油田污水配伍性及阻垢試驗研究

陳景軍

(中國石化勝利油田分公司 河口采油廠,山東 東營 257200)

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油田污水配伍性及阻垢試驗研究

陳景軍

(中國石化勝利油田分公司 河口采油廠,山東 東營 257200)

針對勝利油田河口油區(qū)油田污水混合后回注的現(xiàn)實需求,開展了污水成分分析和水樣結垢預測、結垢評價等試驗,結果表明：兩種污水混合后不配伍,高溫下存在嚴重的結垢現(xiàn)象，結垢類型為碳酸鹽垢,120 ℃時,混合后結垢率達73%，HT-1阻垢劑耐溫可達120 ℃,用量0.2%,阻垢率91%,阻垢效果良好。

油田污水;配伍性;結垢;高溫阻垢劑

勝利油田河口油區(qū)丁王站外輸污水800m3,溫度57 ℃。由于污水不能滿足注水需要,擬從附近的義和聯(lián)合站調(diào)水1 000～1 500m3。在注入油田污水和地層水中,均含有一定量的結垢離子,這些離子易結合生產(chǎn)沉淀。這種現(xiàn)象即為污水不配伍。隨著環(huán)境溫度的升高,結垢趨勢更為明顯[1]。為了使水質(zhì)能滿足注入要求,減少對管道的堵塞、腐蝕和對地層造成的傷害,對這兩種污水配伍性進行室內(nèi)試驗研究。試驗的目的在于:一方面考察兩種污水在60、90 ℃和地層溫度(110～120 ℃)下是否配伍,另一方面找出不配伍的原因并優(yōu)選阻垢辦法。目前的阻垢方法有避免不相容的水混合、改變水的組成、化學阻垢劑法、電磁法等,其中化學法是目前最常用的阻垢方法[2]。電脈沖防垢雖然有安裝方便、靈活、運行費用低的優(yōu)點,但作用距離較短,一般不超過500m[3]。目前國內(nèi)常用的阻垢劑耐溫性多在80 ℃以下,無法滿足現(xiàn)場的需要,筆者在查明污水不配伍原因的基礎上,自制高溫阻垢劑,優(yōu)化加藥量。

1　污水水分析

依據(jù)SY/T5523-2000《油氣田水分析方法》,對丁王站外輸污水和義和聯(lián)合站污水進行了分析,結果見表1。

由表1可以看出,丁王污水含有較高的HCO3-,義和污水含有較高的Ca2+,且兩者均呈堿性,混合后很可能產(chǎn)生碳酸鈣結垢現(xiàn)象即水質(zhì)不配伍。

表1　外輸污水分析結果

2　污水結垢預測

由丁王污水和義和污水水分析可以推測,兩種污水混合后會產(chǎn)生結垢,最易形成的垢為碳酸鈣垢。為此,用飽和指數(shù)法表示過飽和度,根據(jù)飽和指數(shù)來判斷混合水碳酸鈣結垢的可能性。根據(jù)難溶鹽的溶度積規(guī)則,綜合考慮了油田污水的溫度、壓力、酸堿度、鹽、礦化度等因素,在Langlier飽和指數(shù)的基礎上,導出了預測碳酸鈣結垢的可能性。

以飽和指數(shù)IS為判斷標準:IS>0有結垢趨勢,IS<0無結垢趨勢,IS=0臨界狀態(tài)。計算結果如表2。

表2　混合污水飽和指數(shù)計算結果

由表2可以看出,兩種污水混合后,有產(chǎn)生碳酸鈣垢的趨勢,且結垢的可能性隨著溫度的增加而增大,這是由于隨著溫度的增加化學反應速度增大所致。

3　高溫結垢試驗

試驗將丁王站污水和義和站污水按1∶1和1∶2混合后,分別在60、90、120 ℃的恒溫密閉鋼罐中放置24h。試驗結束后,觀察到容器底部有少量白色沉積物,溶液渾濁,說明有垢產(chǎn)生。用EDTA滴定法對試驗前后的鈣、鎂離子進行測定,計算結垢率,即鈣鎂離子失去百分數(shù),試驗結果見表3。

表3　混合污水高溫結垢試驗

試驗結果表明,隨著溫度的升高,污水混合后產(chǎn)生嚴重的結垢。鈣鎂離子失去較多,說明結垢類型為碳酸鹽垢,而且按1∶1混合的結垢情況比1∶2混合的結垢情況嚴重。

4　高溫阻垢劑的評價

根據(jù)結垢試驗結果,兩種污水混合后不配伍,高溫下存在嚴重的結垢現(xiàn)象,勢必對注水管線和地層造成傷害。為此,根據(jù)現(xiàn)場實際情況,地層溫度110～120 ℃,研制并優(yōu)選了高溫阻垢劑。

4.1阻垢劑耐溫試驗

采用“油田防垢劑性能評價方法”對10種油田常用阻垢劑及自制的2種阻垢劑進行了恒溫24h試驗,篩選出不產(chǎn)生沉淀及水樣無渾濁現(xiàn)象的阻垢劑。將試樣放入密閉鋼罐中,模擬地層條件,在120 ℃的烘箱里恒溫24h,篩選出未見沉淀及水樣不渾濁的阻垢劑。試驗結果見表4。

試驗結果表明自制的HT-1阻垢劑具有良好的耐溫阻垢性能。

表4　阻垢劑評價表

4.2高溫阻垢劑加藥量評價

試驗將丁王站污水和義和站污水按1∶1比例混合,分別加入不同含量的阻垢劑,阻垢劑加藥量分別是0.01%、0.02%、0.1%、0.2%、0.4%,在120 ℃時測試阻垢率,試驗結果見圖1。

圖1　阻垢率-阻垢率用量關系曲線

從圖1可以看出,高溫情況下阻垢劑用量0.2%,阻垢率91%,就能達到良好的阻垢效果。

5　結　論

(1)丁王站污水和義和站污水不配伍,混合后出現(xiàn)結垢現(xiàn)象,結垢類型為碳酸鹽垢。

(2)研制的HT-1阻垢劑具有良好的耐溫性能,120 ℃時用量0.2%,阻垢效果良好。

[1]趙子剛,夏平.儲層注采系統(tǒng)結垢機理與結垢部位研究[J].油氣田地面工程,2006,25(9):14-15.

[2]黃俊英.油氣水處理工藝與化學[M].東營:石油大學出版社,2007:203-210.

[3]李明杰. 電脈沖變頻共振除防垢技術[J].油氣田地面工程,2006,25(9):45- 46.

[責任編輯]印樹明

2016-02-16

陳景軍(1971—),男,山東無棣人,中國石化勝利油田分公司河口采油廠高級工程師,主要從事油田化學研究。

10.3969/j.issn.1673-5935.2016.02.009

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1673-5935(2016)02- 0028- 02