長慶油田采出水殺菌與緩蝕阻垢處理實驗

雷雨希 張志全 陳汪洋 李春穎 陳曉宇 長江大學石油工程學院

目前，我國大多數油田已進入開發的中后期，采出液中的平均含水率為50%~70%，有的甚至高達90%以上[1]。采出水是油水分離后形成的集懸浮物固體、油、溶解物質于一體的多相體系，其主要污染物有鹽類、硫化物、懸浮物、原油、微生物等。采出水中的硫酸鹽還原菌會帶來嚴重的腐蝕問題，若不加處理直接回注，會堵塞地層，造成原油產量下降，從而嚴重影響油田的開發效果與經濟效益。解決油田采出水腐蝕結垢問題對于油田開采意義重大，國內外已經有許多研究報道[2-3]，但由于不同油田的采出水的性質不同，很多技術問題還有待于進一步研究。本文以長慶油田采油三廠C3-2聯合站采出水為例，開展采出水殺菌和緩蝕阻垢實驗研究，解決聯合站采出水的結垢問題，并確保采出水達到回注指標。

1 實驗評價依據

依據《殺菌劑性能評價方法（SY/T 5890—1993）》、《油田注水細菌分析方法（SY/T 0532—1993）》和《碎屑巖油藏注水水質推薦指標及分析方法（SY/T 5329—2012）》對殺菌劑在40℃下進行殺菌性能評價；依據《油田采出水用緩蝕劑性能評價方法（SY/T5273—2000）》對緩蝕阻垢劑進行緩蝕性能評價；依據《油田防垢劑性能評定方法（SY T5673—1993）》對緩蝕阻垢劑進行阻碳酸鈣垢和阻硫酸鈣垢的評價。

2 實驗與結果討論

2.1 油田采出水水質特性分析

對不同時期的長慶油田采油三廠C3-2聯合站采出水分別進行水質分析，結果如表1所示。

表1 油田采出水水質特性

由表1可以看出：采出水的礦化度較高，同時成垢離子含量相對較高，結垢趨勢明顯增強，與地層水混合后的適應性較差，易發生結垢現象；采出水中含有大量的硫酸鹽還原菌和腐生菌，這些細菌的存在不僅會腐蝕管線，而且腐蝕產物會造成地層的嚴重堵塞。因此，需要投加殺菌劑、緩蝕阻垢劑，解決細菌含量高所產生的腐蝕以及結垢問題。

2.2 殺菌實驗

在油田采出水處理過程中，普遍采用投加氧化性殺菌劑來控制回注水系統的微生物繁殖[4]。為此，在室內進行了非氧化性殺菌劑篩選與評價實驗。

2.2.1 殺菌劑篩選

用室內篩選的非氧化性殺菌劑FY-01、FY-02和FY-03對采出水進行了殺菌實驗，殺菌劑濃度均為100mh/L，結果如表2所示。

由表2可知：各殺菌劑對細菌均具有良好的殺菌效果，硫酸鹽還原菌完全被殺除；對于腐生菌而言，FY-01的殺菌效果要好于其他兩種殺菌劑。

表2 非氧化性殺菌劑殺菌實驗結果

2.2.2 最低致死濃度實驗

取采出水進行非氧化性殺菌劑FY-01最低致死濃度（藥劑能使生物群體致死所需要的最低劑量）實驗，結果如表3所示。

表3 FY-01最低致死濃度實驗結果

由表3可以看出，FY-01殺菌劑最低致死濃度為300mg/L。現場選用FY-01殺菌劑，加藥濃度為200mg/L時可使硫酸鹽還原菌完全殺除，腐生菌含量為1.0×102m L-1，細菌含量滿足回注要求。

2.2.3 藥效持續時間實驗

向采出水中加入FY-01非氧化性殺菌劑200 mg/L，測定不同時間內腐生菌含量，實驗結果如表4所示。

表4 FY-01藥效持續時間評價結果

由表4可以看出，非氧化性殺菌劑FY-01在72 h以內可以使采出水中的腐生菌含量維持在104m L-1以內，說明FY-01殺菌劑藥效持續作用時間長。

2.3 緩蝕阻垢實驗

選用長慶油田防腐所研制的FF和HZ系列緩蝕阻垢劑作為長慶采油三廠C2-3聯合站回注水系統緩蝕阻垢劑，通過靜態阻垢實驗和腐蝕掛片實驗對緩蝕阻垢劑的性能進行評價[5]，并與其原使用的緩蝕阻垢劑（簡稱為XC）性能進行對比。

2.3.1 靜態阻垢實驗

靜態阻垢實驗結果如表5所示。

由表5可以看出：FF-01、FF-02、HZ-01、HZ-02四種緩蝕阻垢劑的阻垢性能均優于原先所使用的緩蝕阻垢劑XC，且水中無明顯沉淀物產生；其中FF-01、HZ-02阻垢性能更好一些，當加量為50mg/L時，其相對阻垢率可高達96%以上。

2.3.2 腐蝕掛片實驗

腐蝕掛片實驗結果如表6所示。

表5 靜態阻垢實驗結果

從表6可以看出：FF、HZ系列緩蝕阻垢劑的性能明顯優于現場使用的緩蝕阻垢劑XC；相比較而言，FF-01和HZ-02的緩蝕性能要更好一些。

2.4 配伍性實驗

取現場采出水，分別加入200mg/L非氧化性殺菌劑FY-01和50mg/L緩蝕阻垢劑HZ-02，測定相關水質指標，結果如表7所示。

由表7可以看出，緩蝕阻垢劑HZ-02與非氧化性殺菌劑FY-01的配伍性良好，采出水經殺菌和緩蝕阻垢處理后，腐生菌、硫酸鹽還原菌和腐蝕速率均大幅降低，殺菌率高達99%以上，相對阻垢率達97.33%，達到了油田回注標準。

表7 采出水綜合處理后水質分析結果

3 結論

通過對長慶油田采油三廠C3-2聯合站采出水水質分析及殺菌和緩蝕阻垢實驗得出如下結論：

（1）采出水中硫酸鹽還原菌的含量高達1.8×105~3.1×105m L-1，腐生菌的含量高達5.0×105~2.0×106m L-1，腐蝕速率達0.629 mm/a，成垢離子含量相對較高，采出水具有較強的腐蝕性和結垢傾向。

（2）殺菌實驗結果表明，篩選出的非氧化性殺菌劑FY-01具有很好的殺菌效果，且殺菌持續時間長，當FY-01加藥量為200mg/L，采出水經殺菌處理后細菌含量達到回注水水質要求。

（3）緩蝕阻垢實驗結果表明，FF、HZ系列緩蝕阻垢劑的性能明顯優于現場使用的緩蝕阻垢劑XC；經綜合比較，長慶油田采油三廠C3-2聯合站采出水處理選用HZ-02作為主緩蝕阻垢劑，其加量為50mg/L。

（4）配伍性實驗表明，篩選出的緩蝕阻垢劑HZ-02和非氧化性殺菌劑FY-01配伍性能良好，兩種藥劑同時投加具有較好的殺菌、緩蝕和阻垢效果。

[1]高生軍．靖二聯油田污水處理技術研究與應用[D]．西安：西安石油大學，2009：6-7．

[2]曲虎，劉靜，馬梓涵，等．油田采出水處理系統用藥劑進展[J]．油氣田環境保護，2012，22（2）：14-18.

[3]白林．長慶油田腐蝕機理及防腐防垢技術研究與應用[D]．西安：西北大學，2012：12.

[4]戴欣．BC-G殺菌劑的研制及評價[J]．油氣田地面工程，2005，24（5）：54-55.

[5]陳武，刁浪滔，尹先清，等．緩蝕阻垢劑NY-HGA在潿洲12-1油田生產污水處理中的應用評價[J]．油田化學，2005，22（2）：126-129.