常見油田水處理藥劑及特性

1、常見油田水處理藥劑及特性,目 錄,常見油田污水處理劑,油田中的應(yīng)用,2,3,3,1,油田污水的基本概念,1. 油田污水的基本概念,1.1 污水來源,從油井產(chǎn)液中脫出的水,,,,鉆井、注水井反沖洗產(chǎn)生的污水,各種原油儲罐的罐底水、將含鹽量較高的原油用其他清水洗鹽后的污水,1.2 基本概念,1. 油田污水的基本概念,1.3 油田污水的主要特點(diǎn),,,,,,,,,,,,,,油田污水導(dǎo)致管線結(jié)垢,川口采油廠污水池里站的反應(yīng)器腐蝕,管

2、線腐蝕,1. 油田污水的基本概念,1.4 水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),1. 油田污水的基本概念,1.4.1 凈化污水回注水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn) 注水水質(zhì)標(biāo)：國內(nèi)各油田注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行SY/T5329－94《碎屑巖油藏注水水質(zhì)推薦指標(biāo)及分析方法》,,表1.1-1 推薦水質(zhì)主要控制指標(biāo),表1.1-2,1.4.2 污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn),1. 油田污水的基本概念,目前，油田污水排放標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行GB8978《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》。按照污水排放去向，分年限規(guī)

3、定了69種水污染物最高允許排放濃度及部分行業(yè)最高允許排水量。 該標(biāo)準(zhǔn)將排放的污染物按其性質(zhì)和控制方式分為兩類。對于第一類污染物，不分行業(yè)和污染排放方式，也不分受納水體的功能分類，一律在排放口取樣，其最高允許排放濃度必須達(dá)到表2要求。對于第二類污染物，在排放口采樣，按工程建設(shè)年限不同必須達(dá)到相應(yīng)指標(biāo)要求。 主要控制指標(biāo)有：pH值、色度、懸浮物、BOD5，COD、石油類、動植物油、揮發(fā)酚、總氰化物、等50余項(xiàng)。對

4、于第二類污染物排放濃度指標(biāo)詳見GB8978《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》。,表1.2 第一類污染物最高允許排放濃度,1. 油田污水的基本概念,1. 油田污水的基本概念,原水雜質(zhì)分析是油田污水處理工藝的依據(jù)，應(yīng)根據(jù)凈化水的不同去向，選擇不同的分析項(xiàng)目。,1.5 原水雜質(zhì)分析,1.5.1 凈化污水回注時分析項(xiàng)目,1. 油田污水的基本概念,1.5.3 國內(nèi)主要油田原水水質(zhì)分析,表1.3 國內(nèi)油田部分污水站原水水質(zhì)分析表,1. 油田污水的基

5、本概念,表1.3 國內(nèi)油田部分污水站原水水質(zhì)分析表（續(xù)表）,1. 油田污水的基本概念,除表中所列數(shù)據(jù)外，還有油、懸浮固體及水溫等也是原水的重要指標(biāo)。 含油量一般為1000mg/L左右，相應(yīng)的懸浮固體含量一般為80～250mg/L，少部分油田原水含油量高達(dá)3000～5000mg/L，相應(yīng)懸浮固體含量高達(dá)1000～2000mg/L，這兩項(xiàng)指標(biāo)在同一污水站瞬時變化很大。 水溫一般為30～60℃，個別油田有差異．

6、如華北油田為60～70℃，長慶油田為30℃左右，中原油田為 50℃左右。 在進(jìn)行污水處理站工程設(shè)計之前對其水質(zhì)要詳細(xì)化驗(yàn)分析。,2. 常見油田污水處理劑,油田污水含有固體懸浮物、原油，并有腐蝕、結(jié)垢和細(xì)菌繁殖等問題。為了處理達(dá)到可以回注或者排放的標(biāo)準(zhǔn)，要對污水進(jìn)行除油、除氧、除固體懸浮物、防垢、緩蝕、殺菌。,油田污水處理劑,,除氧劑,,,,2. 常見油田污水處理劑,2.1 除油劑,污水中的油是以油珠的形式存在于水中，油

7、珠的表面由于吸附了陰離子型表面活性物質(zhì)（如羧酸鹽型表面活性物質(zhì)），形成如圖2-1所示的擴(kuò)散雙電層而帶負(fù)電?？赏ㄟ^除油劑的作用，使污水中的這些油珠易于聚并、上浮，在除油罐（沉降罐）中除去。,圖2-1 污水中油珠的帶負(fù)電表面,除油劑,,陽離子型聚合物,有分支結(jié)構(gòu)的表面活性劑,2. 常見油田污水處理劑,2.1.1 陽離子型聚合物,中和油珠表面負(fù)電性和橋接油珠的作用。,2. 常見油田污水處理劑,2.1.2 有分支結(jié)構(gòu)的表面活性劑,可取

8、代油珠表面原有的吸附膜，使吸附膜保護(hù)作用大大削弱。,2. 常見油田污水處理劑,2.2 除氧劑,水中的溶解氧的危害： （1）增加金屬的腐蝕 （2）使溶于水中的化學(xué)劑（如聚丙烯酰胺）氧化變質(zhì)（如降解減粘）除氧方法： 加熱、氣提、抽真空、除氧劑,2.2.1 亞硫酸鹽：亞硫酸鹽、亞硫酸氫鹽、硫代硫酸鹽和二亞硫酸鹽,由于在常溫下亞硫酸鹽與氧反應(yīng)很慢，所以需添加催化劑，如銅、錳、鎳和鈷鹽。,2. 常見油

9、田污水處理劑,2.2.2 甲醛,2.2.3 聯(lián)氨 (高溫除氧),2.2.4 硫脲,2. 常見油田污水處理劑,2.2.5 異抗壞血酸,2. 常見油田污水處理劑,2.3 絮凝劑,污水中的固體懸浮物主要為粘土顆粒，由于其表面帶負(fù)電，它們互相排斥，不易聚并、下沉，因此不易除去。,絮凝劑的作用,,能中和固體懸浮物表面的負(fù)電性 使失去電性的固體懸浮物迅速聚

10、結(jié)、下沉,2. 常見油田污水處理劑,2.3.1 混凝劑,a. 羥基鋁、羥基鐵和羥基鋯,在水中解離，給出多核羥橋絡(luò)離子，中和固體懸浮物表面的負(fù)電性。,b. 三氯化鋁、硫酸鋁、鋁酸鈉、鉀明礬、銨明礬、三氯化鐵、氧氯化鋯,通過水解、絡(luò)合、羥橋作用，形成多核羥橋絡(luò)離子。,聚合鋁（PAC）、聚合鐵是一類具有發(fā)展前途的凝聚劑，對水質(zhì)的適應(yīng)性強(qiáng)，適應(yīng)的pH值范圍廣，形成礬花大，形成速度快，沉降快，投量少，凈化效果好，且不受水溫影響。,主要用無機(jī)陽離

11、子型聚合物:,2. 常見油田污水處理劑,2.3.2 助凝劑：,水溶性聚合物，如聚丙烯酰胺、部分水解聚丙烯酰胺、聚乙二醇、聚乙烯醇、羧甲基淀粉、羥乙基淀粉、羧甲基纖維素、羥乙基纖維素、瓜爾膠、羧甲基瓜爾膠、羥丙基瓜爾膠、褐藻膠、黃胞膠等。,注意事項(xiàng)： 1、最佳投藥濃度   在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行篩選評價實(shí)驗(yàn)，找出最佳濃度。 2、加藥順序  先加混凝劑，解除固體懸浮顆粒表面的負(fù)電荷，再加助凝劑。

12、60; 有機(jī)陽離子型聚合物兼有混凝劑和助凝劑的雙重作用，是理想的絮凝劑。   隨著污水處理劑的不斷更新發(fā)展，現(xiàn)場多用復(fù)合型混凝劑或無機(jī)高分子混凝 劑，既起混凝作用，又起助凝作用。,2. 常見油田污水處理劑,2.4 防垢劑,垢：在一定條件下從水中析出的溶解度很小的無機(jī)物質(zhì)。,常見垢：碳酸鈣垢、硫酸鈣垢、硫酸鍶垢和硫酸鋇垢。,結(jié)垢：垢在管線表面、設(shè)備表面或地層表面的沉積。,防垢劑：防止或延緩水中成垢離子的成垢

13、沉積。,2.4.1 縮聚磷酸鹽： 鏈狀縮聚磷酸鹽和環(huán)狀縮聚磷酸鹽。,注意： 縮聚磷酸鹽使用溫度：<50℃，否則可發(fā)生部分水解，產(chǎn)生正磷酸鹽，與二價金屬離子（如Ca2+）反應(yīng)而結(jié)垢。,2. 常見油田污水處理劑,2.4.2 膦酸鹽,制備:由多氨基化合物與甲醛和亞磷酸反應(yīng)，再用堿中和生成。,特點(diǎn)： （1）用量低：質(zhì)量濃度一般在0.1～30 mg·L-1。 （2）熱穩(wěn)定性好：如E

14、DTMP與HEDP可分別 用到200℃和250℃。,2. 常見油田污水處理劑,2.4.3 氨基多羧酸鹽,制備:由多氨基化合物與氯乙酸在堿性條件下反應(yīng)生成。,熱穩(wěn)定性 較好,2. 常見油田污水處理劑,2.4.4 表面活性劑,式中，R為C12~C18；R′為C8~C14；n為2~10；M為Na、K、NH4。 在防垢用的表面活性劑中，磺酸鹽、羧酸鹽等類型表面活性劑的熱穩(wěn)定性明顯優(yōu)于硫酸酸酯鹽型表面活性劑的穩(wěn)定性

15、。,2. 常見油田污水處理劑,2.4.5 聚合物,結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：低相對分子質(zhì)量（小于5×104）的帶羧基鏈節(jié)的均聚物和共聚物。,使用特點(diǎn)：用量低、熱穩(wěn)定性較好，如聚丙烯酸鹽（PAA）可用到120℃，而聚順丁烯二酸鹽（PMA）可用到180℃。,2. 常見油田污水處理劑,2.4.5 聚合物,防垢劑的作用機(jī)理,1. 晶格畸變機(jī)理 2. 靜電排斥機(jī)理 3.反應(yīng)+絡(luò)合（螯合）機(jī)理：,帶羧基鏈節(jié)的聚合物在CaCO3表面產(chǎn)生的擴(kuò)散雙

16、電層,由于防垢劑的吸附，使垢表面的正常結(jié)垢狀態(tài)受到干擾（畸變），抑制或部分抑制了垢晶體的繼續(xù)長大，使成垢離子處在飽和狀態(tài)或形成松散的垢被水流帶走。,由于防垢劑（非離子型防垢劑除外）在垢表面吸附，能形成如下圖所示的擴(kuò)散雙電層，使垢表面帶電，抑制了夠晶體間的聚并。,防垢劑在水中解離后的陰離子可與成垢的陽離子通過反應(yīng)+絡(luò)合（螯合）產(chǎn)生穩(wěn)定的水溶性的環(huán)狀結(jié)構(gòu)起防垢作用。 右圖結(jié)構(gòu)為防垢劑陰離子與Ca2+通過反應(yīng)+絡(luò)合（螯合）產(chǎn)生

17、的。,2. 常見油田污水處理劑,2.5 緩蝕劑,污水的pH值在6~8范圍內(nèi)，屬于中性介質(zhì)，可用中性介質(zhì)緩蝕劑緩蝕。,2.5.1 氧化膜型緩蝕劑,機(jī)理：通過氧化產(chǎn)生致密的保護(hù)膜而起緩蝕作用的。 由于產(chǎn)生的保護(hù)膜極易促進(jìn)金屬的陽極鈍化，所以也叫鈍化膜型緩蝕劑。,常用緩蝕劑：重鉻酸鹽 、鉬酸鹽、亞硝酸鹽、鎢酸 鹽、釩酸鹽、硒酸鹽、銻酸鹽、乙酸鹽、苯甲酸鹽、甲基苯甲酸鹽、水楊酸鹽,如重鉻酸鹽通過氧化反應(yīng)產(chǎn)生Cr2O3 、 Fe2O3：,氧

18、化物在鋼鐵表面形成鐵氧化鐵-鉻氧化物鈍化膜。,2. 常見油田污水處理劑,2.5.2 沉淀膜型緩蝕劑,機(jī)理：通過在腐蝕電池的陽極或陰極表面上形成沉淀膜而起緩蝕作用。,硅酸鈉在陽極表面上與腐蝕產(chǎn)物Fe2+反應(yīng)，形成硅酸鐵沉淀膜而起到緩蝕作用。,硫酸鋅在陰極表面上與電池反應(yīng)所產(chǎn)生的OH-反應(yīng)，形成氫氧化鋅沉淀膜而起到緩蝕作用。,Zn2+ + 2OH- → Zn(OH)2↓,可用的緩蝕劑：硅酸鈉、硫酸鋅、氫氧化鈉、碳酸鈉、磷酸二氫鈉、磷酸

19、氫二鈉、磷酸三鈉、六偏磷酸鈉、三聚磷酸鈉、葡萄糖酸鈉、次氨基三亞甲基膦酸鈉(ATMP)、乙二胺四亞甲基膦酸鈉（EDTMP)、羥乙基二膦酸鈉 （HEDP）等。,2. 常見油田污水處理劑,由圖可知，超過一定濃度，這些緩蝕劑都有緩蝕作用；但在濃度不足時，有些緩蝕劑反而加快了腐蝕，這是由于在陽極表面上產(chǎn)生了局部腐蝕而引起的?？紤]到完整的被膜（氧化膜、沉淀膜）在緩蝕中的重要作用，在開始使用緩蝕劑時應(yīng)用10~30倍正常使用濃度的緩蝕劑對金屬表面進(jìn)行

20、預(yù)膜處理，然后再將緩釋劑恢復(fù)到正常濃度使用。,2. 常見油田污水處理劑,2.5.3 吸附膜型緩蝕劑,機(jī)理：通過在腐蝕電池陽極和陰極表面上形成吸附膜。,,常見緩蝕劑,由于除氧劑可以通過除去水中的溶解氧而起到緩蝕作用，殺菌劑可通過抑制水中硫酸鹽還原菌的繁殖而起到緩蝕作用，在某種意義上，這些化學(xué)劑都可以看作緩蝕劑。,污水緩蝕劑通常是復(fù)配使用的，如磷酸鹽與鋅鹽復(fù)配，重鉻酸鹽與鋅鹽復(fù)配，鉬酸鹽與鋅鹽復(fù)配，鉬酸鹽與有機(jī)磷酸鹽復(fù)配，重鉻酸鹽與聚氧乙

21、烯松胺香復(fù)配，硫脲與聚氧乙烯松香胺復(fù)配，硫氰酸銨與肉桂醛復(fù)配，鉬酸鹽、鋅鹽與葡萄糖酸鹽復(fù)配等。,2. 常見油田污水處理劑,污水中的細(xì)菌： 硫酸鹽還原菌（SRB）、 鐵細(xì)菌（IB）、 腐生菌（TGB）,2.6 殺菌劑,殺菌劑：少量加入就能殺死細(xì)菌的物質(zhì)。,要求：高效、低毒、穩(wěn)定、無臭、無刺激性、能與其他化學(xué)劑配伍、成本低、來源廣、使用方便等。,2. 常見油田污水處理劑,2.6.1 氧化型殺菌劑,常用殺菌劑： Cl2（氯氣）,2. 常見

22、油田污水處理劑,2.6.2 非氧化型殺菌劑,(1) 吸附型殺菌劑,機(jī)理：通過吸附在細(xì)菌表面（細(xì)菌表面通常帶負(fù)電），影響細(xì)菌正常的新陳代謝而起殺菌作用。,這些季銨化合物帶正電，含多個季銨氮，也是表面活性劑，從而強(qiáng)化了使用效果。,2. 常見油田污水處理劑,(2)滲透型殺菌劑,機(jī)理：滲透入細(xì)菌的細(xì)胞質(zhì)中，破壞菌體內(nèi)的生物酶而起殺菌作用。,2. 常見油田污水處理劑,殺菌劑的使用方法,（1）復(fù)配使用（效果好） （2）交替使用（抗藥性） （3