采油用回注水緩蝕阻垢劑的研究

李建華，唐紅霞，蔣艷娟，隋冬梅

（大港油田石油工程研究院，天津 300000）

本文針對大港油田某采油廠污水特點，進(jìn)行了污水緩蝕阻垢劑的復(fù)配研究，通過正交實驗確定了污水緩蝕阻垢劑的配方，該緩蝕阻垢劑具有耐高溫、加劑量小及效果顯著的特點。

1 實驗部分

1.1 實驗污水

水樣取自大港油田某采油廠未加藥劑的新鮮污水。取樣方法參照SY/T 5273-2000油田采出水用緩蝕劑性能評價方法中的規(guī)定，取樣后密封，12h內(nèi)使用。

1.2 緩蝕阻垢劑配制

以改性咪唑啉A、有機膦酸鹽B、增效劑C為原料進(jìn)行緩蝕阻垢劑的復(fù)配研究。其中，改性咪唑啉A為實驗室自制，其有效含量為80%，棕紅色液體；有機膦酸鹽B為外調(diào)工業(yè)品，無色液體；增效劑C為外調(diào)工業(yè)品，白色固體。按照三因素三水平進(jìn)行正交實驗設(shè)計，將改性咪唑啉A、有機膦酸鹽B、增效劑C依次加入廣口瓶中，最后加入蒸餾水進(jìn)行混合均勻，即為緩蝕阻垢劑樣品，蒸餾水用量不作為考察因素。

1.3 評價方法

污水性質(zhì)評價標(biāo)準(zhǔn)：SY/T 5523-2006油田水分析方法。

污水加入緩蝕阻垢劑前后靜態(tài)腐蝕速率及緩蝕率的評價標(biāo)準(zhǔn)：SY/T 5273-2000油田采出水用緩蝕劑性能評價方法。實驗容器采用市售藍(lán)蓋廣口瓶，首先加入計量好的緩蝕阻垢劑，然后掛上掛片，最后通氮驅(qū)氧后直接加入新鮮污水密封放入電熱恒溫箱進(jìn)行實驗；由于實驗溫度為70℃，標(biāo)準(zhǔn)中要求橡膠塞密封的廣口瓶常常因為溫度過高瓶塞密封不嚴(yán)，空氣進(jìn)入后導(dǎo)致實驗失敗，而藍(lán)蓋廣口瓶密封性好，避免了此問題，提高了工作效率。

緩蝕阻垢劑的阻垢率評價標(biāo)準(zhǔn)：Q/SY 126-2014油田水處理用緩蝕阻垢劑技術(shù)規(guī)范。本研究中的緩蝕阻垢劑針對的垢樣類型為碳酸鈣垢，因此，在實驗中只考察了緩蝕阻垢劑的阻碳酸鈣率。

2 結(jié)果與討論

2.1 水質(zhì)分析數(shù)據(jù)

實驗用污水水質(zhì)分析結(jié)果為Ca2+356mg/L、Mg2+38mg/L、20mg/L、Cl-14665mg/L、713mg/L、礦化度25305mg/L、水型CaCl2、硫酸鹽還原菌425個/mL、S2-14mg/L、水溫65℃、pH7.2、靜態(tài)腐蝕速率（7d）0.2516mm/a。

可以看出，該回注污水礦化度高，污水靜態(tài)腐蝕速率為0.2516mm/a，遠(yuǎn)高于SY/T 5329-2012碎屑巖油藏注水水質(zhì)指標(biāo)及分析方法中的0.076mm/a的標(biāo)準(zhǔn)要求。當(dāng)pH在6～9時，硫化氫在污水中的存在方式主要是硫化氫分子及硫氫根離子，由表中數(shù)據(jù)可知，污水中的S2-含量也包括溶解于水中的硫化氫，且礦化度、硫酸鹽還原菌的含量、水溫也較高，這些因素加劇了污水的腐蝕性。污水中的成垢離子有Ca2+、Mg2+、及，含量較高的主要是Ca2+和，由此判斷污水的主要結(jié)垢成分為碳酸鈣垢。因此，后續(xù)研究的緩蝕阻垢劑主要針對的是具有高礦度化，高溫，含有硫化氫及硫酸鹽還原菌并有碳酸鈣結(jié)垢趨勢的油田回注污水。

2.2 緩蝕性能正交試驗

以A、B、C及蒸餾水為原料進(jìn)行緩蝕阻垢劑樣品的配制，其中以A、B、C加量進(jìn)行三因素三水平的正交實驗設(shè)計，蒸餾水不作為考察因素，A、B、C加量與蒸餾水加量合計為100%。配置好的緩蝕阻垢劑加劑量為50mg/L，實驗溫度為70℃。實驗結(jié)果如表1所示。

表1 正交實驗結(jié)果

由表1正交表中極差可知：RA＞RC＞RB，這說明緩蝕阻垢劑中改性咪唑啉A的含量對緩蝕率影響最大，其次是增效劑C，最后是有機膦酸鹽B。當(dāng)緩蝕阻垢劑中改性咪唑啉A含量為8%，有機膦酸鹽B含量為25%、增效劑C含量為6%時，該劑的緩蝕率可達(dá)到85%以上，且腐蝕速率為0.0254mm/a，小于標(biāo)準(zhǔn)中0.076mm/a的要求。

2.3 阻垢性能

表1中7#和9#緩蝕阻垢劑樣品的緩蝕率均在80%以上，緩蝕效果較好，因此，按照Q/SY 126-2014油田水處理用緩蝕阻垢劑技術(shù)規(guī)范評價了此兩種樣品的阻碳酸鈣垢率，評價結(jié)果為7#是88.74%、9#是93.25%。由于9#原料中起阻垢作用的有機膦酸鹽含量大于7#中的有機膦酸鹽含量，9#樣品的阻碳酸鈣垢率優(yōu)于7#樣品的阻碳酸鈣垢率；9#樣品的阻碳酸鈣垢率為93.25%，超過了Q/SY 126-2014油田水處理用緩蝕阻垢劑技術(shù)規(guī)范中90%的標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.4 機理探討

實驗中其緩蝕作用的主要成為為改性咪唑啉A和增效劑C，該成分屬于有機緩蝕劑，其分子都是由極性部分（O、N、S為中心原子組成的極性基團）和非極性部分（碳鏈和碳環(huán)）組成的。極性部分吸附于金屬表面，靠非極性部分把腐蝕介質(zhì)和金屬隔開，起到防腐作用。有機膦酸鹽B同時具有緩蝕和阻垢性能，具有較強的螯合能力，能夠阻止鈣垢的形成。實驗所研究的產(chǎn)品經(jīng)70℃的油田污水實驗使用表明，其緩蝕阻垢性能良好，完全達(dá)到生產(chǎn)要求。

3 結(jié)論

通過對現(xiàn)場新鮮污水的水質(zhì)檢測，分析了影響污水腐蝕結(jié)垢的主要因素，通過正交實驗，研制了適合大港油田某采油廠回注污水的緩蝕阻垢劑，結(jié)論如下：

1）大港油田某采油廠腐蝕結(jié)垢的主要影響因素為高礦化度、水溫、細(xì)菌和硫化氫；

2）當(dāng)改性咪唑啉A含量為8%，有機膦酸鹽B含量為25%、增效劑C為6%，研究出的緩蝕阻垢劑緩蝕率可達(dá)到85.36%，阻垢率達(dá)到93.25%，適用于大港油田某采油廠注水系統(tǒng)的緩蝕阻垢需要。