靖边油田污水处理站注水系统腐蚀结垢研究

王　军，廉园园，王矿琰延长油田股份有限公司化验中心，陕西延安　716000



靖边油田污水处理站注水系统腐蚀结垢研究

王军，廉园园，王矿琰
延长油田股份有限公司化验中心，陕西延安716000

摘要：在注水系统中，污水处理站是最重要的组成部分，通过对污水处理站各个环节的水质分析，得出该水处理系统主要为硫化铁结垢。对化学药剂进行配伍性评价，发现原体系配伍性差，杀菌剂与其他药剂、污水均不配伍，并产生不溶物。明确了造成腐蚀结垢原因，提出解决问题的办法。所用药剂中，缓蚀阻垢剂可以达到缓蚀效果要求，但阻垢剂效果差，且对Fe3+离子的络合量小，易产生硫化铁结垢；杀菌剂能有效地减少水质中细菌的含量；即使除氧剂加量较大，也不能有效地除氧，达不到注入水水质要求。

关键词：污水处理站；注水系统；腐蚀；结垢

靖边油田已经进入开发中后期，主要采用注水采油工艺。由于压力、温度等条件的变化，水中各离子的热力学不稳定性和化学不相容性，往往造成注水系统、油套管、井下、地面设备以及集输管道出现腐蚀结垢，导致管道频繁穿孔，罐体漏水，堵塞严重，仪表、阀门失灵，注水泵性能降低，注水压力上升，甚至停产［1- 4］。为了避免上述现象的发生，污水处理站起到了关键性的作用。

基于此，对污水处理站各主要环节的水质进行分析，对处理剂的效果和配伍性进行评价，找出产生腐蚀和结垢的原因，提出增强污水处理站处理污水能力的有效措施，达到提高油田生产效益的目的。

1　污水处理站各环节水质分析

污水处理站污水处理流程如图1所示。分别对污水处理中涉及的污水、清水、滤后水和井口水进行分析，水质分析数据见表1。

图1　污水处理站污水处理流程

表1　水质分析数据

2　药剂效果与配伍性评价

对污水处理站中使用的缓蚀阻垢剂、杀菌剂与除氧剂的效果和配伍性进行评价。

2.1缓蚀阻垢剂效果评价

阻垢效果评价方法：阻垢率按照标准SY/T 5673- 93［5］进行评价，有关数据见表2。

缓蚀效果评价方法：采用动态缓蚀率评价实验（实验温度60℃，搅拌速度60 r/min，实验周期120 h），有关数据见表2。

表2　阻垢剂阻垢效果、缓蚀效果评价

由表2中数据可看出，当缓蚀阻垢剂的质量浓度达到300 mg/L时，缓蚀率达到71.4%左右，达到缓蚀效果要求；但阻垢率均小于47%；对Fe3+离子的络合能力为3.7g/L，没有稳定Fe3+离子的能力；对硫化铁的阻垢率为2.3%左右，不能防止硫化铁结垢。

2.2杀菌剂效果评价

按照SY/T5329- 2012［6］标准规定的方法，用污水对杀菌剂的杀菌效果进行评价，评价结果见表3。由表3可看出，当杀菌剂加量达到500 mg/L时，污水中的SRB含量可降到85个/mL以内，TGB含量可降到45个/mL以内，符合注水水质要求。

表3　杀菌剂效果评价

2.3除氧剂效果评价

除氧剂效果评价按照SY/T 5329- 2012方法进行，见表4。

表4　除氧剂效果评价

由表4数据可看出，除氧剂加量达到500 mg/L，氧含量仍然在0.62 mg/L左右，大于注水水质指标（地层水≤0.05 mg/L，清水≤0.5 mg/L）的要求。

2.4处理剂的配伍性评价

将三种处理剂两两1∶1混合，对其配伍性进行评价，发现将缓蚀阻垢剂与杀菌剂混合，溶液成乳白色，有沉淀产生；缓蚀阻垢剂与除氧剂混合，溶液透明无变化；杀菌剂与除氧剂混合，溶液中立即出现絮凝体。说明仅有缓蚀阻垢剂与除氧剂配伍。

为了进一步验证处理剂的配伍性，在污水中加入1%处理剂，发现加入阻垢剂，污水无变化；加入杀菌剂，污水表面有一层不溶漂浮物。说明杀菌剂与污水不配伍。

3　腐蚀机理分析

为了研究水处理系统的腐蚀机理，将清水和污水按不同的比例混合，对其结垢、Fe3+含量、细菌含量和腐蚀性变化进行实验，实验结果见表5～8。

表5　清水与污水混合垢成分变化

由表5可看出，清水与污水混合，结垢量增幅在1倍左右，氧化铁结垢为主，含有少量硫酸钙与硫酸钡，会增加垢下腐蚀。

表6　清水与污水混合Fe3+含量的变化

清水中氧的质量浓度为3.7 mg/L以上，且地层温度高，能够把二价铁离子氧化成三价铁离子，生成氢氧化铁沉淀，由表6看出，相对污水，Fe3+含量增幅在1～16倍，导致垢下腐蚀加剧。

由表7可看出，清水与污水混合后腐蚀性增强，但增幅不大，小于26%，但由于氧的存在，腐蚀性增加。

由表8可看出，污水与清水混合，细菌生长繁殖加快，均高于单一水质。硫化氢含量增加，导致硫化铁结垢加剧，垢下不均匀腐蚀也随之加剧。

表7　清水与污水混合腐蚀速率的变化

表8　污水与清水混合细菌含量的变化

综上所述，表7、表8的分析结果与表1中清水、污水中的测定结果相呼应，对其进行了验证。

4　结垢机理分析

由表1可知过滤悬浮物的乙醇酸溶物成分中硫化铁含量占70%以上，而碳酸钙含量仅占4%左右，说明系统中沉淀物主要是铁的硫化物，硫化铁沉淀是污水处理站污水结垢的原因之一。

滤后水悬浮物含量在30 mg/L以上，悬浮物在系统运行的过程中会慢慢的聚集与沉淀，从而导致系统中的结垢物增加，说明滤后水悬浮物含量高也是污水结垢的原因。

由表5可看出，污水与清水混合在地面系统条件下没有碳酸钙与硫酸锶结垢趋势，有硫酸钙、硫酸钡结垢趋势。但由于地面系统温度基本上不变，而系统中压力是增加的，压力的增加会增加碳酸盐与硫酸盐的溶解度，因此，地面系统理论上没有硫酸盐结垢。

5　结论

（1）使用药剂中，缓蚀阻垢剂可以达到缓蚀效果要求，但阻垢剂效果差，且对Fe3+离子的络合量小，易产生硫化铁结垢；杀菌剂能有效地减少水质中细菌的含量；即使除氧剂加量较大，也不能有效地除氧，达不到注入水水质要求。

（2）对化学药剂进行配伍性评价，发现原体系配伍性差，杀菌剂与其他药剂、污水均不配伍，会产生不溶物。

［5］SY/T5673- 93，油田用防垢剂性能评定方法［S］.

［6］SY/T5329- 2012，碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法［S］.

Studyon the Corrosion and Scaling of Water Injection System in Wastewater Treatment Station of Jingbian Oilfield

WANG Jun，LIAN Yuanyuan，WANG Kuangyan
Yanchang Oilfield Co.，Ltd.，Yan’an 716000，China

Abstract：In water injection system，the wastewater treatment station is the most important part. Ferric sulfide scaling is verified to be the main problem in the wastewater treatment system at Wastewater Treatment Station in Jingbian Oilfield through analyzing the wastewater quality. After compatibility assessment of chemical agents，it is found that the original wastewater treatment system has poor compatibility，bactericide is not compatible with other agents and wastewater，and insoluble substance is produced. Based on identifying the causes of corrosion and scaling，some approaches are put forward. Use of corrosion mitigation and scale inhibition agent can reach corrosion mitigation requirement，but it has poor scale inhibition ability，less complexation ability with Fe3+，and is liable to produce ferric sulfide scaling. Bactericide can reduce content of bacteria effectively. In spite of large dosage，deoxidizer can not meet deoxidation requirement.

Keywords：wastewater treatment；water injection system；corrosion；scale formation

doi:10.3969/j.issn.1001- 2206.2016.02.018

作者简介：

王军（1982-），男，陕西乾县人，工程师，2005年毕业于西安石油大学石油工程专业，现主要从事注入水水质分析及管理工作。

Email：332305648@qq.com

收稿日期：2015- 07- 24；修回日期：2015- 11- 08