王　軍，廉園園，王礦琰延長(zhǎng)油田股份有限公司化驗(yàn)中心，陜西延安　716000

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靖邊油田污水處理站注水系統(tǒng)腐蝕結(jié)垢研究

王軍，廉園園，王礦琰
延長(zhǎng)油田股份有限公司化驗(yàn)中心，陜西延安716000

摘要：在注水系統(tǒng)中，污水處理站是最重要的組成部分，通過對(duì)污水處理站各個(gè)環(huán)節(jié)的水質(zhì)分析，得出該水處理系統(tǒng)主要為硫化鐵結(jié)垢。對(duì)化學(xué)藥劑進(jìn)行配伍性評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)原體系配伍性差，殺菌劑與其他藥劑、污水均不配伍，并產(chǎn)生不溶物。明確了造成腐蝕結(jié)垢原因，提出解決問題的辦法。所用藥劑中，緩蝕阻垢劑可以達(dá)到緩蝕效果要求，但阻垢劑效果差，且對(duì)Fe3+離子的絡(luò)合量小，易產(chǎn)生硫化鐵結(jié)垢；殺菌劑能有效地減少水質(zhì)中細(xì)菌的含量；即使除氧劑加量較大，也不能有效地除氧，達(dá)不到注入水水質(zhì)要求。

關(guān)鍵詞：污水處理站；注水系統(tǒng)；腐蝕；結(jié)垢

靖邊油田已經(jīng)進(jìn)入開發(fā)中后期，主要采用注水采油工藝。由于壓力、溫度等條件的變化，水中各離子的熱力學(xué)不穩(wěn)定性和化學(xué)不相容性，往往造成注水系統(tǒng)、油套管、井下、地面設(shè)備以及集輸管道出現(xiàn)腐蝕結(jié)垢，導(dǎo)致管道頻繁穿孔，罐體漏水，堵塞嚴(yán)重，儀表、閥門失靈，注水泵性能降低，注水壓力上升，甚至停產(chǎn)［1- 4］。為了避免上述現(xiàn)象的發(fā)生，污水處理站起到了關(guān)鍵性的作用。

基于此，對(duì)污水處理站各主要環(huán)節(jié)的水質(zhì)進(jìn)行分析，對(duì)處理劑的效果和配伍性進(jìn)行評(píng)價(jià)，找出產(chǎn)生腐蝕和結(jié)垢的原因，提出增強(qiáng)污水處理站處理污水能力的有效措施，達(dá)到提高油田生產(chǎn)效益的目的。

1　污水處理站各環(huán)節(jié)水質(zhì)分析

污水處理站污水處理流程如圖1所示。分別對(duì)污水處理中涉及的污水、清水、濾后水和井口水進(jìn)行分析，水質(zhì)分析數(shù)據(jù)見表1。

圖1　污水處理站污水處理流程

表1　水質(zhì)分析數(shù)據(jù)

2　藥劑效果與配伍性評(píng)價(jià)

對(duì)污水處理站中使用的緩蝕阻垢劑、殺菌劑與除氧劑的效果和配伍性進(jìn)行評(píng)價(jià)。

2.1緩蝕阻垢劑效果評(píng)價(jià)

阻垢效果評(píng)價(jià)方法：阻垢率按照標(biāo)準(zhǔn)SY/T 5673- 93［5］進(jìn)行評(píng)價(jià)，有關(guān)數(shù)據(jù)見表2。

緩蝕效果評(píng)價(jià)方法：采用動(dòng)態(tài)緩蝕率評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)溫度60℃，攪拌速度60 r/min，實(shí)驗(yàn)周期120 h），有關(guān)數(shù)據(jù)見表2。

表2　阻垢劑阻垢效果、緩蝕效果評(píng)價(jià)

由表2中數(shù)據(jù)可看出，當(dāng)緩蝕阻垢劑的質(zhì)量濃度達(dá)到300 mg/L時(shí)，緩蝕率達(dá)到71.4%左右，達(dá)到緩蝕效果要求；但阻垢率均小于47%；對(duì)Fe3+離子的絡(luò)合能力為3.7g/L，沒有穩(wěn)定Fe3+離子的能力；對(duì)硫化鐵的阻垢率為2.3%左右，不能防止硫化鐵結(jié)垢。

2.2殺菌劑效果評(píng)價(jià)

按照SY/T5329- 2012［6］標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法，用污水對(duì)殺菌劑的殺菌效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果見表3。由表3可看出，當(dāng)殺菌劑加量達(dá)到500 mg/L時(shí)，污水中的SRB含量可降到85個(gè)/mL以內(nèi)，TGB含量可降到45個(gè)/mL以內(nèi)，符合注水水質(zhì)要求。

表3　殺菌劑效果評(píng)價(jià)

2.3除氧劑效果評(píng)價(jià)

除氧劑效果評(píng)價(jià)按照SY/T 5329- 2012方法進(jìn)行，見表4。

表4　除氧劑效果評(píng)價(jià)

由表4數(shù)據(jù)可看出，除氧劑加量達(dá)到500 mg/L，氧含量仍然在0.62 mg/L左右，大于注水水質(zhì)指標(biāo)（地層水≤0.05 mg/L，清水≤0.5 mg/L）的要求。

2.4處理劑的配伍性評(píng)價(jià)

將三種處理劑兩兩1∶1混合，對(duì)其配伍性進(jìn)行評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)將緩蝕阻垢劑與殺菌劑混合，溶液成乳白色，有沉淀產(chǎn)生；緩蝕阻垢劑與除氧劑混合，溶液透明無(wú)變化；殺菌劑與除氧劑混合，溶液中立即出現(xiàn)絮凝體。說明僅有緩蝕阻垢劑與除氧劑配伍。

為了進(jìn)一步驗(yàn)證處理劑的配伍性，在污水中加入1%處理劑，發(fā)現(xiàn)加入阻垢劑，污水無(wú)變化；加入殺菌劑，污水表面有一層不溶漂浮物。說明殺菌劑與污水不配伍。

3　腐蝕機(jī)理分析

為了研究水處理系統(tǒng)的腐蝕機(jī)理，將清水和污水按不同的比例混合，對(duì)其結(jié)垢、Fe3+含量、細(xì)菌含量和腐蝕性變化進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表5～8。

表5　清水與污水混合垢成分變化

由表5可看出，清水與污水混合，結(jié)垢量增幅在1倍左右，氧化鐵結(jié)垢為主，含有少量硫酸鈣與硫酸鋇，會(huì)增加垢下腐蝕。

表6　清水與污水混合Fe3+含量的變化

清水中氧的質(zhì)量濃度為3.7 mg/L以上，且地層溫度高，能夠把二價(jià)鐵離子氧化成三價(jià)鐵離子，生成氫氧化鐵沉淀，由表6看出，相對(duì)污水，F(xiàn)e3+含量增幅在1～16倍，導(dǎo)致垢下腐蝕加劇。

由表7可看出，清水與污水混合后腐蝕性增強(qiáng)，但增幅不大，小于26%，但由于氧的存在，腐蝕性增加。

由表8可看出，污水與清水混合，細(xì)菌生長(zhǎng)繁殖加快，均高于單一水質(zhì)。硫化氫含量增加，導(dǎo)致硫化鐵結(jié)垢加劇，垢下不均勻腐蝕也隨之加劇。

表7　清水與污水混合腐蝕速率的變化

表8　污水與清水混合細(xì)菌含量的變化

綜上所述，表7、表8的分析結(jié)果與表1中清水、污水中的測(cè)定結(jié)果相呼應(yīng)，對(duì)其進(jìn)行了驗(yàn)證。

4　結(jié)垢機(jī)理分析

由表1可知過濾懸浮物的乙醇酸溶物成分中硫化鐵含量占70%以上，而碳酸鈣含量?jī)H占4%左右，說明系統(tǒng)中沉淀物主要是鐵的硫化物，硫化鐵沉淀是污水處理站污水結(jié)垢的原因之一。

濾后水懸浮物含量在30 mg/L以上，懸浮物在系統(tǒng)運(yùn)行的過程中會(huì)慢慢的聚集與沉淀，從而導(dǎo)致系統(tǒng)中的結(jié)垢物增加，說明濾后水懸浮物含量高也是污水結(jié)垢的原因。

由表5可看出，污水與清水混合在地面系統(tǒng)條件下沒有碳酸鈣與硫酸鍶結(jié)垢趨勢(shì)，有硫酸鈣、硫酸鋇結(jié)垢趨勢(shì)。但由于地面系統(tǒng)溫度基本上不變，而系統(tǒng)中壓力是增加的，壓力的增加會(huì)增加碳酸鹽與硫酸鹽的溶解度，因此，地面系統(tǒng)理論上沒有硫酸鹽結(jié)垢。

5　結(jié)論

（1）使用藥劑中，緩蝕阻垢劑可以達(dá)到緩蝕效果要求，但阻垢劑效果差，且對(duì)Fe3+離子的絡(luò)合量小，易產(chǎn)生硫化鐵結(jié)垢；殺菌劑能有效地減少水質(zhì)中細(xì)菌的含量；即使除氧劑加量較大，也不能有效地除氧，達(dá)不到注入水水質(zhì)要求。

（2）對(duì)化學(xué)藥劑進(jìn)行配伍性評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)原體系配伍性差，殺菌劑與其他藥劑、污水均不配伍，會(huì)產(chǎn)生不溶物。

［5］SY/T5673- 93，油田用防垢劑性能評(píng)定方法［S］.

［6］SY/T5329- 2012，碎屑巖油藏注水水質(zhì)推薦指標(biāo)及分析方法［S］.

Studyon the Corrosion and Scaling of Water Injection System in Wastewater Treatment Station of Jingbian Oilfield

WANG Jun，LIAN Yuanyuan，WANG Kuangyan
Yanchang Oilfield Co.，Ltd.，Yan’an 716000，China

Abstract：In water injection system，the wastewater treatment station is the most important part. Ferric sulfide scaling is verified to be the main problem in the wastewater treatment system at Wastewater Treatment Station in Jingbian Oilfield through analyzing the wastewater quality. After compatibility assessment of chemical agents，it is found that the original wastewater treatment system has poor compatibility，bactericide is not compatible with other agents and wastewater，and insoluble substance is produced. Based on identifying the causes of corrosion and scaling，some approaches are put forward. Use of corrosion mitigation and scale inhibition agent can reach corrosion mitigation requirement，but it has poor scale inhibition ability，less complexation ability with Fe3+，and is liable to produce ferric sulfide scaling. Bactericide can reduce content of bacteria effectively. In spite of large dosage，deoxidizer can not meet deoxidation requirement.

Keywords：wastewater treatment；water injection system；corrosion；scale formation

doi:10.3969/j.issn.1001- 2206.2016.02.018

作者簡(jiǎn)介：

王軍（1982-），男，陜西乾縣人，工程師，2005年畢業(yè)于西安石油大學(xué)石油工程專業(yè)，現(xiàn)主要從事注入水水質(zhì)分析及管理工作。

Email：332305648@qq.com

收稿日期：2015- 07- 24；修回日期：2015- 11- 08