合水油田某采油厂注水管线脱氧方案探析

付卜丹 欧阳诗昆 周治国 郭 峰 王 雷 位海强

（中国石油长庆油田第十二采油厂，甘肃 合水745400）

在油田开发后期,大多数油田采用注水采油,然而注水中溶解氧不可避免加剧了管道、设备的腐蚀[1]。国内一些油田采取一些脱氧措施[2-4],大港油田南部油田采用亚硫酸钠+催化剂脱氧,处理后腐蚀速率满足行业标准。白驹油田采用亚硫酸钠脱氧后,腐蚀速率由0.1464mm/a 下降至0.0632mm/a。埕岛油田采用亚硫酸钠+肟类复合脱氧剂, 投产后大大降低脱氧成本和员工劳动强度。某海上平台采用汽提法装置脱氧,脱氧后水中溶解氧含量低于0.5mg/L。油田目前广泛采用的脱氧技术中,物理脱氧方法采用真空法脱氧和汽提法脱氧[5]。化学脱氧方法以亚硫酸钠为主。针对合水油田水源及设备现状,筛选出适合合水油田的脱氧方案。

1 注水管道现状

全厂121 条供水管线,已更换非金属管材19 条31.1km,再用的钢制管有11 条15.6km 腐蚀破陋严重,15 座注水站点有7 座出现腐蚀现象。根据SY/T 5329-2012《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法》中规定清水溶解氧含量不高于0.05mg/L[6],各站点水源溶解氧含量在5～8mg/L,水中溶解氧远远高于规定指标。

2 脱氧剂优选实验

为了找出适用于合水油田某采油厂注水管线的脱氧剂,在理论分析基础上,综合考虑脱氧性能、经济成本和市场供需等诸多影响因素的基础上,初步确定了亚硫酸钠、二甲基酮肟、亚硫酸钠+二甲基酮肟三种脱氧剂。

采用现场水样,加入不同脱氧剂,溶解氧测定仪测定溶解氧含量,通过溶解氧含量判断脱氧效果,分析不同工作温度、不同浓度、不同反应时间下的情况,得出最佳脱氧剂。

2.1 反应温度

采用某采油厂现场水样,脱氧剂浓度100mg/L,利用水浴加热锅加热水样到实验温度,加入脱氧剂,反应时间5min 后,利用溶解氧测定仪测量, 取10min 时仪器显示的数值为脱氧后溶解氧含量。根据实际情况,设置温度为20-50℃,梯度为10℃,分析在不同温度下的脱氧率。具体见图1。

图1 合水油田水源脱氧率与温度关系

从上图可以发现, 在亚硫酸钠质量浓度和反应时间一定的条件下,三种脱氧剂脱氧率都随温度的升高而增加,其中亚硫酸钠脱氧效果最好,亚硫酸钠+二甲基酮肟效果次之,而温度对二甲基酮肟脱氧效果几乎没有影响且效率低。

2.2 脱氧剂浓度

上面分析了反应温度对水源脱氧效果的影响, 继续分析浓度对脱氧率的影响。实验温度为20℃, 加入脱氧剂, 反应时间10min 后,利用溶解氧测量仪测量。设置溶解氧含量50-300mg/L,梯度为50mg/L,分析在不同浓度下的脱氧率。具体见图2。

图2 合水油田水源脱氧率与浓度关系

从上图可以发现, 在反应温度和反应时间一定的条件下,三种脱氧剂脱氧率都随浓度的升高而增加, 其中亚硫酸钠脱氧效果最好, 亚硫酸钠+二甲基酮肟效果次之。亚硫酸钠在浓度在150mg/L 时, 脱氧效率达到100%。亚硫酸钠+二甲基酮肟在浓度为250mg/L 时,脱氧效率达到100%。而浓度对二甲基酮肟脱氧效果影响小且效率低,即使浓度提高到300mg/L 时,脱氧率也低于20%。

2.3 反应时间

上面分析了脱氧剂浓度对水源脱氧效果的影响, 继续分析反应时间对脱氧率的影响。实验温度为20℃,加入脱氧剂后,直接利用便携式溶解氧测量仪测量。设置反应时间为1-22min,每分钟记录一次。分析在不同反应时间下的脱氧率。具体见图3。

图3 合水油田水源脱氧率与反应时间关系

从上图可以发现, 在反应温度和脱氧剂浓度一定的条件下,三种脱氧剂脱氧率都随反应时间的升高而增加, 其中亚硫酸钠脱氧效果最好,亚硫酸钠+二甲基酮肟效果次之。亚硫酸钠在反应15min 后脱氧率达到90%。亚硫酸钠+二甲基酮肟在反应10min 后脱氧率达到60%。二甲基酮肟脱氧率在实验时间内均低于20%。

3 确定注水管道脱氧方案

根据上一节,确定亚硫酸钠作为脱氧剂。为了方便现场管理,简化加注流程。拟确定合适亚硫酸钠溶液浓度,以满足现场脱氧需求。通过设置几个梯度的浓度,观察10 分钟,需满足溶解氧含量是否小于0.05mg/L。

图4 在不同浓度亚硫酸钠下溶解氧含量

结论:从图4 分析可知,在五组浓度下进行水源脱氧实验,五组实验脱氧率均大于80%。在溶解氧含量方面,除了100mg/L 和120mg/L 亚硫酸钠脱氧后不满足0.05mg/L,其余均满足条件。为了控制成本,确定亚硫酸钠浓度为130mg/L 作为脱氧剂,该方案满足溶解氧含量小于0.05mg/L。

4 总结与建议

4.1 利用实验对三种脱氧剂进行分析, 亚硫酸钠在反应温度、脱氧剂浓度和反应时间三个因素下表现最优;

4.2 针对合水油田水源确定亚硫酸钠最佳浓度130mg/L,处理后水中溶解氧含量低于行业标准;

4.3 为增加脱氧速率,可考虑增加亚硫酸钠浓度,或进行亚硫酸钠与催化剂进行复配。