脫氧劑的研究及在渤海油田的應(yīng)用

袁宏強(qiáng)，胡 廷，戴俊峰，張 穎，張 濤，馬永清

（中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津 300452）

注水開(kāi)發(fā)是海上油田開(kāi)發(fā)的重要手段，它能有效地補(bǔ)充地層的能量、保持地層壓力，對(duì)提高采油速度和采收率起到了重要作用[1-3]。注水水源主要是來(lái)自海水，海水氧含量及鹽含量高。油田注水系統(tǒng)中的溶解氧在濃度低的情況下就能導(dǎo)致嚴(yán)重腐蝕，對(duì)注水管匯及地層均會(huì)造成不良影響，所以注水水質(zhì)的溶解氧含量顯得尤為重要。

除去水中溶解氧的方法很多，有熱力除氧、機(jī)械除氧、解吸除氧、電化學(xué)除氧[4，5]、化學(xué)除氧[6]等，化學(xué)除氧法簡(jiǎn)單易行，適用性強(qiáng)，且成本較低，是目前海上油田最常用的脫氧方法。

亞硫酸鹽類作為海上油田注水的化學(xué)脫氧劑被廣泛使用。但單一的使用亞硫酸鹽類化合物作為脫氧劑，其與溶解氧的反應(yīng)速度緩慢，在海上油田目前注水量大幅上升，需要快速脫氧的環(huán)境中效果不是很理想。

本文主要對(duì)渤海某海上平臺(tái)在用的脫氧劑進(jìn)行了研究，通過(guò)加入增效劑和催化劑的方法，在保證產(chǎn)品穩(wěn)定的前提下，提高了產(chǎn)品的脫氧速率，滿足了海上平臺(tái)快速脫氧的需求。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)條件

儀器：250 mL 帶密封塞廣口瓶；磁力攪拌裝置；氮?dú)獗Ｗo(hù)裝置；微量加藥器；HK-258 溶解氧測(cè)定儀；秒表。

藥劑：平臺(tái)在用脫氧劑，亞硫酸鹽類；五水硫酸銅，分析純；增效劑，自制。

1.2 脫氧性能檢測(cè)

脫氧劑的性能參照以下檢測(cè)方法：首先將200 g待測(cè)水樣加入250 mL 帶密封塞的廣口瓶中，將廣口瓶置于電磁攪拌器上，將溶解氧測(cè)試儀電極置入試樣瓶，密封，通N2保護(hù)。開(kāi)啟攪拌，讀數(shù)達(dá)到平衡后，污水中溶解氧含量C0。加入定量的脫氧劑，記錄水中溶解氧的含量與時(shí)間的關(guān)系，并制圖。記錄10 min 后水樣溶解氧的含量，記為溶解氧濃度C，計(jì)算脫氧劑的理論脫氧率。其中脫氧率計(jì)算如式（1）所示：

式中：X-脫氧率，%；C0-未加脫氧劑時(shí)水中溶解氧濃度，mg/L；C-加脫氧劑后水樣中剩余溶解氧濃度，mg/L。

2 結(jié)果與討論

2.1 產(chǎn)品配制及檢測(cè)結(jié)果

以平臺(tái)在用的脫氧劑為主劑，復(fù)配催化劑五水硫酸銅及自制增效劑，觀察不同比例下產(chǎn)品的穩(wěn)定狀態(tài)并對(duì)其進(jìn)行脫氧性能的檢驗(yàn)。

取樣來(lái)源：注水井混合產(chǎn)液；實(shí)驗(yàn)溫度：60 ℃，取樣200 mL，加藥濃度10 mg/L。產(chǎn)品復(fù)配后狀態(tài)及脫氧率（見(jiàn)表1）。

從上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，在增效劑比例超過(guò)4 %后，繼續(xù)增加增效劑的比例，脫氧劑的最終脫氧率無(wú)明顯變化。

通過(guò)脫氧率對(duì)比無(wú)法判斷添加催化劑的效果，通過(guò)記污水中溶解氧的含量與時(shí)間的關(guān)系（見(jiàn)圖1）。

通過(guò)脫氧效率圖可以看出，在添加了催化劑后，脫氧劑的脫氧效率有了極大的提升，快速脫氧的效果明顯。通過(guò)檢測(cè)數(shù)據(jù)，確認(rèn)產(chǎn)品最佳配方為脫氧劑6#，其中主劑95.2 %，催化劑0.8 %，增效劑4 %。

表1 復(fù)配狀態(tài)表

圖1 脫氧效率圖

圖2 現(xiàn)場(chǎng)污水處理流程圖

2.2 產(chǎn)品現(xiàn)場(chǎng)中試結(jié)果

渤海某海上平臺(tái)注水溶解氧含量增加，含氧量最高達(dá)到0.4 mg/L，遠(yuǎn)高于SY/T5329-94《碎屑巖油藏注水水質(zhì)推薦指標(biāo)及分析方法》上注水含氧＜0.05 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)。

通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)研，主要原因?yàn)槠脚_(tái)增產(chǎn)提液，污水處理量由最初的17 000 m3/d 上升至34 000 m3/d。污水處理量的增加導(dǎo)致處理液停留時(shí)間過(guò)短，在用脫氧劑脫氧效率不能滿足現(xiàn)場(chǎng)需求。

平臺(tái)污水處理流程及脫氧劑加注點(diǎn)情況（見(jiàn)圖2），脫氧效果主要檢測(cè)點(diǎn)為現(xiàn)場(chǎng)注水緩沖罐出口，檢測(cè)儀器為BHK5-HK258 溶解氧測(cè)定儀。

選取脫氧劑6#進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)脫氧劑中試，在相同藥劑加注濃度下，對(duì)脫氧劑6# 和在用脫氧劑脫氧效果進(jìn)行對(duì)比，其中現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)含氧數(shù)據(jù)（見(jiàn)圖3）。

圖3 注水緩沖罐出口含氧率趨勢(shì)圖

實(shí)驗(yàn)主要監(jiān)測(cè)緩沖罐出口處的溶解氧含量變化，緩沖罐出口處的溶解氧是檢驗(yàn)脫氧劑除氧效果的最重要指標(biāo)。圖3 中垂直線左側(cè)為在用除氧劑作用下緩沖罐出口的溶解氧，溶解氧波動(dòng)范圍為0.25 mg/L～0.4 mg/L。改用脫氧劑6#后，溶解氧波動(dòng)范圍0.02 mg/L～0.04 mg/L，達(dá)到油田注水溶解氧＜0.05 mg/L 的標(biāo)準(zhǔn)要求，除氧效果顯著。

3 結(jié)論

本文主要對(duì)渤海某海上平臺(tái)在用的脫氧劑進(jìn)行了研究，以平臺(tái)在用亞硫酸鹽作為主劑，復(fù)配催化劑五水硫酸銅及自制增效劑，在保證產(chǎn)品穩(wěn)定的前提下，提高了產(chǎn)品的脫氧速率。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證，主劑含量95.2 %，催化劑0.8 %，增效劑4 %時(shí)脫氧效果良好，滿足了海上平臺(tái)注水脫氧的需求。