孤島油田含聚采出水殺菌緩蝕一體化藥劑的研制與應(yīng)用

張學(xué)超

(中國(guó)石化勝利油田分公司孤島采油廠，山東 東營(yíng) 257231)

孤島油田經(jīng)過(guò)了50年的開(kāi)發(fā)歷程，伴隨著油田的逐步開(kāi)發(fā)，化學(xué)驅(qū)、二元復(fù)合驅(qū)及各類增產(chǎn)措施的應(yīng)用導(dǎo)致采出水成分復(fù)雜，由于聚合物、硫化氫及細(xì)菌等多種成分的綜合作用，注水系統(tǒng)腐蝕、結(jié)垢嚴(yán)重，造成注水井口水質(zhì)不達(dá)標(biāo)、注聚油壓高且黏度降低、摻水管網(wǎng)結(jié)垢堵塞，嚴(yán)重影響了采油廠的正常生產(chǎn)運(yùn)行。作者針對(duì)這一系列問(wèn)題，通過(guò)開(kāi)展從聯(lián)合站到井口的沿程水質(zhì)分析，研制了一種新型殺菌緩蝕一體化藥劑，并開(kāi)展室內(nèi)和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用評(píng)價(jià)。

1 采出水水質(zhì)特性及水質(zhì)影響因素分析

1.1 采出水水質(zhì)分析

針對(duì)孤島油田回注水穩(wěn)定性較差的孤二聯(lián)合站開(kāi)展水質(zhì)分析及結(jié)垢趨勢(shì)預(yù)測(cè)，結(jié)果見(jiàn)表1、表2。

表1 采出水水質(zhì)全分析

表2 采出水結(jié)垢趨勢(shì)預(yù)測(cè)

1.2 現(xiàn)場(chǎng)藥劑效果評(píng)價(jià)

近年來(lái)，通過(guò)不斷優(yōu)化油水處理劑配方，基本上解決了三次采油技術(shù)帶來(lái)的油田污水處理難題[2]，回注水綜合達(dá)標(biāo)率90%以上，呈逐年上升的趨勢(shì)。但針對(duì)含聚采出水，緩蝕劑和殺菌劑效果仍然較差，導(dǎo)致腐蝕速率、SRB含量達(dá)標(biāo)率偏低，在70%以下。針對(duì)孤二聯(lián)合站采出水現(xiàn)場(chǎng)用殺菌劑、緩蝕劑進(jìn)行室內(nèi)評(píng)價(jià)，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 現(xiàn)場(chǎng)藥劑效果評(píng)價(jià)

由表3可知，現(xiàn)場(chǎng)藥劑效果較差，緩蝕率為51.7%。殺菌劑濃度為50 mg·L-1時(shí)，不能抑制細(xì)菌生長(zhǎng)，水色變黑，且底部黑色沉淀明顯，分析主要為FeS。說(shuō)明有鐵存在時(shí)，水質(zhì)穩(wěn)定性更差。

1.3 影響因素分析

通過(guò)從聯(lián)合站到井口的沿程水質(zhì)變化調(diào)研分析發(fā)現(xiàn)，回注水的4個(gè)主要指標(biāo)中懸浮物含量和SRB含量沿程變化最為突出。分析認(rèn)為，含聚采出水中的聚合物促進(jìn)油滴、懸浮物等吸附沉積在管壁形成堵塞；陰離子型聚合物與部分陽(yáng)離子型水處理劑反應(yīng)，產(chǎn)生絮凝沉淀物，降低現(xiàn)場(chǎng)緩蝕劑、殺菌劑作用效果；SRB含量超標(biāo)，沿程S2-含量上升，是沿程水質(zhì)發(fā)生變化、腐蝕加劇的主要因素；沿程細(xì)菌、腐蝕共同作用，產(chǎn)物二次污染，造成水質(zhì)進(jìn)一步惡化。

由于供注水系統(tǒng)腐蝕結(jié)垢造成摻水系統(tǒng)管網(wǎng)結(jié)垢堵塞嚴(yán)重；注水井口水質(zhì)不達(dá)標(biāo)，地層堵塞，注入壓力增大；注聚油壓高、管柱堵塞、井口黏度降低等問(wèn)題，嚴(yán)重影響采收率[3]。

2 殺菌緩蝕一體化藥劑的研制

針對(duì)腐蝕加劇和SRB含量超標(biāo)，目前油田普遍使用緩蝕劑和殺菌劑，緩蝕劑以咪唑啉類最為廣泛，而最常見(jiàn)的殺菌劑是十二烷基二甲基芐基氯化銨(1227)。由于咪唑啉類緩蝕劑和殺菌劑1227應(yīng)用效果良好且投加方便受到廣泛應(yīng)用，但針對(duì)孤島油田含聚采出水，由于殘存的聚合物與藥劑的吸附及反應(yīng)，再加上含聚采出水含油量高，也吸附一部分藥劑，造成藥劑投加量大、緩蝕及殺菌效果差。由于長(zhǎng)期大劑量使用殺菌劑1227[4]，SRB的抗藥性逐步增強(qiáng)，抑菌濃度從最初的20 mg·L-1增加到80 mg·L-1以上，緩蝕劑加量也從20 mg·L-1增加到50 mg·L-1以上，極大地增加了水處理成本，且處理效果仍然達(dá)不到指標(biāo)要求，對(duì)環(huán)境造成了不良影響。

在合成殺菌劑1227的過(guò)程中加入陽(yáng)離子表面活性劑，在緩蝕劑和殺菌劑結(jié)構(gòu)上增加陽(yáng)離子嵌段，使之與采出水中殘留的聚丙烯酰胺吸附中和，降低聚丙烯酰胺對(duì)活性組分的吸附，同時(shí)增加了殺菌劑1227的殺菌基團(tuán)，并與松香胺聚氧乙烯醚、咪唑啉衍生物及表面張力低、滲透性好的兩性表面活性劑進(jìn)行復(fù)配[5]，即得殺菌緩蝕一體化藥劑。

3 殺菌緩蝕一體化藥劑的應(yīng)用

3.1 室內(nèi)應(yīng)用效果評(píng)價(jià)

采用殺菌緩蝕一體化藥劑對(duì)孤二聯(lián)合站采出水進(jìn)行室內(nèi)應(yīng)用效果評(píng)價(jià)，結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 殺菌緩蝕一體化藥劑室內(nèi)應(yīng)用效果評(píng)價(jià)

由表4可知，室內(nèi)加藥濃度為30 mg·L-1時(shí)，底部基本沒(méi)有生成沉積物，水質(zhì)穩(wěn)定性良好，緩蝕率達(dá)到90.8%，抑菌效果較好。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果評(píng)價(jià)

在孤二聯(lián)合站水處理站開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用試驗(yàn)，在外輸緩沖罐前連續(xù)投加新型殺菌緩蝕一體化藥劑，藥劑投加方案對(duì)比見(jiàn)表5。定期考察外輸檢測(cè)線各節(jié)點(diǎn)腐蝕速率和細(xì)菌含量變化情況，檢測(cè)節(jié)點(diǎn)：聯(lián)合站外輸→注水站→摻水閥組→摻水間→單井，結(jié)果見(jiàn)表6。

表5 藥劑投加方案對(duì)比

由表5、表6可知，與更換藥劑之前相比，新型殺菌緩蝕一體化藥劑一劑兩效，投加點(diǎn)簡(jiǎn)化，投加量為30 mg·L-1，現(xiàn)場(chǎng)腐蝕速率降至0.004 9 mm·a-1左右，降幅達(dá)90%以上，遠(yuǎn)低于0.076 mm·a-1技術(shù)指標(biāo)要求；SRB含量降至2.5個(gè)·mL-1，TGB、鐵細(xì)菌含量也顯著降低；產(chǎn)生的沉積量大大減少，現(xiàn)場(chǎng)各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)標(biāo)，效果明顯。

4 采出水處理成本核算

孤二聯(lián)合站處理水量20 000 m3·d-1，試驗(yàn)前緩蝕劑投加量為800 kg·d-1、殺菌劑投加量為3 t/月，按緩蝕劑單價(jià)5 832元·t-1、殺菌劑單價(jià)10 305元·t-1計(jì)算，藥劑成本為5 696元·d-1。試驗(yàn)后殺菌緩蝕一體化藥劑投加量為600 kg·d-1，按單價(jià)10 305元·t-1計(jì)算，藥劑成本為6 183 元·d-1，藥劑成本增加487元·d-1，但是管網(wǎng)、井筒清洗費(fèi)用降低，綜合評(píng)估，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。

表6 各節(jié)點(diǎn)腐蝕速率和細(xì)菌含量變化情況

5 結(jié)論

針對(duì)孤島油田含聚采出水處理難度大，常規(guī)的緩蝕劑、殺菌劑效果差，處理后水質(zhì)穩(wěn)定性差，注水系統(tǒng)沿程管網(wǎng)腐蝕堵塞嚴(yán)重等問(wèn)題，研制了一種高效殺菌緩蝕一體化藥劑，通過(guò)在緩蝕劑和殺菌劑結(jié)構(gòu)上引入陽(yáng)離子嵌段及與兩性表面活性劑復(fù)配，提高了含聚采出水適應(yīng)性。室內(nèi)評(píng)價(jià)緩蝕率為90.8%，SRB抑制效果明顯?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用后，腐蝕速率由0.099 8 mm·a-1降至0.004 9 mm·a-1，降幅達(dá)到90%以上，沿程細(xì)菌含量減少，水質(zhì)穩(wěn)定。該藥劑一劑兩用，方便現(xiàn)場(chǎng)投加，有效降低腐蝕速率，提高含聚水殺菌能力，改善水質(zhì)穩(wěn)定性，延長(zhǎng)了注水管網(wǎng)使用年限，減少沉積物產(chǎn)生，降低管網(wǎng)、井筒清洗費(fèi)用，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著，在油田含聚采出水處理方面具有推廣應(yīng)用價(jià)值。