張倩，周娟，姚健，蘭曉龍，王亞雄

延長油田水處理劑研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

張倩，周娟，姚健，蘭曉龍，王亞雄

（延長油田股份有限公司勘探開發(fā)技術(shù)研究中心，陜西 延安 716000）

針對采油污水的腐蝕、結(jié)垢及細菌帶來的危害，需要采取有利的防治措施。水處理藥劑研究和應用是處理污水的核心。綜述了水處理藥劑種類及特點，闡述了延長油田水處理藥劑研究現(xiàn)狀，最后展望了延長油田水處理的發(fā)展趨勢，以期能夠為今后油田藥劑研發(fā)、生態(tài)環(huán)境保護等工作的實施奠定基礎(chǔ)。

水處理劑；延長油田；研究現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢

在油田注水開發(fā)過程中會產(chǎn)生大量的含油污水，采油污水成分復雜，有害成分多樣，礦化度 高[1]，加上溶解了不同濃度的H2S、CO2等酸性氣體，一旦回注地層，將會腐蝕注水系統(tǒng)生成結(jié)垢，出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，同時也為細菌繁殖提供便利的條件。因此，針對采油污水帶來的腐蝕、結(jié)垢等危害現(xiàn)象，需要采取有效的防治措施，不斷改進和提高水處理技術(shù)。污水處理藥劑的研究和應用是污水處理的核心。如何正確選擇和安全使用水處理藥劑，使其達到最佳的效果，具有重要的現(xiàn)實意義。本文首先介紹了緩蝕劑、阻垢劑和殺菌劑等油田常用的三防藥劑分類及特點，闡述了延長油田水處理藥劑研究現(xiàn)狀，展望了延長油田水處理藥劑發(fā)展趨勢，最后給出相關(guān)的結(jié)論和建議。

1 水處理劑種類及特點

1.1 緩蝕劑

油田常用的緩蝕劑及特點如表1所示。

表1 油田常用的緩蝕劑及特點

凡是添加到腐蝕介質(zhì)中能夠有效阻止或降低金屬腐蝕速度[2]的一類物質(zhì)皆稱為緩蝕劑。緩蝕劑的發(fā)展歷程：無機緩蝕劑→有機緩蝕劑→復合緩蝕 劑→聚合物緩蝕劑。常用的緩蝕劑按成分劃分：無機緩蝕劑、有機緩蝕劑；按發(fā)生反應分類：陰極類、陽極類以及混合類緩蝕劑[3]；按成膜的機理可劃分：鈍化膜型、沉淀膜型、吸附膜型[4]，此類方法使用最多。

1.2 阻垢劑

阻垢劑是一類能分散水中的難溶性無機鹽，能阻止在金屬表面沉淀、結(jié)垢，且抑制其生長的水處理藥劑[5]。常見的水垢類型：碳酸鈣（CaCO3）、硫酸鈣（CaSO4）、硫酸鋇（BaSO4）、硫酸鍶（SrSO4）、鐵化合物。我國開發(fā)和應用的水處理阻垢劑主要有有機膦酸類、水溶性聚合物類和環(huán)保類[6]。有機膦酸類主要有羧基膦酸型、亞甲基膦酸型和同碳膦酸型化合物，這類藥物比無機膦酸鹽類化學穩(wěn)定性好，很多阻垢劑是有機膦酸鹽和其他阻垢劑的合成，效果較理想，但自身易形成有機膦酸鹽垢[4]，且對環(huán)境有害。聚合物類藥物包括丙烯酸型、磺酸型和含膦類聚合物阻垢劑，此類藥物在阻垢方面效果好、穩(wěn)定性好、用量省。其中丙烯酸型阻垢性能好，能較好地分散氧化鐵，磺酸類聚合物對鐵鹽垢效果好，與有機膦酸鹽有協(xié)同作用。環(huán)保類藥物對環(huán)境友好，在鋇、鍶垢類等方面具有良好的阻垢效果，目前研究處于起步階段。

1.3 殺菌劑

油田污水含有大量的細菌，細菌的活動及代謝產(chǎn)物會對油田的生產(chǎn)帶來很多嚴峻的問題[7]。在油田開發(fā)中后期，伴隨著物理化學作用，會產(chǎn)生大量的H2S、CO2、Cl-、SO42-等腐蝕物質(zhì)。這些物質(zhì)一旦溶解在孔隙水中，將會形成酸性流體，腐蝕井下管柱，因此需要投入殺菌劑對有害細菌滅除。殺菌劑一般分為兩大類：氧化型和非氧化型。氧化型殺菌劑比如氯氣、溴化物、次氯酸鹽、穩(wěn)定性二氧化氯等。其中，氯氣應用較多，此類殺菌劑藥效維持時間短、用量大，易造成環(huán)境污染，目前在油田上使用較少。

非氧化型殺菌劑有季銨鹽類、季磷鹽類、雜環(huán)化合物、有機醛類、多功能殺菌劑等[8]。季銨鹽類：常見的有1231、1227、1247、雙季銨鹽等，國內(nèi)油田使用最廣泛，高效、低毒、耐酸堿；脂肪胺的季銨鹽殺菌劑效果最好，但易起泡、易吸附損失，殺菌能力隨礦化度升高而降低，長期使用抗藥性增強。季磷鹽型是一類廣譜殺菌劑，比季銨鹽的殺菌活性高。雜環(huán)化合物用量低，效果好，但不易溶解，成本高。有機醛類屬于常用藥劑，有良好的殺菌效果，使用較多的是戊二醛、甲醛和丙烯醛，甲醛對身體有害，研究較多的是戊二醛與其他藥劑復配，費用較高[9]。含氰類化合物殺菌時間短，效率高，費用低，但在堿性條件下易分解，毒性大，對身體有傷害。多功能殺菌劑屬于新型殺菌劑，包括絮凝-殺菌劑、絮凝-殺菌-緩蝕劑、阻垢-殺菌-緩蝕型及其他多功能處理劑；此類藥物用量少、殺菌效果顯著，不易受環(huán)境影響，相比季銨鹽類藥物，不易產(chǎn)生抗藥性。

1.4 絮凝劑

油田常用的絮凝劑類別及特點如表2所示。

表2 油田常用的絮凝劑類別及特點

在污水處理過程中，能將污水中的懸浮物或膠體等雜質(zhì)凝聚成大分子團簇結(jié)構(gòu)，從而達到排放的標準的這類藥劑稱為絮凝劑[10]，按化學組成的不同，可分為四大類型：無機絮凝劑、有機絮凝劑、微生物絮凝劑和復合型絮凝劑[11]。

目前各大油田應用最多的絮凝劑為復配型絮凝劑，即無機高分子絮凝劑和有機高分子絮凝劑復配。

2 延長油田水處理藥劑研究現(xiàn)狀

2.1 應用現(xiàn)狀

延長油田處于陜北地區(qū)，水資源比較匱乏。在油田開采過程中，需要大量的水資源驅(qū)油。在采出原油過程中，地層水和注入水會隨之采出。采出水在地面進行油水分離后會產(chǎn)生大量的污水。污水成分復雜，若處理不當會造成環(huán)境污染、水資源浪 費[13]。油田污水處理是油田工作中的重點，水處理藥劑是油田污水處理的關(guān)鍵，直接關(guān)系到注入水水質(zhì)是否達標。

延長油田延安組地層水型為NaHCO3和Na2SO4水型，延長組地層水型為CaCl2[14-15]。大多站污水偏酸性，礦化度較高。產(chǎn)出水中含有高濃度的HCO3-、Cl-、SO42-及易形成垢的Ca2+、Mg2+離 子[16]。從目前延長油田投加藥劑種類來看，主要為常規(guī)水處理劑，藥劑投加濃度由廠家確定。絕大多數(shù)污水處理站都投加“三防藥劑”（殺菌劑、緩蝕劑、阻垢劑），投加的方式多為連續(xù)投加，部分采取間斷式投加。各站會結(jié)合本站水質(zhì)特點和水處理工藝投加水處理劑，部分站會投加濾料清洗劑。從大量調(diào)研結(jié)果可知，延長油田在水處理藥劑方面存在的主要問題有污水處理水質(zhì)不穩(wěn)定；加藥方式單一；藥劑針對性差；缺少對水質(zhì)全面分析、監(jiān)測及藥劑評價程序等；部分站藥劑配方老舊，幾年內(nèi)沒有更新調(diào)整。

目前延長油田對注水水質(zhì)非常重視，一直在極力探索穩(wěn)定可靠的處理工藝，優(yōu)化水處理藥劑配方，調(diào)整加藥濃度、加藥方式、加藥濃度等。

2.2 研究現(xiàn)狀

李楊勇[17]等采用靜態(tài)掛片失重法和電化學考察了緩蝕劑性能，討論了緩蝕劑加量、溫度對腐蝕速率的影響。李國明[18]等經(jīng)過對延長油田永寧采油廠雙河西區(qū)腐蝕結(jié)垢分析，明確了造成腐蝕結(jié)垢的主要原因，經(jīng)實驗篩選出了防腐防垢的藥劑，處理后水質(zhì)腐蝕速率、結(jié)垢速率明顯大幅降低。鄭建[19]等通過燒杯實驗、絕跡稀釋法、鐵離子快速測定法調(diào)整了蟠龍油田聯(lián)合站所加絮凝劑、殺菌劑、穩(wěn)定劑、緩蝕阻垢劑等藥劑濃度，經(jīng)實驗論證，取得了良好的效果。馮建軍[20]等采用化學氧化絮凝沉降處理工藝，優(yōu)選了水處理藥劑，確定了適合該站污水回注達標的工藝參數(shù)。高慶華[21]等通過復配4種原料發(fā)明了一種穩(wěn)定性較好、高效防腐阻垢劑，防腐阻垢效果顯著，最后與苯并三氮唑的復配，更是增強了銅防腐的效果。沈哲[22]等研究了油田常用的藥劑之間配伍性，為延長油田獲得了配伍性良好的水處理劑，可在延長油田推廣使用?；艄獯篬23]等研制出了一種新型、高效、對陰陽兩極有抑制作用的緩蝕劑Inh-SPA，連續(xù)加此藥能夠有效降低水中的鐵離子含量，降低維修費用。高慶華[24]等研制一種適用于高溫環(huán)境的HAP型緩蝕阻垢劑，現(xiàn)場試驗效果顯著。武世新[25]等利用了正交試驗，以pH調(diào)節(jié)劑、混凝劑、防腐緩蝕劑等為因素，確定了藥劑最佳用量，優(yōu)化了污水處理劑?？聫挠馵26]等通過室內(nèi)試驗優(yōu)化了加藥配方體系，調(diào)整了現(xiàn)場加藥配方、加藥流程，得到了最優(yōu)的加藥配方體系，達到了回注水水質(zhì)標準。高文玲[27]等通過對藥劑篩選和評價調(diào)整了站內(nèi)加藥濃度、加藥方式，降低了水處理成本。賀亞維[28]等通過正交試驗，以咪唑啉緩蝕劑為主劑，選取了4種藥劑進行復配研究，得到了適用于多種介質(zhì)環(huán)境的混合型緩蝕劑。

3 發(fā)展展望

隨著油田后期開采，污水成分會越來越復雜，采油污水處理是否達標，將會對油田開采和油田可持續(xù)發(fā)展造成嚴重影響。每一種污水處理劑都有自身的優(yōu)缺點，如何研發(fā)有效、環(huán)保、一劑多用、成本低廉等多功能水處理藥劑，對今后的工作提出了更高的要求，這也將是今后油田污水處理劑研究的熱點。

4 結(jié)論及建議

本文主要論述了水處理藥劑種類和特點，闡述了延長油田水處理藥劑研究現(xiàn)狀，得到以下相關(guān)結(jié)論和建議：

1）油田在開采過程中會產(chǎn)生大量污水，添加污水處理劑如緩蝕劑、阻垢劑、殺菌劑和絮凝劑等，能有效去除污水中有害成分。

2）延長油田各污水處理站會結(jié)合本站水質(zhì)特點及工藝處理技術(shù)投加水處理劑，但存在投加配方?jīng)]有及時更新調(diào)整、加藥單一等問題。

3）隨著延長油田水處理工藝變化，需要定期根據(jù)水量和水質(zhì)變化，優(yōu)化調(diào)整藥劑方案，提高藥劑處理效率，使水質(zhì)穩(wěn)定且符合標準。

4）延長油田要繼續(xù)定期開展藥劑評價和篩選工作，優(yōu)化藥劑的投加位置和投加量，加強進站藥劑質(zhì)量監(jiān)督等。

［1］孫久明，王丕貞. CT2-7油田注水系統(tǒng)緩蝕劑的研究及其應用[J]. 油田地面工程，1990（5）：28-31.

［2］秦艷. 低滲透砂巖油層注入水水質(zhì)指標的確定方法與程序研究[D]. 成都：西南石油學院，2001.

［3］馮盼盼，萬凱，李言濤. 一種殼聚糖改性衍生物緩蝕劑及其制備方法：CN 105968229A[P]. 2016-09-28.

［4］張麗杰. 超低滲透油田采油污水處理藥劑優(yōu)化研究[D].西安：西安石油大學，2019.

［5］王婭. 綠色聚合物阻垢劑的合成及其阻垢性能的研究[D]. 武漢：武漢工程大學，2016.

［6］姜雄，賀巧，周宏，等. 油田水處理藥劑研究現(xiàn)狀及展望[J]. 當代化工研究，2017（3）：104-105.

［7］張雪萍. 油田化學劑在油田污水處理中的應用研究[J]. 中國石油和化工標準與質(zhì)量，2013，33（11）：264.

［8］張煜晗. 杏北油田注入水質(zhì)處理技術(shù)研究[D]. 大慶：東北石油大學， 2017.

［9］吳松. 殺菌劑在油田含聚污水中使用效果的研究[D]. 大慶：大慶石油學院，2007.

［10］胡海蓉. 絮凝劑、銅緩蝕劑的合成及其在工業(yè)水處理中的應用[D]. 武漢：華中師范大學，2007.

［11］孫翠珍. 新型聚合鋁鐵—有機復合絮凝劑的混凝性能及其絮體特性研究[D].濟南：山東大學，2012.

［12］吳新國，王新強，明云峰. 陜北低滲透油田采油污水處理與綜合利用[J]. 工業(yè)水處理，2007（7）：74-78.

［13］謝妃軍，彭碧娟，謝曉丹，等. 有機陽離子絮凝劑的合成及對印染廢水的應用研究[C]. 廣東材料發(fā)展論壇暨戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展與新材料科技創(chuàng)新研討會，2013.

［14］于勇斌，李杰，曲風杰. 延長油田采油污水處理現(xiàn)狀及分析[C]. 中國石油學會. 中國石油學會，2015.

［15］黃天坤. 鄂爾多斯盆地靖邊東南部地區(qū)長2油藏流體性質(zhì)與流體場特征研究[D]. 西安：西北大學，2019.

［16］李瑞濤，唐道林，黃春梅. 延長油田注水系統(tǒng)腐蝕因素分析及緩蝕劑的優(yōu)選[J].石油和化工設(shè)備，2014，17（2）：66-70.

［17］李楊勇，李恒娟，劉玲，等. 一種高效鹽酸酸化緩蝕劑的性能評價[J]. 當代化工，2014，43（8）：1437-1439.

［18］李國明，贠玉平，王亞雄，等，永寧采油廠雙河西區(qū)注水井腐蝕結(jié)垢控制[J]. 石油與天然氣化工，2014，43（2）：179-184.

［19］鄭建. 蟠龍油田污水處理劑評價與優(yōu)化研究[D]. 西安：西安石油大學，2016.

［20］馮建軍，魚濤，屈撐囤，等. 延長油田馮坪集輸站采油污水回注處理工藝研究[J]. 石油化工應用，2015，34（2）：120-125.

［21］李瑞濤，唐道林，黃春梅. 延長油田注水系統(tǒng)腐蝕因素分析及緩蝕劑的優(yōu)選[J].石油和化工設(shè)備，2014，17（2）：66-70.

［22］沈哲，黃志宇，李俊，等. 油田水處理藥劑配伍性研究[J]. 油田化學，2017，34（4）：688-693.

［23］霍光春，白連安，何強，等. 新型高效油井緩蝕劑的研制及在王179采油井上的應用[J]. 應用化工，2018，47（12）：2657-2660.

［24］高慶華. 一種HAP型高效緩蝕阻垢劑的研制及應用[J]. 表面技術(shù)，2018，47（1）：149-153.

［25］武世新，楊珠普，屈家璇，等. 寶塔采油廠某集輸站含油污水處理技術(shù)研究及應用[J]. 延安職業(yè)技術(shù)學院學報，2019，33（6）：100-102.

［26］柯從玉，逯毅，王鵬，等. 改善延長油田采出水水質(zhì)的藥劑篩選及其工藝優(yōu)化[J]. 西安石油大學學報（自然科學版），2019，34（5）：57-62.

［27］高文玲，劉正，同航.延長油田某聯(lián)合站污水處理藥劑效果評價與篩選[J]. 遼寧化工，2020，49（5）：598-600.

［28］賀亞維，閻媛子，竇婭莉.咪唑啉復合緩蝕劑的研制與評價[J].工業(yè)加熱，2020，49（5）：39-43.

Research Status and Development Trend ofWater Treatment Agentsin Yanchang Oilfield

,,,

（Yanchang Oilfield Co., Ltd.Exploration and Development Technology Research Center, Yan’an Shaanxi 716000, China）

In view of the harm caused by corrosion, scaling and bacteria in oil production wastewater, it is necessary to take favorable preventive measures. The research and application of water treatment chemicals are the core of sewage treatment. In this paper, the types and characteristics of water treatment agents were summarized, the research status of water treatment agents in Yanchang Oilfield was expounded, and finally the development trend of water treatment in Yanchang Oilfield was prospected, so as to lay a foundation for the implementation of oilfield agent research and development and ecological environment protection in the future.

Water treatment chemical; Yanchang Oilfield; Research status; Development trends

2021-06-16

張倩（1991-），女，江蘇省徐州市人，助理工程師，研究生，2017年畢業(yè)于西南石油大學石油與天然氣工程專業(yè)，研究方向：油田水處理。

X741

A

1004-0935（2022）01-0060-04