脫氧劑的研究及在渤海油田的應用

袁宏強，胡 廷，戴俊峰，張 穎，張 濤，馬永清

（中海油能源發展股份有限公司工程技術分公司，天津 300452）

注水開發是海上油田開發的重要手段，它能有效地補充地層的能量、保持地層壓力，對提高采油速度和采收率起到了重要作用[1-3]。注水水源主要是來自海水，海水氧含量及鹽含量高。油田注水系統中的溶解氧在濃度低的情況下就能導致嚴重腐蝕，對注水管匯及地層均會造成不良影響，所以注水水質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、機械除氧、解吸除氧、電化學除氧[4，5]、化學除氧[6]等，化學除氧法簡單易行，適用性強，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，需要快速脫氧的環境中效果不是很理想。

本文主要對渤海某海上平臺在用的脫氧劑進行了研究，通過加入增效劑和催化劑的方法，在保證產品穩定的前提下，提高了產品的脫氧速率，滿足了海上平臺快速脫氧的需求。

1 實驗部分

1.1 實驗條件

儀器：250 mL 帶密封塞廣口瓶；磁力攪拌裝置；氮氣保護裝置；微量加藥器；HK-258 溶解氧測定儀；秒表。

藥劑：平臺在用脫氧劑，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

脫氧劑的性能參照以下檢測方法：首先將200 g待測水樣加入250 mL 帶密封塞的廣口瓶中，將廣口瓶置于電磁攪拌器上，將溶解氧測試儀電極置入試樣瓶，密封，通N2保護。開啟攪拌，讀數達到平衡后，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間的關系，并制圖。記錄10 min 后水樣溶解氧的含量，記為溶解氧濃度C，計算脫氧劑的理論脫氧率。其中脫氧率計算如式（1）所示：

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

2 結果與討論

2.1 產品配制及檢測結果

以平臺在用的脫氧劑為主劑，復配催化劑五水硫酸銅及自制增效劑，觀察不同比例下產品的穩定狀態并對其進行脫氧性能的檢驗。

取樣來源：注水井混合產液；實驗溫度：60 ℃，取樣200 mL，加藥濃度10 mg/L。產品復配后狀態及脫氧率（見表1）。

從上述實驗結果可以看出，在增效劑比例超過4 %后，繼續增加增效劑的比例，脫氧劑的最終脫氧率無明顯變化。

通過脫氧率對比無法判斷添加催化劑的效果，通過記污水中溶解氧的含量與時間的關系（見圖1）。

通過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。通過檢測數據，確認產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 復配狀態表

圖1 脫氧效率圖

圖2 現場污水處理流程圖

2.2 產品現場中試結果

渤海某海上平臺注水溶解氧含量增加，含氧量最高達到0.4 mg/L，遠高于SY/T5329-94《碎屑巖油藏注水水質推薦指標及分析方法》上注水含氧＜0.05 mg/L的標準。

通過對現場的調研，主要原因為平臺增產提液，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致處理液停留時間過短，在用脫氧劑脫氧效率不能滿足現場需求。

平臺污水處理流程及脫氧劑加注點情況（見圖2），脫氧效果主要檢測點為現場注水緩沖罐出口，檢測儀器為BHK5-HK258 溶解氧測定儀。

選取脫氧劑6#進行現場脫氧劑中試，在相同藥劑加注濃度下，對脫氧劑6# 和在用脫氧劑脫氧效果進行對比，其中現場監測點含氧數據（見圖3）。

圖3 注水緩沖罐出口含氧率趨勢圖

實驗主要監測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脫氧劑除氧效果的最重要指標。圖3 中垂直線左側為在用除氧劑作用下緩沖罐出口的溶解氧，溶解氧波動范圍為0.25 mg/L～0.4 mg/L。改用脫氧劑6#后，溶解氧波動范圍0.02 mg/L～0.04 mg/L，達到油田注水溶解氧＜0.05 mg/L 的標準要求，除氧效果顯著。

3 結論

本文主要對渤海某海上平臺在用的脫氧劑進行了研究，以平臺在用亞硫酸鹽作為主劑，復配催化劑五水硫酸銅及自制增效劑，在保證產品穩定的前提下，提高了產品的脫氧速率。經過現場試驗驗證，主劑含量95.2 %，催化劑0.8 %，增效劑4 %時脫氧效果良好，滿足了海上平臺注水脫氧的需求。