油田污水用阻垢緩蝕劑的室內復配及篩選試驗

張靜 朱洪生

摘? 要：稠油井在我國油田中占據著較大的比重，經過多年的開采，稠油井已經進入了開采后期，在這一時期多采用注水的方式進行后續的開采作業。油井注水多使用的是油井產出液中所分離出來的油田污水，如若油田污水未能進行良好的處理將容易產生油田水腐蝕、結垢等的危害。為解決這一問題需要積極做好油田污水阻垢緩蝕劑的開發與應用。文章在分析油田污水所造成危害的基礎上對油田污水阻垢緩蝕劑的開發與利用進行了分析介紹。

關鍵詞：油田污水阻垢緩蝕劑;配置;篩選

中圖分類號：X741? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）04-0060-02

Abstract： Heavy oil wells occupy a large proportion in China's oilfields. After years of exploitation， heavy oil wells have entered the late stage of production. During this period， water injection is often used for follow-up production operations. Oil well water injection mostly uses the oil field sewage separated from the produced liquid of oil well. If the oil field sewage is not treated well， it will easily cause the harm of oil field water corrosion， scaling and so on. In order to solve this problem， it is necessary to actively do a good job in the development and application of scale and corrosion inhibitor for oilfield sewage. Based on the analysis of the harm caused by oilfield sewage， this paper analyzes and introduces the development and utilization of scale and corrosion inhibitor for oilfield sewage.

Keywords： scale and corrosion inhibitor for oilfield sewage; configuration; screening

前言

油田污水阻垢緩蝕劑是為了解決油田污水所造成的結垢、污水腐蝕等的危害所開發出來的一種添加劑。油田污水由于是油井產出液中所分離出來的，其中的礦物質含量較高，如處理不到位其中含有較多的有害雜質。本文在分析油田污水腐蝕、結垢形成原理的基礎上對如何做好油田污水阻垢緩蝕劑的開發與利用進行了分析介紹。

我國絕大部分油田采用注水開采。油田注入水都是油井產出液中分離出來的油田污水。油田污水水質復雜，注入過程中存在一系列問題：

（1）污水礦化度高，又不同程度溶解了硫化氫、二氧化碳、氧氣等氣體，會腐蝕金屬設備和管道，礦化度或酸性氣體含量高的油田污水甚至導致設備和管道的穿孔。

（2）由于水的熱力學不穩定性和化學不相容性，在油井井筒、地面系統和注水地層發生結垢現象，造成油井產液量下降，管線堵塞等。

因此，針對油田水腐蝕、結垢造成的危害，采取有力的緩蝕、防垢措施，不斷提高和改進油田水處理技術，對油田的增收節支具有重要意義。

1 油田污水所造成的危害與形成原理

油田污水成分復雜，其主要是由油田產出液所分離出來并重新投入到油田的開采使用中。在將油田污水應用于油田開采中時，由于油田污水的礦化度較高，且其中的H2S、CO2、O2的成分較高，這些雜質會與水形成腐蝕性液體并在污水循環使用中腐蝕沿線的管線、管材及金屬設備等，嚴重的甚至會造成管線“穿孔”現象。此外，在將油田污水注入地下的過程中由于污水中礦物質含量較高，容易在地下地層中形成結垢現象進而堵塞注入管路，影響油田開采的注水作業。

油田污水所產生的腐蝕機制如圖1所示。

2 油田污水腐蝕、結垢的預防機理

油田污水的腐蝕、結垢預防機理主要有以下幾種：（1）反應+絡合（鰲合）機理。（2）晶格畸變機理。（3）靜電排斥機理。（4）增溶機理。其中增溶機理主要指的是：將阻垢劑添加到溶液中后，阻垢劑的存在，使溶液中的鹽類的飽和度升高，溶解性增加， 不易形成水垢，從而防止結垢。

3 做好油田污水用阻垢緩蝕劑研究的重要意義

油田污水用阻垢緩蝕劑的開發與利用將能夠有效的降低油田污水因腐蝕、結垢所造成的危害。相較于其他類型的油田污水不論是在處理量還是在處理難度及處理要求等方面都有著較高的標準。油田污水的處理量大、處理要求高從而要求油田污水用阻垢緩蝕劑具有廉價、高效的特點。長期以來我國所使用的油田污水用阻垢緩蝕劑主要以HEDP、EDTMP等為主，而其他的含硫聚合物（耐鹽能力好）、含磷聚合物（具有一定緩蝕性能）、聚醚磷酸鹽（新型大分子防垢劑），雖有針對油田水質的研究報道，但油田實際應用較少。長期以來我國油田開采情況發生了較大的變化，原先所采用的油田污水用阻垢緩蝕劑已經無法滿足油田污水的處理需求，因此需要開發一種新型的油田污水用阻垢緩蝕劑，使其在污水處理量和處理效果方面取得良好的效果。總體來說開發并利用油田污水用阻垢緩蝕劑是十分必要且重要的。本論文中將選擇聚合天冬氨酸、磷酸鹽等為研究對象，篩選及探索了這兩類緩蝕劑性能與現場的關系。通過研究油田污水用阻垢緩蝕劑的特性為油田污水用阻垢緩蝕劑的開發打下良好的基礎。

4 油田污水用阻垢緩蝕劑的配制實驗

4.1 室內儀器及設備

a. RCC-I型 旋轉掛片腐蝕試驗儀;b. 電子分析天平感量0.1mg;c. 2000ml燒杯;d. A3鋼片;e. 干燥器;f. 1000ml容量瓶;g. 濾紙

4.2 實驗試劑

h. 石油醚：分析純;i. 鹽酸：分析純;j. 無水乙醇：分析純;k. 六次甲基四胺：分析純。

4.3 實驗方法

油田污水用阻垢緩蝕劑的實驗將依據Q/SY 126-2007 中國石油天然氣集團公司企業標準為測定標準。

掛片法：將已稱量的A3鋼片掛入試驗介質中，在規定條件下浸泡到一定時間，然后取出鋼片，經清洗干燥處理后稱重，根據掛片的質量損失計算出平均腐蝕速率。

阻垢率：配制模擬水溶液，在溶液中加入和不加入阻垢劑，恒溫靜置16h，用滴定法測定清液中鈣離子的含量，計算阻垢率。

5 實驗數據及分析

實驗用水歡三聯合站二級氣浮出水，水溫模擬現場水溫50℃，轉數77r/min，實驗時間3d。實驗數據如表1所示，A3鋼片的密度：7.85g/cm3，表面積：21.8cm2。

經過上述實驗得出復配 IMC-30Q′藥劑的緩蝕效果較好，進而確定阻垢率性能，見表2。

6 試驗結論及建議

通過室內大量實驗，篩選出復配 IMC-30Q′藥劑對歡三聯合站污水緩蝕阻垢效果較好。平均腐蝕率小于 0.076mm/a，阻垢率大于90%，達到現場保護要求。

7 結束語

油田污水阻垢緩蝕劑是為了減緩或是預防油田污水的腐蝕、結垢危害所開發的，通過應用油田污水阻垢緩蝕劑將能夠取得良好的防腐蝕及防結垢效果。本文在分析油田污水阻垢緩蝕劑特性的基礎上對如何做好油田污水阻垢緩蝕劑的復配及篩選實驗進行了分析介紹。

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