延长油田水处理剂研究现状及发展趋势-辽宁化工2022年01期

摘      要：针对采油污水的腐蚀、结垢及细菌带来的危害，需要采取有利的防治措施。水处理药剂研究和应用是处理污水的核心。综述了水处理药剂种类及特点，阐述了延长油田水处理药剂研究现状，最后展望了延长油田水处理的发展趋势，以期能够为今后油田药剂研发、生态环境保护等工作的实施奠定基础。

关  键  词：水处理剂;延长油田;研究现状;发展趋势

中图分类号：X741     文献标识码： A     文章编号： 1004-0935（2022）01-0060-04

在油田注水开发过程中会产生大量的含油污水，采油污水成分复杂，有害成分多样，矿化度    高^[1]，加上溶解了不同浓度的H₂S、CO₂等酸性气体，一旦回注地层，将会腐蚀注水系统生成结垢，出现堵塞现象，同时也为细菌繁殖提供便利的条件。因此，针对采油污水带来的腐蚀、结垢等危害现象，需要采取有效的防治措施，不断改进和提高水处理技术。污水处理药剂的研究和应用是污水处理的核心。如何正确选择和安全使用水处理药剂，使其达到最佳的效果，具有重要的现实意义。本文首先介绍了缓蚀剂、阻垢剂和杀菌剂等油田常用的三防药剂分类及特点，阐述了延长油田水处理药剂研究现状，展望了延长油田水处理药剂发展趋势，最后给出相关的结论和建议。

1  水处理剂种类及特点

1.1  缓蚀剂

油田常用的缓蚀剂及特点如表1所示。

凡是添加到腐蚀介质中能够有效阻止或降低金属腐蚀速度^[2]的一类物质皆称为缓蚀剂。缓蚀剂的发展历程：无机缓蚀剂→有机缓蚀剂→复合缓蚀  剂→聚合物缓蚀剂。常用的缓蚀剂按成分划分：无机缓蚀剂、有机缓蚀剂;按发生反应分类：阴极类、阳极类以及混合类缓蚀剂^[3];按成膜的机理可划分：钝化膜型、沉淀膜型、吸附膜型^[4]，此类方法使用最多。

1.2  阻垢剂

阻垢剂是一类能分散水中的难溶性无机盐，能阻止在金属表面沉淀、结垢，且抑制其生长的水处理药剂^[5]。常见的水垢类型：碳酸钙（CaCO₃）、硫酸钙（CaSO₄）、硫酸钡（BaSO4）、硫酸锶（SrSO₄）、铁化合物。我国开发和应用的水处理阻垢剂主要有有机膦酸类、水溶性聚合物类和环保类^[6]。有机膦酸类主要有羧基膦酸型、亚甲基膦酸型和同碳膦酸型化合物，这类药物比无机膦酸盐类化学稳定性好，很多阻垢剂是有机膦酸盐和其他阻垢剂的合成，效果较理想，但自身易形成有机膦酸盐垢^[4]，且对环境有害。聚合物类药物包括丙烯酸型、磺酸型和含膦类聚合物阻垢剂，此类药物在阻垢方面效果好、稳定性好、用量省。其中丙烯酸型阻垢性能好，能较好地分散氧化铁，磺酸类聚合物对铁盐垢效果好，与有机膦酸盐有协同作用。环保类药物对环境友好，在钡、锶垢类等方面具有良好的阻垢效果，目前研究处于起步阶段。

1.3  杀菌剂

油田污水含有大量的细菌，细菌的活动及代谢产物会对油田的生产带来很多严峻的问题^[7]。在油田开发中后期，伴随着物理化学作用，会产生大量的H₂S、CO₂、Cl^-、SO₄^2-等腐蚀物质。这些物质一旦溶解在孔隙水中，将会形成酸性流体，腐蚀井下管柱，因此需要投入杀菌剂对有害细菌灭除。杀菌剂一般分为两大类：氧化型和非氧化型。氧化型杀菌剂比如氯气、溴化物、次氯酸盐、稳定性二氧化氯等。其中，氯气应用较多，此类杀菌剂药效维持时间短、用量大，易造成环境污染，目前在油田上使用较少。

非氧化型杀菌剂有季铵盐类、季磷盐类、杂环化合物、有机醛类、多功能杀菌剂等^[8]。季铵盐类：常见的有1231、1227、1247、双季铵盐等，国内油田使用最广泛，高效、低毒、耐酸碱;脂肪胺的季铵盐杀菌剂效果最好，但易起泡、易吸附损失，杀菌能力随矿化度升高而降低，长期使用抗药性增强。季磷盐型是一类广谱杀菌剂，比季铵盐的杀菌活性高。杂环化合物用量低，效果好，但不易溶解，成本高。有机醛类属于常用药剂，有良好的杀菌效果，使用较多的是戊二醛、甲醛和丙烯醛，甲醛对身体有害，研究较多的是戊二醛与其他药剂复配，费用较高^[9]。含氰类化合物杀菌时间短，效率高，费用低，但在碱性条件下易分解，毒性大，对身体有伤害。多功能杀菌剂属于新型杀菌剂，包括絮凝-杀菌剂、絮凝-杀菌-缓蚀剂、阻垢-杀菌-缓蚀型及其他多功能处理剂;此类药物用量少、杀菌效果显著，不易受环境影响，相比季铵盐类药物，不易产生抗药性。

1.4  絮凝剂

油田常用的絮凝剂类别及特点如表2所示。

在污水处理过程中，能将污水中的悬浮物或胶体等杂质凝聚成大分子团簇结构，从而达到排放的标准的这类药剂称为絮凝剂^[10]，按化学组成的不同，可分为四大类型：无机絮凝剂、有机絮凝剂、微生物絮凝剂和复合型絮凝剂 ^[11]。

目前各大油田应用最多的絮凝剂为复配型絮凝剂，即无机高分子絮凝剂和有机高分子絮凝剂复配。

2  延长油田水处理药剂研究现状

2.1  应用现状

延长油田处于陕北地区，水资源比较匮乏。在油田开采过程中，需要大量的水资源驱油。在采出原油过程中，地层水和注入水会随之采出。采出水在地面进行油水分离后会产生大量的污水。污水成分复杂，若处理不当会造成环境污染、水资源浪   费^[13]。油田污水处理是油田工作中的重点，水处理药剂是油田污水处理的关键，直接关系到注入水水质是否达标。

延长油田延安组地层水型为NaHCO₃和Na₂SO₄水型，延长组地层水型为CaCl₂^[14-15]。大多站污水偏酸性，矿化度较高。产出水中含有高浓度的HCO₃^-、Cl^-、SO₄^2-及易形成垢的Ca²⁺、Mg²⁺离    子^[16]。从目前延长油田投加药剂种类来看，主要为常规水处理剂，药剂投加浓度由厂家确定。绝大多数污水处理站都投加“三防药剂”（杀菌剂、缓蚀剂、阻垢剂），投加的方式多为连续投加，部分采取间断式投加。各站会结合本站水质特点和水处理工艺投加水处理剂，部分站会投加滤料清洗剂。从大量调研结果可知，延长油田在水处理药剂方面存在的主要问题有污水处理水质不稳定;加药方式单一;药剂针对性差;缺少对水质全面分析、监测及药剂评价程序等;部分站药剂配方老旧，几年内没有更新调整。

目前延长油田对注水水质非常重视，一直在极力探索稳定可靠的处理工艺，优化水处理药剂配方，调整加药浓度、加药方式、加药浓度等。

2.2&nbYoqfMTdqecwdf7lh4f8psrQPiYFbIv4FuK20cAJKCO0=sp; 研究现状

李杨勇^[17]等采用静态挂片失重法和电化学考察了缓蚀剂性能，讨论了缓蚀剂加量、温度对腐蚀速率的影响。李国明^[18]等经过对延长油田永宁采油厂双河西区腐蚀结垢分析，明确了造成腐蚀结垢的主要原因，经实验筛选出了防腐防垢的药剂，处理后水质腐蚀速率、结垢速率明显大幅降低。郑建^[19]等通过烧杯实验、绝迹稀释法、铁离子快速测定法调整了蟠龙油田联合站所加絮凝剂、杀菌剂、稳定剂、缓蚀阻垢剂等药剂浓度，经实验论证，取得了良好的效果。冯建军^[20]等采用化学氧化絮凝沉降处理工艺，优选了水处理药剂，确定了适合该站污水回注达标的工艺参数。高庆华^[21]等通过复配4种原料发明了一种稳定性较好、高效防腐阻垢剂，防腐阻垢效果显著，最后与苯并三氮唑的复配，更是增强了铜防腐的效果。沈哲^[22]等研究了油田常用的药剂之间配伍性，为延长油田获得了配伍性良好的水处理剂，可在延长油田推广使用。霍光春^[23]等研制出了一种新型、高效、对阴阳两极有抑制作用的缓蚀剂Inh-SPA，连续加此药能够有效降低水中的铁离子含量，降低维修费用。高庆华^[24]等研制一种适用于高温环境的HAP型缓蚀阻垢剂，现场试验效果显著。武世新^[25]等利用了正交试验，以pH调节剂、混凝剂、防腐缓蚀剂等为因素，确定了药剂最佳用量，优化了污水处理剂。柯从玉^[26]等通过室内试验优化了加药配方体系，调整了现场加药配方、加药流程，得到了最优的加药配方体系，达到了回注水水质标准。高文玲^[27]等通过对药剂筛选和评价调整了站内加药浓度、加药方式，降低了水处理成本。贺亚维^[28]等通过正交试验，以咪唑啉缓蚀剂为主剂，选取了4种药剂进行复配研究，得到了适用于多种介质环境的混合型缓蚀剂。

3  发展展望

随着油田后期开采，污水成分会越来越复杂，采油污水处理是否达标，将会对油田开采和油田可持续发展造成严重影响。每一种污水处理剂都有自身的优缺点，如何研发有效、环保、一剂多用、成本低廉等多功能水处理药剂，对今后的工作提出了更高的要求，这也将是今后油田污水处理剂研究的热点。

4  结论及建议

本文主要论述了水处理药剂种类和特点，阐述了延长油田水处理药剂研究现状，得到以下相关结论和建议：

1）油田在开采过程中会产生大量污水，添加污水处理剂如缓蚀剂、阻垢剂、杀菌剂和絮凝剂等，能有效去除污水中有害成分。

2）延长油田各污水处理站会结合本站水质特点及工艺处理技术投加水处理剂，但存在投加配方没有及时更新调整、加药单一等问题。

3）随着延长油田水处理工艺变化，需要定期根据水量和水质变化，优化调整药剂方案，提高药剂处理效率，使水质稳定且符合标准。

4）延长油田要继续定期开展药剂评价和筛选工作，优化药剂的投加位置和投加量，加强进站药剂质量监督等。

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Research Status and Development Trend of Water Treatment Agents in Yanchang Oilfield

ZHANG Qian， ZHOU Juan， YAO Jian， LAN Xiao-long， WANG Ya-xiong

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

Abstract：  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.

Key words：  Water treatment chemical; Yanchang Oilfield; Research status; Development trends