合水油田某采油廠注水管線脫氧方案探析

付卜丹 歐陽(yáng)詩(shī)昆 周治國(guó) 郭 峰 王 雷 位海強(qiáng)

（中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田第十二采油廠，甘肅 合水745400）

在油田開(kāi)發(fā)后期,大多數(shù)油田采用注水采油,然而注水中溶解氧不可避免加劇了管道、設(shè)備的腐蝕[1]。國(guó)內(nèi)一些油田采取一些脫氧措施[2-4],大港油田南部油田采用亞硫酸鈉+催化劑脫氧,處理后腐蝕速率滿足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。白駒油田采用亞硫酸鈉脫氧后,腐蝕速率由0.1464mm/a 下降至0.0632mm/a。埕島油田采用亞硫酸鈉+肟類(lèi)復(fù)合脫氧劑, 投產(chǎn)后大大降低脫氧成本和員工勞動(dòng)強(qiáng)度。某海上平臺(tái)采用汽提法裝置脫氧,脫氧后水中溶解氧含量低于0.5mg/L。油田目前廣泛采用的脫氧技術(shù)中,物理脫氧方法采用真空法脫氧和汽提法脫氧[5]。化學(xué)脫氧方法以亞硫酸鈉為主。針對(duì)合水油田水源及設(shè)備現(xiàn)狀,篩選出適合合水油田的脫氧方案。

1 注水管道現(xiàn)狀

全廠121 條供水管線,已更換非金屬管材19 條31.1km,再用的鋼制管有11 條15.6km 腐蝕破陋嚴(yán)重,15 座注水站點(diǎn)有7 座出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。根據(jù)SY/T 5329-2012《碎屑巖油藏注水水質(zhì)推薦指標(biāo)及分析方法》中規(guī)定清水溶解氧含量不高于0.05mg/L[6],各站點(diǎn)水源溶解氧含量在5～8mg/L,水中溶解氧遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于規(guī)定指標(biāo)。

2 脫氧劑優(yōu)選實(shí)驗(yàn)

為了找出適用于合水油田某采油廠注水管線的脫氧劑,在理論分析基礎(chǔ)上,綜合考慮脫氧性能、經(jīng)濟(jì)成本和市場(chǎng)供需等諸多影響因素的基礎(chǔ)上,初步確定了亞硫酸鈉、二甲基酮肟、亞硫酸鈉+二甲基酮肟三種脫氧劑。

采用現(xiàn)場(chǎng)水樣,加入不同脫氧劑,溶解氧測(cè)定儀測(cè)定溶解氧含量,通過(guò)溶解氧含量判斷脫氧效果,分析不同工作溫度、不同濃度、不同反應(yīng)時(shí)間下的情況,得出最佳脫氧劑。

2.1 反應(yīng)溫度

采用某采油廠現(xiàn)場(chǎng)水樣,脫氧劑濃度100mg/L,利用水浴加熱鍋加熱水樣到實(shí)驗(yàn)溫度,加入脫氧劑,反應(yīng)時(shí)間5min 后,利用溶解氧測(cè)定儀測(cè)量, 取10min 時(shí)儀器顯示的數(shù)值為脫氧后溶解氧含量。根據(jù)實(shí)際情況,設(shè)置溫度為20-50℃,梯度為10℃,分析在不同溫度下的脫氧率。具體見(jiàn)圖1。

圖1 合水油田水源脫氧率與溫度關(guān)系

從上圖可以發(fā)現(xiàn), 在亞硫酸鈉質(zhì)量濃度和反應(yīng)時(shí)間一定的條件下,三種脫氧劑脫氧率都隨溫度的升高而增加,其中亞硫酸鈉脫氧效果最好,亞硫酸鈉+二甲基酮肟效果次之,而溫度對(duì)二甲基酮肟脫氧效果幾乎沒(méi)有影響且效率低。

2.2 脫氧劑濃度

上面分析了反應(yīng)溫度對(duì)水源脫氧效果的影響, 繼續(xù)分析濃度對(duì)脫氧率的影響。實(shí)驗(yàn)溫度為20℃, 加入脫氧劑, 反應(yīng)時(shí)間10min 后,利用溶解氧測(cè)量?jī)x測(cè)量。設(shè)置溶解氧含量50-300mg/L,梯度為50mg/L,分析在不同濃度下的脫氧率。具體見(jiàn)圖2。

圖2 合水油田水源脫氧率與濃度關(guān)系

從上圖可以發(fā)現(xiàn), 在反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間一定的條件下,三種脫氧劑脫氧率都隨濃度的升高而增加, 其中亞硫酸鈉脫氧效果最好, 亞硫酸鈉+二甲基酮肟效果次之。亞硫酸鈉在濃度在150mg/L 時(shí), 脫氧效率達(dá)到100%。亞硫酸鈉+二甲基酮肟在濃度為250mg/L 時(shí),脫氧效率達(dá)到100%。而濃度對(duì)二甲基酮肟脫氧效果影響小且效率低,即使?jié)舛忍岣叩?00mg/L 時(shí),脫氧率也低于20%。

2.3 反應(yīng)時(shí)間

上面分析了脫氧劑濃度對(duì)水源脫氧效果的影響, 繼續(xù)分析反應(yīng)時(shí)間對(duì)脫氧率的影響。實(shí)驗(yàn)溫度為20℃,加入脫氧劑后,直接利用便攜式溶解氧測(cè)量?jī)x測(cè)量。設(shè)置反應(yīng)時(shí)間為1-22min,每分鐘記錄一次。分析在不同反應(yīng)時(shí)間下的脫氧率。具體見(jiàn)圖3。

圖3 合水油田水源脫氧率與反應(yīng)時(shí)間關(guān)系

從上圖可以發(fā)現(xiàn), 在反應(yīng)溫度和脫氧劑濃度一定的條件下,三種脫氧劑脫氧率都隨反應(yīng)時(shí)間的升高而增加, 其中亞硫酸鈉脫氧效果最好,亞硫酸鈉+二甲基酮肟效果次之。亞硫酸鈉在反應(yīng)15min 后脫氧率達(dá)到90%。亞硫酸鈉+二甲基酮肟在反應(yīng)10min 后脫氧率達(dá)到60%。二甲基酮肟脫氧率在實(shí)驗(yàn)時(shí)間內(nèi)均低于20%。

3 確定注水管道脫氧方案

根據(jù)上一節(jié),確定亞硫酸鈉作為脫氧劑。為了方便現(xiàn)場(chǎng)管理,簡(jiǎn)化加注流程。擬確定合適亞硫酸鈉溶液濃度,以滿足現(xiàn)場(chǎng)脫氧需求。通過(guò)設(shè)置幾個(gè)梯度的濃度,觀察10 分鐘,需滿足溶解氧含量是否小于0.05mg/L。

圖4 在不同濃度亞硫酸鈉下溶解氧含量

結(jié)論:從圖4 分析可知,在五組濃度下進(jìn)行水源脫氧實(shí)驗(yàn),五組實(shí)驗(yàn)脫氧率均大于80%。在溶解氧含量方面,除了100mg/L 和120mg/L 亞硫酸鈉脫氧后不滿足0.05mg/L,其余均滿足條件。為了控制成本,確定亞硫酸鈉濃度為130mg/L 作為脫氧劑,該方案滿足溶解氧含量小于0.05mg/L。

4 總結(jié)與建議

4.1 利用實(shí)驗(yàn)對(duì)三種脫氧劑進(jìn)行分析, 亞硫酸鈉在反應(yīng)溫度、脫氧劑濃度和反應(yīng)時(shí)間三個(gè)因素下表現(xiàn)最優(yōu);

4.2 針對(duì)合水油田水源確定亞硫酸鈉最佳濃度130mg/L,處理后水中溶解氧含量低于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn);

4.3 為增加脫氧速率,可考慮增加亞硫酸鈉濃度,或進(jìn)行亞硫酸鈉與催化劑進(jìn)行復(fù)配。