延長油田水處理劑研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

張倩，周娟，姚健，蘭曉龍，王亞雄

延長油田水處理劑研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

張倩，周娟，姚健，蘭曉龍，王亞雄

（延長油田股份有限公司勘探開發(fā)技術(shù)研究中心，陜西 延安 716000）

針對采油污水的腐蝕、結(jié)垢及細(xì)菌帶來的危害，需要采取有利的防治措施。水處理藥劑研究和應(yīng)用是處理污水的核心。綜述了水處理藥劑種類及特點(diǎn)，闡述了延長油田水處理藥劑研究現(xiàn)狀，最后展望了延長油田水處理的發(fā)展趨勢，以期能夠?yàn)榻窈笥吞锼巹┭邪l(fā)、生態(tài)環(huán)境保護(hù)等工作的實(shí)施奠定基礎(chǔ)。

水處理劑；延長油田；研究現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢

在油田注水開發(fā)過程中會產(chǎn)生大量的含油污水，采油污水成分復(fù)雜，有害成分多樣，礦化度 高[1]，加上溶解了不同濃度的H2S、CO2等酸性氣體，一旦回注地層，將會腐蝕注水系統(tǒng)生成結(jié)垢，出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，同時也為細(xì)菌繁殖提供便利的條件。因此，針對采油污水帶來的腐蝕、結(jié)垢等危害現(xiàn)象，需要采取有效的防治措施，不斷改進(jìn)和提高水處理技術(shù)。污水處理藥劑的研究和應(yīng)用是污水處理的核心。如何正確選擇和安全使用水處理藥劑，使其達(dá)到最佳的效果，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文首先介紹了緩蝕劑、阻垢劑和殺菌劑等油田常用的三防藥劑分類及特點(diǎn)，闡述了延長油田水處理藥劑研究現(xiàn)狀，展望了延長油田水處理藥劑發(fā)展趨勢，最后給出相關(guān)的結(jié)論和建議。

1 水處理劑種類及特點(diǎn)

1.1 緩蝕劑

油田常用的緩蝕劑及特點(diǎn)如表1所示。

表1 油田常用的緩蝕劑及特點(diǎn)

凡是添加到腐蝕介質(zhì)中能夠有效阻止或降低金屬腐蝕速度[2]的一類物質(zhì)皆稱為緩蝕劑。緩蝕劑的發(fā)展歷程：無機(jī)緩蝕劑→有機(jī)緩蝕劑→復(fù)合緩蝕 劑→聚合物緩蝕劑。常用的緩蝕劑按成分劃分：無機(jī)緩蝕劑、有機(jī)緩蝕劑；按發(fā)生反應(yīng)分類：陰極類、陽極類以及混合類緩蝕劑[3]；按成膜的機(jī)理可劃分：鈍化膜型、沉淀膜型、吸附膜型[4]，此類方法使用最多。

1.2 阻垢劑

阻垢劑是一類能分散水中的難溶性無機(jī)鹽，能阻止在金屬表面沉淀、結(jié)垢，且抑制其生長的水處理藥劑[5]。常見的水垢類型：碳酸鈣（CaCO3）、硫酸鈣（CaSO4）、硫酸鋇（BaSO4）、硫酸鍶（SrSO4）、鐵化合物。我國開發(fā)和應(yīng)用的水處理阻垢劑主要有有機(jī)膦酸類、水溶性聚合物類和環(huán)保類[6]。有機(jī)膦酸類主要有羧基膦酸型、亞甲基膦酸型和同碳膦酸型化合物，這類藥物比無機(jī)膦酸鹽類化學(xué)穩(wěn)定性好，很多阻垢劑是有機(jī)膦酸鹽和其他阻垢劑的合成，效果較理想，但自身易形成有機(jī)膦酸鹽垢[4]，且對環(huán)境有害。聚合物類藥物包括丙烯酸型、磺酸型和含膦類聚合物阻垢劑，此類藥物在阻垢方面效果好、穩(wěn)定性好、用量省。其中丙烯酸型阻垢性能好，能較好地分散氧化鐵，磺酸類聚合物對鐵鹽垢效果好，與有機(jī)膦酸鹽有協(xié)同作用。環(huán)保類藥物對環(huán)境友好，在鋇、鍶垢類等方面具有良好的阻垢效果，目前研究處于起步階段。

1.3 殺菌劑

油田污水含有大量的細(xì)菌，細(xì)菌的活動及代謝產(chǎn)物會對油田的生產(chǎn)帶來很多嚴(yán)峻的問題[7]。在油田開發(fā)中后期，伴隨著物理化學(xué)作用，會產(chǎn)生大量的H2S、CO2、Cl-、SO42-等腐蝕物質(zhì)。這些物質(zhì)一旦溶解在孔隙水中，將會形成酸性流體，腐蝕井下管柱，因此需要投入殺菌劑對有害細(xì)菌滅除。殺菌劑一般分為兩大類：氧化型和非氧化型。氧化型殺菌劑比如氯氣、溴化物、次氯酸鹽、穩(wěn)定性二氧化氯等。其中，氯氣應(yīng)用較多，此類殺菌劑藥效維持時間短、用量大，易造成環(huán)境污染，目前在油田上使用較少。

非氧化型殺菌劑有季銨鹽類、季磷鹽類、雜環(huán)化合物、有機(jī)醛類、多功能殺菌劑等[8]。季銨鹽類：常見的有1231、1227、1247、雙季銨鹽等，國內(nèi)油田使用最廣泛，高效、低毒、耐酸堿；脂肪胺的季銨鹽殺菌劑效果最好，但易起泡、易吸附損失，殺菌能力隨礦化度升高而降低，長期使用抗藥性增強(qiáng)。季磷鹽型是一類廣譜殺菌劑，比季銨鹽的殺菌活性高。雜環(huán)化合物用量低，效果好，但不易溶解，成本高。有機(jī)醛類屬于常用藥劑，有良好的殺菌效果，使用較多的是戊二醛、甲醛和丙烯醛，甲醛對身體有害，研究較多的是戊二醛與其他藥劑復(fù)配，費(fèi)用較高[9]。含氰類化合物殺菌時間短，效率高，費(fèi)用低，但在堿性條件下易分解，毒性大，對身體有傷害。多功能殺菌劑屬于新型殺菌劑，包括絮凝-殺菌劑、絮凝-殺菌-緩蝕劑、阻垢-殺菌-緩蝕型及其他多功能處理劑；此類藥物用量少、殺菌效果顯著，不易受環(huán)境影響，相比季銨鹽類藥物，不易產(chǎn)生抗藥性。

1.4 絮凝劑

油田常用的絮凝劑類別及特點(diǎn)如表2所示。

表2 油田常用的絮凝劑類別及特點(diǎn)

在污水處理過程中，能將污水中的懸浮物或膠體等雜質(zhì)凝聚成大分子團(tuán)簇結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到排放的標(biāo)準(zhǔn)的這類藥劑稱為絮凝劑[10]，按化學(xué)組成的不同，可分為四大類型：無機(jī)絮凝劑、有機(jī)絮凝劑、微生物絮凝劑和復(fù)合型絮凝劑[11]。

目前各大油田應(yīng)用最多的絮凝劑為復(fù)配型絮凝劑，即無機(jī)高分子絮凝劑和有機(jī)高分子絮凝劑復(fù)配。

2 延長油田水處理藥劑研究現(xiàn)狀

2.1 應(yīng)用現(xiàn)狀

延長油田處于陜北地區(qū)，水資源比較匱乏。在油田開采過程中，需要大量的水資源驅(qū)油。在采出原油過程中，地層水和注入水會隨之采出。采出水在地面進(jìn)行油水分離后會產(chǎn)生大量的污水。污水成分復(fù)雜，若處理不當(dāng)會造成環(huán)境污染、水資源浪 費(fèi)[13]。油田污水處理是油田工作中的重點(diǎn)，水處理藥劑是油田污水處理的關(guān)鍵，直接關(guān)系到注入水水質(zhì)是否達(dá)標(biāo)。

延長油田延安組地層水型為NaHCO3和Na2SO4水型，延長組地層水型為CaCl2[14-15]。大多站污水偏酸性，礦化度較高。產(chǎn)出水中含有高濃度的HCO3-、Cl-、SO42-及易形成垢的Ca2+、Mg2+離 子[16]。從目前延長油田投加藥劑種類來看，主要為常規(guī)水處理劑，藥劑投加濃度由廠家確定。絕大多數(shù)污水處理站都投加“三防藥劑”（殺菌劑、緩蝕劑、阻垢劑），投加的方式多為連續(xù)投加，部分采取間斷式投加。各站會結(jié)合本站水質(zhì)特點(diǎn)和水處理工藝投加水處理劑，部分站會投加濾料清洗劑。從大量調(diào)研結(jié)果可知，延長油田在水處理藥劑方面存在的主要問題有污水處理水質(zhì)不穩(wěn)定；加藥方式單一；藥劑針對性差；缺少對水質(zhì)全面分析、監(jiān)測及藥劑評價(jià)程序等；部分站藥劑配方老舊，幾年內(nèi)沒有更新調(diào)整。

目前延長油田對注水水質(zhì)非常重視，一直在極力探索穩(wěn)定可靠的處理工藝，優(yōu)化水處理藥劑配方，調(diào)整加藥濃度、加藥方式、加藥濃度等。

2.2 研究現(xiàn)狀

李楊勇[17]等采用靜態(tài)掛片失重法和電化學(xué)考察了緩蝕劑性能，討論了緩蝕劑加量、溫度對腐蝕速率的影響。李國明[18]等經(jīng)過對延長油田永寧采油廠雙河西區(qū)腐蝕結(jié)垢分析，明確了造成腐蝕結(jié)垢的主要原因，經(jīng)實(shí)驗(yàn)篩選出了防腐防垢的藥劑，處理后水質(zhì)腐蝕速率、結(jié)垢速率明顯大幅降低。鄭建[19]等通過燒杯實(shí)驗(yàn)、絕跡稀釋法、鐵離子快速測定法調(diào)整了蟠龍油田聯(lián)合站所加絮凝劑、殺菌劑、穩(wěn)定劑、緩蝕阻垢劑等藥劑濃度，經(jīng)實(shí)驗(yàn)論證，取得了良好的效果。馮建軍[20]等采用化學(xué)氧化絮凝沉降處理工藝，優(yōu)選了水處理藥劑，確定了適合該站污水回注達(dá)標(biāo)的工藝參數(shù)。高慶華[21]等通過復(fù)配4種原料發(fā)明了一種穩(wěn)定性較好、高效防腐阻垢劑，防腐阻垢效果顯著，最后與苯并三氮唑的復(fù)配，更是增強(qiáng)了銅防腐的效果。沈哲[22]等研究了油田常用的藥劑之間配伍性，為延長油田獲得了配伍性良好的水處理劑，可在延長油田推廣使用。霍光春[23]等研制出了一種新型、高效、對陰陽兩極有抑制作用的緩蝕劑Inh-SPA，連續(xù)加此藥能夠有效降低水中的鐵離子含量，降低維修費(fèi)用。高慶華[24]等研制一種適用于高溫環(huán)境的HAP型緩蝕阻垢劑，現(xiàn)場試驗(yàn)效果顯著。武世新[25]等利用了正交試驗(yàn)，以pH調(diào)節(jié)劑、混凝劑、防腐緩蝕劑等為因素，確定了藥劑最佳用量，優(yōu)化了污水處理劑。柯從玉[26]等通過室內(nèi)試驗(yàn)優(yōu)化了加藥配方體系，調(diào)整了現(xiàn)場加藥配方、加藥流程，得到了最優(yōu)的加藥配方體系，達(dá)到了回注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。高文玲[27]等通過對藥劑篩選和評價(jià)調(diào)整了站內(nèi)加藥濃度、加藥方式，降低了水處理成本。賀亞維[28]等通過正交試驗(yàn)，以咪唑啉緩蝕劑為主劑，選取了4種藥劑進(jìn)行復(fù)配研究，得到了適用于多種介質(zhì)環(huán)境的混合型緩蝕劑。

3 發(fā)展展望

隨著油田后期開采，污水成分會越來越復(fù)雜，采油污水處理是否達(dá)標(biāo)，將會對油田開采和油田可持續(xù)發(fā)展造成嚴(yán)重影響。每一種污水處理劑都有自身的優(yōu)缺點(diǎn)，如何研發(fā)有效、環(huán)保、一劑多用、成本低廉等多功能水處理藥劑，對今后的工作提出了更高的要求，這也將是今后油田污水處理劑研究的熱點(diǎn)。

4 結(jié)論及建議

本文主要論述了水處理藥劑種類和特點(diǎn)，闡述了延長油田水處理藥劑研究現(xiàn)狀，得到以下相關(guān)結(jié)論和建議：

1）油田在開采過程中會產(chǎn)生大量污水，添加污水處理劑如緩蝕劑、阻垢劑、殺菌劑和絮凝劑等，能有效去除污水中有害成分。

2）延長油田各污水處理站會結(jié)合本站水質(zhì)特點(diǎn)及工藝處理技術(shù)投加水處理劑，但存在投加配方?jīng)]有及時更新調(diào)整、加藥單一等問題。

3）隨著延長油田水處理工藝變化，需要定期根據(jù)水量和水質(zhì)變化，優(yōu)化調(diào)整藥劑方案，提高藥劑處理效率，使水質(zhì)穩(wěn)定且符合標(biāo)準(zhǔn)。

4）延長油田要繼續(xù)定期開展藥劑評價(jià)和篩選工作，優(yōu)化藥劑的投加位置和投加量，加強(qiáng)進(jìn)站藥劑質(zhì)量監(jiān)督等。

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Research Status and Development Trend ofWater Treatment Agentsin Yanchang Oilfield

,,,

（Yanchang Oilfield Co., Ltd.Exploration and Development Technology Research Center, Yan’an Shaanxi 716000, China）

In view of the harm caused by corrosion, scaling and bacteria in oil production wastewater, it is necessary to take favorable preventive measures. The research and application of water treatment chemicals are the core of sewage treatment. In this paper, the types and characteristics of water treatment agents were summarized, the research status of water treatment agents in Yanchang Oilfield was expounded, and finally the development trend of water treatment in Yanchang Oilfield was prospected, so as to lay a foundation for the implementation of oilfield agent research and development and ecological environment protection in the future.

Water treatment chemical; Yanchang Oilfield; Research status; Development trends

2021-06-16

張倩（1991-），女，江蘇省徐州市人，助理工程師，研究生，2017年畢業(yè)于西南石油大學(xué)石油與天然氣工程專業(yè)，研究方向：油田水處理。

X741

A

1004-0935（2022）01-0060-04