價(jià)其阻垢性能，結(jié)果（見(jiàn)表6）。

表6 不同阻垢劑的評(píng)價(jià)結(jié)果

由表6評(píng)價(jià)結(jié)果可知，不同藥劑在同一用量下，ZG-03，ZG-04的阻垢性能相對(duì)較好，其阻垢率均達(dá)到80%以上，當(dāng)加藥量為40mg/L時(shí)，ZG-03的阻垢率達(dá)91.8%，符合石油行業(yè)對(duì)阻垢劑阻垢率≥90%的性能要求。

2.3 復(fù)配藥劑現(xiàn)場(chǎng)混合使用時(shí)的適應(yīng)性評(píng)價(jià)

根據(jù)藥劑的室內(nèi)評(píng)價(jià)及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用評(píng)價(jià)的結(jié)果，并考慮到殺菌劑的成本，對(duì)莊一聯(lián)污水系統(tǒng)，分別選取緩蝕劑HSJ-03，阻垢劑 ZG-03、ZG-04，與殺菌劑 SJ-04進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)藥劑復(fù)配適應(yīng)性效果評(píng)價(jià)。

藥劑的濃度：緩蝕劑HSJ-03 100 mg/L，阻垢劑ZG-03、ZG0-4 均選用 40 mg/L、60 mg/L 兩個(gè)濃度，SJ-04 100mg/L，結(jié)果（見(jiàn)表 7）。

表7 復(fù)配藥劑對(duì)莊一聯(lián)污水腐蝕、阻垢及殺菌性能的影響

由表 7結(jié)果可知，HSJ-03、ZG-03、ZG-04與 SJ-04混合復(fù)配時(shí)，污水系統(tǒng)的腐蝕速率從0.055 9mm/a下降到0.015 2～0.022 7 mm/a，緩蝕效果明顯，腐蝕速率低于0.076mm/a，達(dá)到中石油行業(yè)要求。復(fù)配體系對(duì)系統(tǒng)的阻垢性能有一定抑制作用，共同使用時(shí)比阻垢劑單獨(dú)使用時(shí)的阻垢率低5%～10%，當(dāng)ZG-03:HSJ-03:SJ-04=40:100:100時(shí)，阻垢率為86.78%。所以在實(shí)際使用時(shí)不能將阻垢劑與緩蝕劑混合加藥，應(yīng)盡可能分開(kāi)加藥，控制兩種藥劑混合接觸應(yīng)間隔一定時(shí)間，以避免相互抑制。由于污水系統(tǒng)本身的細(xì)菌含量不高，復(fù)配體系均可達(dá)到殺菌要求。

3 結(jié)論

（1）在莊一聯(lián)的污水水質(zhì)條件下，在相同的條件下，HSJ-03，ZG-03，ZG-04，SJ-04 的應(yīng)用效果優(yōu)于同類其他藥劑。

（2）復(fù)配藥劑ZG-03:HSJ-03:SJ-04=40:100:100時(shí)，應(yīng)用效果較好，污水體系的腐蝕速率及殺菌率都達(dá)到了石油行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)要求，阻垢率為86.78%；緩蝕劑與阻垢劑同時(shí)添加時(shí)，存在一定抑制作用，建議這兩種藥劑應(yīng)間隔一定時(shí)間添加或在加藥流程間隔一定距離添加。

［1］ SY/T5273-2000油田采出水用緩蝕劑性能評(píng)價(jià)方法［S］.北京：石油工業(yè)出版社，2000:1-3.

［2］ QSY-126-2007油田水處理用緩蝕阻垢劑技術(shù)要求［S］.北京：石油工業(yè)出版社，2007:1-6.

［3］ SY/T5890-93殺菌劑性能評(píng)價(jià)方法［S］.北京：石油工業(yè)出版社，1993:1-3.

The selection and evaluation of treatment agents for waste water containing sulfides in Changqing oilfield

SONG Shaofu1，ZHANG Lijie1，ZHANG Suiwang2，SUILei2
（1.College of Chemistry and Chemical Engineering，Xi＇an Shiyou University，Xi＇an Shanxi710065，China；2.Research Center of Ultro-low Permeability Oil Reservoir，Changqing Oilfield of CNPC，Xi'an Shanxi710021，China）

There were high salinity,much suspended solids and residual oil in the waste water although it had been treated in Zhuangyilian of Changqing oilfield.According to the local conditions of corrosion,scaling and bacteria,several common corrosion inhibitors,scale inhibitors and bactericideswere screened out through laboratory evaluation and field test.The experimental results showed that:the optimized chemicals were ZG-03:HSJ-03:SJ-04=40:100:100,which could brought excellent performance.

corrosion inhibitor；scale inhibitor；bactericide；selection and evaluation

10.3969/j.issn.1673-5285.2013.03.019

TE624.1

A

1673-5285（2013）03-0073-04

2013－02-14

陜西省科技統(tǒng)籌創(chuàng)新工程計(jì)劃項(xiàng)目“陜北特低滲透油田含硫采油污水回注處理技術(shù)研究與應(yīng)用”資助，項(xiàng)目編號(hào)：2012KTCG01-11。

宋紹富，男（1974－），博士、副教授，現(xiàn)從事石油化工與油氣田環(huán)境保護(hù)方面的教學(xué)與科研工作。