孤島油田含聚采出水殺菌緩蝕一體化藥劑的研制與應用

張學超

(中國石化勝利油田分公司孤島采油廠，山東 東營 257231)

孤島油田經過了50年的開發歷程，伴隨著油田的逐步開發，化學驅、二元復合驅及各類增產措施的應用導致采出水成分復雜，由于聚合物、硫化氫及細菌等多種成分的綜合作用，注水系統腐蝕、結垢嚴重，造成注水井口水質不達標、注聚油壓高且黏度降低、摻水管網結垢堵塞，嚴重影響了采油廠的正常生產運行。作者針對這一系列問題，通過開展從聯合站到井口的沿程水質分析，研制了一種新型殺菌緩蝕一體化藥劑，并開展室內和現場應用評價。

1 采出水水質特性及水質影響因素分析

1.1 采出水水質分析

針對孤島油田回注水穩定性較差的孤二聯合站開展水質分析及結垢趨勢預測，結果見表1、表2。

表1 采出水水質全分析

表2 采出水結垢趨勢預測

1.2 現場藥劑效果評價

近年來，通過不斷優化油水處理劑配方，基本上解決了三次采油技術帶來的油田污水處理難題[2]，回注水綜合達標率90%以上，呈逐年上升的趨勢。但針對含聚采出水，緩蝕劑和殺菌劑效果仍然較差，導致腐蝕速率、SRB含量達標率偏低，在70%以下。針對孤二聯合站采出水現場用殺菌劑、緩蝕劑進行室內評價，結果見表3。

表3 現場藥劑效果評價

由表3可知，現場藥劑效果較差，緩蝕率為51.7%。殺菌劑濃度為50 mg·L-1時，不能抑制細菌生長，水色變黑，且底部黑色沉淀明顯，分析主要為FeS。說明有鐵存在時，水質穩定性更差。

1.3 影響因素分析

通過從聯合站到井口的沿程水質變化調研分析發現，回注水的4個主要指標中懸浮物含量和SRB含量沿程變化最為突出。分析認為，含聚采出水中的聚合物促進油滴、懸浮物等吸附沉積在管壁形成堵塞；陰離子型聚合物與部分陽離子型水處理劑反應，產生絮凝沉淀物，降低現場緩蝕劑、殺菌劑作用效果；SRB含量超標，沿程S2-含量上升，是沿程水質發生變化、腐蝕加劇的主要因素；沿程細菌、腐蝕共同作用，產物二次污染，造成水質進一步惡化。

由于供注水系統腐蝕結垢造成摻水系統管網結垢堵塞嚴重；注水井口水質不達標，地層堵塞，注入壓力增大；注聚油壓高、管柱堵塞、井口黏度降低等問題，嚴重影響采收率[3]。

2 殺菌緩蝕一體化藥劑的研制

針對腐蝕加劇和SRB含量超標，目前油田普遍使用緩蝕劑和殺菌劑，緩蝕劑以咪唑啉類最為廣泛，而最常見的殺菌劑是十二烷基二甲基芐基氯化銨(1227)。由于咪唑啉類緩蝕劑和殺菌劑1227應用效果良好且投加方便受到廣泛應用，但針對孤島油田含聚采出水，由于殘存的聚合物與藥劑的吸附及反應，再加上含聚采出水含油量高，也吸附一部分藥劑，造成藥劑投加量大、緩蝕及殺菌效果差。由于長期大劑量使用殺菌劑1227[4]，SRB的抗藥性逐步增強，抑菌濃度從最初的20 mg·L-1增加到80 mg·L-1以上，緩蝕劑加量也從20 mg·L-1增加到50 mg·L-1以上，極大地增加了水處理成本，且處理效果仍然達不到指標要求，對環境造成了不良影響。

在合成殺菌劑1227的過程中加入陽離子表面活性劑，在緩蝕劑和殺菌劑結構上增加陽離子嵌段，使之與采出水中殘留的聚丙烯酰胺吸附中和，降低聚丙烯酰胺對活性組分的吸附，同時增加了殺菌劑1227的殺菌基團，并與松香胺聚氧乙烯醚、咪唑啉衍生物及表面張力低、滲透性好的兩性表面活性劑進行復配[5]，即得殺菌緩蝕一體化藥劑。

3 殺菌緩蝕一體化藥劑的應用

3.1 室內應用效果評價

采用殺菌緩蝕一體化藥劑對孤二聯合站采出水進行室內應用效果評價，結果見表4。

表4 殺菌緩蝕一體化藥劑室內應用效果評價

由表4可知，室內加藥濃度為30 mg·L-1時，底部基本沒有生成沉積物，水質穩定性良好，緩蝕率達到90.8%，抑菌效果較好。

3.2 現場應用效果評價

在孤二聯合站水處理站開展現場應用試驗，在外輸緩沖罐前連續投加新型殺菌緩蝕一體化藥劑，藥劑投加方案對比見表5。定期考察外輸檢測線各節點腐蝕速率和細菌含量變化情況，檢測節點：聯合站外輸→注水站→摻水閥組→摻水間→單井，結果見表6。

表5 藥劑投加方案對比

由表5、表6可知，與更換藥劑之前相比，新型殺菌緩蝕一體化藥劑一劑兩效，投加點簡化，投加量為30 mg·L-1，現場腐蝕速率降至0.004 9 mm·a-1左右，降幅達90%以上，遠低于0.076 mm·a-1技術指標要求；SRB含量降至2.5個·mL-1，TGB、鐵細菌含量也顯著降低；產生的沉積量大大減少，現場各項指標均達標，效果明顯。

4 采出水處理成本核算

孤二聯合站處理水量20 000 m3·d-1，試驗前緩蝕劑投加量為800 kg·d-1、殺菌劑投加量為3 t/月，按緩蝕劑單價5 832元·t-1、殺菌劑單價10 305元·t-1計算，藥劑成本為5 696元·d-1。試驗后殺菌緩蝕一體化藥劑投加量為600 kg·d-1，按單價10 305元·t-1計算，藥劑成本為6 183 元·d-1，藥劑成本增加487元·d-1，但是管網、井筒清洗費用降低，綜合評估，經濟效益和社會效益顯著。

表6 各節點腐蝕速率和細菌含量變化情況

5 結論

針對孤島油田含聚采出水處理難度大，常規的緩蝕劑、殺菌劑效果差，處理后水質穩定性差，注水系統沿程管網腐蝕堵塞嚴重等問題，研制了一種高效殺菌緩蝕一體化藥劑，通過在緩蝕劑和殺菌劑結構上引入陽離子嵌段及與兩性表面活性劑復配，提高了含聚采出水適應性。室內評價緩蝕率為90.8%，SRB抑制效果明顯?，F場應用后，腐蝕速率由0.099 8 mm·a-1降至0.004 9 mm·a-1，降幅達到90%以上，沿程細菌含量減少，水質穩定。該藥劑一劑兩用，方便現場投加，有效降低腐蝕速率，提高含聚水殺菌能力，改善水質穩定性，延長了注水管網使用年限，減少沉積物產生，降低管網、井筒清洗費用，經濟效益和社會效益顯著，在油田含聚采出水處理方面具有推廣應用價值。