采油用回注水緩蝕阻垢劑的研究

李建華，唐紅霞，蔣艷娟，隋冬梅

（大港油田石油工程研究院，天津 300000）

本文針對大港油田某采油廠污水特點，進行了污水緩蝕阻垢劑的復配研究，通過正交實驗確定了污水緩蝕阻垢劑的配方，該緩蝕阻垢劑具有耐高溫、加劑量小及效果顯著的特點。

1 實驗部分

1.1 實驗污水

水樣取自大港油田某采油廠未加藥劑的新鮮污水。取樣方法參照SY/T 5273-2000油田采出水用緩蝕劑性能評價方法中的規定，取樣后密封，12h內使用。

1.2 緩蝕阻垢劑配制

以改性咪唑啉A、有機膦酸鹽B、增效劑C為原料進行緩蝕阻垢劑的復配研究。其中，改性咪唑啉A為實驗室自制，其有效含量為80%，棕紅色液體；有機膦酸鹽B為外調工業品，無色液體；增效劑C為外調工業品，白色固體。按照三因素三水平進行正交實驗設計，將改性咪唑啉A、有機膦酸鹽B、增效劑C依次加入廣口瓶中，最后加入蒸餾水進行混合均勻，即為緩蝕阻垢劑樣品，蒸餾水用量不作為考察因素。

1.3 評價方法

污水性質評價標準：SY/T 5523-2006油田水分析方法。

污水加入緩蝕阻垢劑前后靜態腐蝕速率及緩蝕率的評價標準：SY/T 5273-2000油田采出水用緩蝕劑性能評價方法。實驗容器采用市售藍蓋廣口瓶，首先加入計量好的緩蝕阻垢劑，然后掛上掛片，最后通氮驅氧后直接加入新鮮污水密封放入電熱恒溫箱進行實驗；由于實驗溫度為70℃，標準中要求橡膠塞密封的廣口瓶常常因為溫度過高瓶塞密封不嚴，空氣進入后導致實驗失敗，而藍蓋廣口瓶密封性好，避免了此問題，提高了工作效率。

緩蝕阻垢劑的阻垢率評價標準：Q/SY 126-2014油田水處理用緩蝕阻垢劑技術規范。本研究中的緩蝕阻垢劑針對的垢樣類型為碳酸鈣垢，因此，在實驗中只考察了緩蝕阻垢劑的阻碳酸鈣率。

2 結果與討論

2.1 水質分析數據

實驗用污水水質分析結果為Ca2+356mg/L、Mg2+38mg/L、20mg/L、Cl-14665mg/L、713mg/L、礦化度25305mg/L、水型CaCl2、硫酸鹽還原菌425個/mL、S2-14mg/L、水溫65℃、pH7.2、靜態腐蝕速率（7d）0.2516mm/a。

可以看出，該回注污水礦化度高，污水靜態腐蝕速率為0.2516mm/a，遠高于SY/T 5329-2012碎屑巖油藏注水水質指標及分析方法中的0.076mm/a的標準要求。當pH在6～9時，硫化氫在污水中的存在方式主要是硫化氫分子及硫氫根離子，由表中數據可知，污水中的S2-含量也包括溶解于水中的硫化氫，且礦化度、硫酸鹽還原菌的含量、水溫也較高，這些因素加劇了污水的腐蝕性。污水中的成垢離子有Ca2+、Mg2+、及，含量較高的主要是Ca2+和，由此判斷污水的主要結垢成分為碳酸鈣垢。因此，后續研究的緩蝕阻垢劑主要針對的是具有高礦度化，高溫，含有硫化氫及硫酸鹽還原菌并有碳酸鈣結垢趨勢的油田回注污水。

2.2 緩蝕性能正交試驗

以A、B、C及蒸餾水為原料進行緩蝕阻垢劑樣品的配制，其中以A、B、C加量進行三因素三水平的正交實驗設計，蒸餾水不作為考察因素，A、B、C加量與蒸餾水加量合計為100%。配置好的緩蝕阻垢劑加劑量為50mg/L，實驗溫度為70℃。實驗結果如表1所示。

表1 正交實驗結果

由表1正交表中極差可知：RA＞RC＞RB，這說明緩蝕阻垢劑中改性咪唑啉A的含量對緩蝕率影響最大，其次是增效劑C，最后是有機膦酸鹽B。當緩蝕阻垢劑中改性咪唑啉A含量為8%，有機膦酸鹽B含量為25%、增效劑C含量為6%時，該劑的緩蝕率可達到85%以上，且腐蝕速率為0.0254mm/a，小于標準中0.076mm/a的要求。

2.3 阻垢性能

表1中7#和9#緩蝕阻垢劑樣品的緩蝕率均在80%以上，緩蝕效果較好，因此，按照Q/SY 126-2014油田水處理用緩蝕阻垢劑技術規范評價了此兩種樣品的阻碳酸鈣垢率，評價結果為7#是88.74%、9#是93.25%。由于9#原料中起阻垢作用的有機膦酸鹽含量大于7#中的有機膦酸鹽含量，9#樣品的阻碳酸鈣垢率優于7#樣品的阻碳酸鈣垢率；9#樣品的阻碳酸鈣垢率為93.25%，超過了Q/SY 126-2014油田水處理用緩蝕阻垢劑技術規范中90%的標準要求。

2.4 機理探討

實驗中其緩蝕作用的主要成為為改性咪唑啉A和增效劑C，該成分屬于有機緩蝕劑，其分子都是由極性部分（O、N、S為中心原子組成的極性基團）和非極性部分（碳鏈和碳環）組成的。極性部分吸附于金屬表面，靠非極性部分把腐蝕介質和金屬隔開，起到防腐作用。有機膦酸鹽B同時具有緩蝕和阻垢性能，具有較強的螯合能力，能夠阻止鈣垢的形成。實驗所研究的產品經70℃的油田污水實驗使用表明，其緩蝕阻垢性能良好，完全達到生產要求。

3 結論

通過對現場新鮮污水的水質檢測，分析了影響污水腐蝕結垢的主要因素，通過正交實驗，研制了適合大港油田某采油廠回注污水的緩蝕阻垢劑，結論如下：

1）大港油田某采油廠腐蝕結垢的主要影響因素為高礦化度、水溫、細菌和硫化氫；

2）當改性咪唑啉A含量為8%，有機膦酸鹽B含量為25%、增效劑C為6%，研究出的緩蝕阻垢劑緩蝕率可達到85.36%，阻垢率達到93.25%，適用于大港油田某采油廠注水系統的緩蝕阻垢需要。