油田污水配伍性及阻垢试验研究

陈景军

(中国石化胜利油田分公司 河口采油厂,山东 东营 257200)



油田污水配伍性及阻垢试验研究

陈景军

(中国石化胜利油田分公司 河口采油厂,山东 东营 257200)

针对胜利油田河口油区油田污水混合后回注的现实需求,开展了污水成分分析和水样结垢预测、结垢评价等试验,结果表明：两种污水混合后不配伍,高温下存在严重的结垢现象，结垢类型为碳酸盐垢,120 ℃时,混合后结垢率达73%，HT-1阻垢剂耐温可达120 ℃,用量0.2%,阻垢率91%,阻垢效果良好。

油田污水;配伍性;结垢;高温阻垢剂

胜利油田河口油区丁王站外输污水800m3,温度57 ℃。由于污水不能满足注水需要,拟从附近的义和联合站调水1 000～1 500m3。在注入油田污水和地层水中,均含有一定量的结垢离子,这些离子易结合生产沉淀。这种现象即为污水不配伍。随着环境温度的升高,结垢趋势更为明显[1]。为了使水质能满足注入要求,减少对管道的堵塞、腐蚀和对地层造成的伤害,对这两种污水配伍性进行室内试验研究。试验的目的在于:一方面考察两种污水在60、90 ℃和地层温度(110～120 ℃)下是否配伍,另一方面找出不配伍的原因并优选阻垢办法。目前的阻垢方法有避免不相容的水混合、改变水的组成、化学阻垢剂法、电磁法等,其中化学法是目前最常用的阻垢方法[2]。电脉冲防垢虽然有安装方便、灵活、运行费用低的优点,但作用距离较短,一般不超过500m[3]。目前国内常用的阻垢剂耐温性多在80 ℃以下,无法满足现场的需要,笔者在查明污水不配伍原因的基础上,自制高温阻垢剂,优化加药量。

1　污水水分析

依据SY/T5523-2000《油气田水分析方法》,对丁王站外输污水和义和联合站污水进行了分析,结果见表1。

由表1可以看出,丁王污水含有较高的HCO3-,义和污水含有较高的Ca2+,且两者均呈碱性,混合后很可能产生碳酸钙结垢现象即水质不配伍。

表1　外输污水分析结果

2　污水结垢预测

由丁王污水和义和污水水分析可以推测,两种污水混合后会产生结垢,最易形成的垢为碳酸钙垢。为此,用饱和指数法表示过饱和度,根据饱和指数来判断混合水碳酸钙结垢的可能性。根据难溶盐的溶度积规则,综合考虑了油田污水的温度、压力、酸碱度、盐、矿化度等因素,在Langlier饱和指数的基础上,导出了预测碳酸钙结垢的可能性。

以饱和指数IS为判断标准:IS>0有结垢趋势,IS<0无结垢趋势,IS=0临界状态。计算结果如表2。

表2　混合污水饱和指数计算结果

由表2可以看出,两种污水混合后,有产生碳酸钙垢的趋势,且结垢的可能性随着温度的增加而增大,这是由于随着温度的增加化学反应速度增大所致。

3　高温结垢试验

试验将丁王站污水和义和站污水按1∶1和1∶2混合后,分别在60、90、120 ℃的恒温密闭钢罐中放置24h。试验结束后,观察到容器底部有少量白色沉积物,溶液浑浊,说明有垢产生。用EDTA滴定法对试验前后的钙、镁离子进行测定,计算结垢率,即钙镁离子失去百分数,试验结果见表3。

表3　混合污水高温结垢试验

试验结果表明,随着温度的升高,污水混合后产生严重的结垢。钙镁离子失去较多,说明结垢类型为碳酸盐垢,而且按1∶1混合的结垢情况比1∶2混合的结垢情况严重。

4　高温阻垢剂的评价

根据结垢试验结果,两种污水混合后不配伍,高温下存在严重的结垢现象,势必对注水管线和地层造成伤害。为此,根据现场实际情况,地层温度110～120 ℃,研制并优选了高温阻垢剂。

4.1阻垢剂耐温试验

采用“油田防垢剂性能评价方法”对10种油田常用阻垢剂及自制的2种阻垢剂进行了恒温24h试验,筛选出不产生沉淀及水样无浑浊现象的阻垢剂。将试样放入密闭钢罐中,模拟地层条件,在120 ℃的烘箱里恒温24h,筛选出未见沉淀及水样不浑浊的阻垢剂。试验结果见表4。

试验结果表明自制的HT-1阻垢剂具有良好的耐温阻垢性能。

表4　阻垢剂评价表

4.2高温阻垢剂加药量评价

试验将丁王站污水和义和站污水按1∶1比例混合,分别加入不同含量的阻垢剂,阻垢剂加药量分别是0.01%、0.02%、0.1%、0.2%、0.4%,在120 ℃时测试阻垢率,试验结果见图1。

图1　阻垢率-阻垢率用量关系曲线

从图1可以看出,高温情况下阻垢剂用量0.2%,阻垢率91%,就能达到良好的阻垢效果。

5　结　论

(1)丁王站污水和义和站污水不配伍,混合后出现结垢现象,结垢类型为碳酸盐垢。

(2)研制的HT-1阻垢剂具有良好的耐温性能,120 ℃时用量0.2%,阻垢效果良好。

[1]赵子刚,夏平.储层注采系统结垢机理与结垢部位研究[J].油气田地面工程,2006,25(9):14-15.

[2]黄俊英.油气水处理工艺与化学[M].东营:石油大学出版社,2007:203-210.

[3]李明杰. 电脉冲变频共振除防垢技术[J].油气田地面工程,2006,25(9):45- 46.

[责任编辑]印树明

2016-02-16

陈景军(1971—),男,山东无棣人,中国石化胜利油田分公司河口采油厂高级工程师,主要从事油田化学研究。

10.3969/j.issn.1673-5935.2016.02.009

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1673-5935(2016)02- 0028- 02