李朋江，楊 博，余志斌，段曉云

（1.中國石油長慶油田第二采氣廠，陜西西安 710018；2.中國石油長慶油田第六采油廠，陜西西安 710018）

榆林氣田防腐防垢技術研究

李朋江1，楊 博2，余志斌1，段曉云1

（1.中國石油長慶油田第二采氣廠，陜西西安 710018；2.中國石油長慶油田第六采油廠，陜西西安 710018）

榆林氣田污水含有機械性雜質(zhì)、懸浮物、油及大量的Ca2+、HCO3-、Cl-等離子，同時還溶解有一定量的CO2、表面活性劑等，且pH值較低，因此，在甲醇回收裝置運行過程中會造成設備的大量結垢和腐蝕，堵塞甲醇回收裝置的換熱器、精餾塔，引起管線、設備產(chǎn)生點蝕、坑蝕，甚至穿孔，嚴重影響裝置的正常運轉，且經(jīng)甲醇回收裝置處理后的污水達不到回注水的指標要求。采用現(xiàn)場試驗及掛片的方法對榆林氣田水質(zhì)的腐蝕成垢程度進行了分析，在此分析研究的基礎上，提出了含醇污水預處理的方案及措施，最終使預處理過的水腐蝕結垢減緩，回注水達到各項環(huán)保指標及要求。關鍵詞：防腐；防垢；緩蝕阻垢劑；混凝劑；掛片

目前，榆林氣田對采出的含醇污水采取化學預處理-常壓精餾工藝回收甲醇。由于氣田污水含有機械性雜質(zhì)、懸浮物、油及大量的 Ca2+、HCO3-、Cl-等離子，同時還溶解有一定量的CO2、表面活性劑等，且pH值較低，因此，在甲醇回收裝置運行過程中會造成設備的大量結垢和腐蝕，堵塞甲醇回收裝置的換熱器、精餾塔，引起管線、設備產(chǎn)生點蝕、坑蝕，甚至穿孔，嚴重影響裝置的正常運轉，且經(jīng)甲醇回收裝置處理后的污水達不到回注水的指標要求。對此提出了對含醇污水進行預處理、添加緩蝕阻垢劑、對部分設備和管線采用特殊材質(zhì)材料等措施的綜合性建議，以解決或緩解含醇污水對甲醇回收裝置由于腐蝕和結垢造成的不能長時間安全運行的問題。

1 含醇廢水水質(zhì)分析及現(xiàn)場掛片實驗結果

1.1 取樣

榆林氣田呈南北條狀分布，南北向跨度約50 km，氣藏屬同一地質(zhì)層位，分布范圍不大，因此，在氣田南、中、北各選已建集氣站榆10、榆4及榆9取樣，分別標記為 1#、2#、3#水樣。

1.2 分析結果

從現(xiàn)場取得的水樣由于分布在不同的地點，其組成差別較大。就所取水樣外觀看，各水樣上面均有大量凝析油覆蓋，水體有大量懸浮物存在。分出水樣表面的浮油后，參照相關標準對水樣中常規(guī)項目進行了分析，對水樣中的甲醇含量采用氣相色譜法測定，分析結果（見表1）。

由表1水質(zhì)分析結果可以看出，榆林氣田含醇廢水pH值偏低，礦化度較大，甲醇、含油量、機械性雜質(zhì)、懸浮物含量高，存在較強的腐蝕性和一定的結垢傾向，因此，在進入甲醇回收系統(tǒng)之前，必須對該廢水體系進行預處理，以減少廢水對甲醇回收系統(tǒng)設備的腐蝕、結垢、堵塞等問題的發(fā)生，而且，預處理的效果好，對后續(xù)精餾工序設備的安全運行壓力就越小。

表1 水質(zhì)分析結果

1.3 現(xiàn)場掛片實驗結果

為了了解含醇廢水的腐蝕情況，我們在榆4站污水灌進行了現(xiàn)場掛片試驗，并分別以均勻腐蝕及平均侵蝕深度兩種形式表達了實驗結果。試片:N80和A3鋼片；時間:20℃。表2為榆4站污水罐掛片試驗結果。

表2 榆4站污水罐腐蝕掛片試驗結果

從表2可以看出，污水灌內(nèi)含酸廢水對不同材質(zhì)鋼材的腐蝕均表現(xiàn)為輕度腐蝕。在同一條件下，含酸廢水對N80鋼的腐蝕速率稍大于A3鋼，從腐蝕產(chǎn)物（以紅棕色的Fe2O3和黃色的FeO（OH）等為主）分析可以斷定，污水灌內(nèi)鋼材的腐蝕是因污水引起的化學及電化學腐蝕所致。

2 含醇廢水混凝研究

針對長慶油氣田含醇廢水的組成特點，通過混凝實驗，確定選用無機混凝劑聚合堿式氯化鋁與有機高分子混凝劑聚丙烯酰胺作為處理長慶油氣田含醇廢水的混凝劑。

2.1 聚合氯化鋁

聚合氯化鋁作為混凝劑處理水時，有下列優(yōu)點：（1）對污染嚴重或低濁度、高濁度、高色度的原水都可達到較好的混凝效果；（2）水溫低時，仍可保持穩(wěn)定的混凝效果；（3）礬花形成快，顆粒大而重，沉淀性能好，投藥量一般比硫酸鋁低；（4）使用的pH值范圍較寬，在5～9之間，當過量投加時也不會像硫酸鋁那樣造成水渾濁的反效果；（5）其鹽基度比其他鋁鹽、鐵鹽高，因此藥液對設備的侵蝕作用小，且處理后水的pH值下降較小。

2.2 聚丙烯酰胺

聚丙烯酰胺作為助凝劑常與其他混凝劑一起使用，產(chǎn)生良好的混凝效果。聚丙烯酰胺對于給水處理中高濁水、低濁水和廢水處理、污泥脫水都有顯著的效果，但因其價格昂貴，其使用受到一定限制。

3 含醇廢水預處理工藝研究

3.1 預處理工藝過程框圖

圖1 污水處理工藝流程示意圖

參考污水處理站相關設計圖紙，結合室內(nèi)實驗結果，將工藝過程以框圖的形式表示（見圖1）。

實驗對提出的兩個對含醇廢水進行絮凝處理的化學藥劑體系均可以用圖1表示的工藝過程進行說明。表3和表4是經(jīng)過兩種不同工藝處理前后4#水樣（榆-10、榆-4及榆-9等量混合水樣）中主要成分含量的對比。從兩種不同工藝處理含醇廢水前后水質(zhì)分析結果對比可見，兩種不同的處理工藝對廢水中主要污染物的去除和其它成分的影響基本相同，且經(jīng)兩種不同工藝處理后的含醇廢水均能滿足精餾回收甲醇和回注的要求。

表3 （4#）化學絮凝前后的水質(zhì)分析結果（工藝一）

表4 （4#）化學絮凝前后的水質(zhì)分析結果（工藝二）

表4 續(xù)表

3.2 預處理工藝方案一

預處理方案一采用“復合助凝劑—1#混凝劑—2#混凝劑”化學藥劑體系。

3.2.1 藥劑成本核算 （1）各種藥劑噸成本：復合助凝劑（固含量30%）：50元/噸；1#混凝劑（固含量10%）：300元/噸；2#混凝劑（固含量 0.2%）：50元/噸。（2）以1 m3廢水為基準的藥劑成本。

表5 方案一處理1 m3廢水的成本

從表5可以看出，采用方案一的化學藥劑體系處理每立方米含醇廢水的藥劑成本在（0.20～0.50）元之間。

3.2.2 工藝特點 混凝效率高，絮體致密，沉降速度快，藥劑加量少，成本較低。

3.3 預處理工藝方案二

預處理方案二采用“NaOH—1#混凝劑—2#混凝劑”化學藥劑體系。

3.3.1 藥劑成本核算 （1）各種藥劑成本：NaOH（固含量25%）：500元/噸；1#混凝劑 （固含量10%）：300元/噸；2#混凝劑（固含量 0.2%）：50元/噸。（2）以1 m3廢水為基準的藥劑成本。

表6 方案二處理1 m3廢水的成本

從表6可見，采用方案二的化學藥劑體系，處理每立方米含醇廢水的藥劑成本在（0.55～1.15）元之間。

3.3.2 工藝特點 混凝效率高，絮體比較致密，沉降速度稍慢，藥劑成本較高。

4 甲醇回收系統(tǒng)復合緩蝕阻垢劑

對于榆林氣田含醇污水除要考慮在回收甲醇過程中的腐蝕問題外，結垢也是影響設備正常運行的不可忽視的問題。因此，在復合藥劑篩選中，既要解決腐蝕問題，也要解決結垢問題。針對榆林氣田含醇廢水的特點，通過對大量有機緩蝕劑和阻垢劑的分析和篩選，再經(jīng)用含醇污水在不同pH值、不同溫度下對緩蝕阻垢劑進行大量阻垢及腐蝕試驗的基礎上，優(yōu)選出了一種性能優(yōu)良的緩蝕阻垢劑配方，定名為FHZ-I，最后再用確定的最佳緩蝕阻垢劑配方對預處理后的含醇污水進行緩蝕阻垢研究。

需要說明的是，實驗發(fā)現(xiàn)，由于含醇廢水中含有大量的表面活性劑（生產(chǎn)過程加入的氣井緩蝕劑、泡排劑等），在蒸餾甲醇的過程中出現(xiàn)濁點（冷卻后變清），再加上大量甲醇的存在，極大地限制了緩蝕阻垢藥劑的篩選和應用范圍。

4.1 復合藥劑性能評價實驗

針對榆林氣田含醇廢水pH值低，礦化度較大，甲醇含量高，存在較強的腐蝕性和一定的結垢傾向的特點，對選定復合藥劑的阻垢緩蝕效果從加量、pH值和溫度等方面進行了全面考察，得出了能有效阻止結垢，減緩腐蝕的復合藥劑FHZ-I的加量及適用pH值范圍。表7、表8是復合藥劑FHZ-I的緩蝕及阻垢實驗結果。由表7、表8結果可以看出:（1）在復合藥劑加量和溫度不變的情況下，體系的腐蝕速率隨pH值的增加而減小。（2）在pH值和溫度不變的情況下，體系的腐蝕速率隨FHZ-I加量的增加而減小。（3）在復合藥劑加量不變的情況下，復合藥劑的阻垢率隨pH值的增加而減小。（4）在pH值不變的情況下，阻垢率隨藥劑加量的增加而增大。（5）對實驗用混合含醇廢水，

表7 復合藥劑FHZ-I的緩蝕實驗結果

表8 復合藥劑FHZ-I的阻垢實驗結果

FHZ-I的加量在50～150 mg/L為宜。在現(xiàn)場應用中，具體加量應依據(jù)水質(zhì)變化進行選擇。

4.2 FHZ-I復合藥劑成本核算

表9 復合藥劑FHZ-I成本核算表（以1000 kg FHZ-I為計算基準）

從表9可見，若包裝成本按500元計算，F(xiàn)HZ-I的噸成本應為16000元，銷售價應該在（22000～25000）元之間。

5 結論

（1）榆林氣田含醇廢水（實驗用綜合水樣4#），是一個含有大量Ca2+、HCO3-、Cl-等離子及表面活性劑、懸浮物、油等有機物，pH值較低的含醇廢水體系，其中甲醇含量在31%左右。

（2）由于含醇廢水中含有一定量的表面活性劑，精餾過程中會出現(xiàn)濁點現(xiàn)象，這會對所加入的藥劑產(chǎn)生吸附，從而使藥劑緩蝕及阻垢效率下降，同時也限制了復合藥劑的選擇范圍。

（3）優(yōu)選的FHZ-I復合藥劑，以分散阻垢性能為主，抗溫能力強。實驗結果表明，F(xiàn)HZ-I加入體系（加量大于或等于50 mg/L）后，腐蝕速率即可達到相關標準的要求（腐蝕速率≤0.076 mm/a），阻垢率大于90%；尤其是它的分散功能，使得析出的鹽不會在設備表面附著、結晶。

（4）廢水預處理方案一采用“復合助凝劑—1#混凝劑—2#混凝劑”化學藥劑體系。1 m3廢水投加量：復合助凝劑 1～2 kg，1#混凝劑 0.3～1 kg，2#混凝劑 1～2 kg，工藝特點是：混凝效率高，絮體致密，沉降速度快，藥劑加量少，成本較低。1 m3廢水預處理藥劑成本在（0.20～0.50）元之間。

（5）廢水預處理方案二采用“NaOH—1#混凝劑—2#混凝劑”化學藥劑體系。1 m3廢水投加量：NaOH（25%）0.8～1.5 kg，1#混凝劑 0.3～1 kg，2#混凝劑 1～2 kg，工藝特點是：混凝效率高，絮體比較致密，沉降速度稍慢，藥劑成本較高。1 m3廢水預處理藥劑成本在（0.55～1.15）元之間。

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Research of corrosion and antiscale technology in Yulin gasfield

LI Pengjiang1，YANG Bo2，YU Zhibing1，DUAN Xiaoyun1
（1.Gas Production Plant 2 of PetroChina Changqing Oilfield Company，Xi'an Shanxi 710018，China；2.Oil Production Plant 6 of PetroChina Changqing Oilfield Company，Xi'an Shanxi 710018，China）

Yulin Gasfield sewage containing the mechanical impurity,suspended solids,oil and Ca2+,HCO3-,Cl-plasma,also dissolve a certain amount of CO2,surface active agent,and the pH value is lower,therefore,the methanol recovery device in the running process of the equipment would be a large number of scaling and corrosion,plugging methanol recovery device of heat exchanger,rectifying tower,pipeline,equipment caused by pitting corrosion,pit corrosion,even perforation,seriously affected the normal operation of the device,and the methanol recovery device of treated wastewater is not up to the requirements of injection water.The field trial and hanging method for Yulin gas field water corrosion fouling degree are analyzed,then based on the analysis and research,put forward methanol sewage pretreatment scheme and measures,finally make the pretreated water corrosion and scaling mitigation,injection water to achieve the environmental protection index and requirement.

corrosion；antiscale；corrosion and scale inhibitor；coagulant；hanging tablets

10.3969/j.issn.1673-5285.2012.11.026

TE980.43

A

1673－5285（2012）11－0101－05

2012－10－20

李朋江（1978-），2002年畢業(yè)于西安石油大學，石油化學工程專業(yè)，油氣田開發(fā)工程師，目前主要從事于氣田生產(chǎn)開發(fā)管理工作。