渤海某油田FPSO殺菌劑評選及性能研究

熊開昱,孫海濤,尹曉鵬,姚光源

(1中海石油(中國)有限公司天津分公司，天津 300452；2.中海石油天津化工研究設計院有限公司，天津 300452)

渤海某油田FPSO為提升生產(chǎn)污水的處理效果實施了工藝水艙的改造，沉降時間由原來的不足5min延長至4.5h，工藝艙投用后現(xiàn)場檢測細菌滋生加劇。同時為了進一步提升油田注水水質(zhì)，F(xiàn)PSO在工藝艙前端加注了清水劑，經(jīng)過一段時間的觀察與調(diào)試，出現(xiàn)艙內(nèi)殺菌處理與清水處理存在比較明顯的相互影響現(xiàn)象：原有殺菌劑的加注造成污水含油及總懸浮物指標迅速上升[1]，清水劑的加注也明顯影響殺菌劑的處理效果。經(jīng)作業(yè)公司及各方討論后，一致認為當前加注的殺菌劑與在用的其它水處理藥劑存在不配伍現(xiàn)象。為了解決這一問題，作業(yè)公司決定評選新型的殺菌劑來解決當前存在的問題。同時，作業(yè)公司要求做好殺菌劑和清水劑、緩蝕劑及阻垢劑的配伍性工作，保證FPSO現(xiàn)場生產(chǎn)的正常穩(wěn)定。

1 實驗部分

1.1 試驗方法

水質(zhì)檢測：SY/T5329-2012《碎屑巖油藏注水水質(zhì)推薦指標及分析方法》；殺菌性能評價：SY/T5890-2010《油田注水殺菌通用技術(shù)條件》；緩蝕性能評價：SY/T5273-2014《油田采出水處理用緩蝕劑性能指標》；阻垢性能評價：SY/T5673-1993(2002)《油田用防垢劑性能評定方法》。

1.2 實驗對象

選擇蓬勃號FPSO生產(chǎn)過程中的污水為研究對象，使用中海油渤海油田常用的清水劑、殺菌劑、緩蝕劑、阻垢劑作為評價藥劑，優(yōu)選出滿足FPSO工藝要求的油田水處理藥劑。

表1 試驗藥劑型號及類型

表1(續(xù))

2 結(jié)果與討論

2.1 殺菌劑的殺菌性能

試驗方法：根據(jù) SY/T5329-2012《碎屑巖油藏注水水質(zhì)推薦指標及分析方法》和SY/T5890-2010《油田注水殺菌通用技術(shù)條件》評選方法進行實驗，采用絕跡稀釋法測試加殺菌劑前后注水水樣中細菌的含量，來計算殺菌劑的殺菌率。實驗溫度60℃，實驗采用二次重復法。

圖1 殺菌劑SRB殺菌性能實驗結(jié)果

實驗結(jié)果表明：(1)殺菌劑對生產(chǎn)水系統(tǒng)中的細菌有著明顯的殺菌效果，并且殺菌劑加藥量越大，殺菌效果越明顯，當加藥量為40mg/L時，可徹底抑制生產(chǎn)水系統(tǒng)中細菌的生成；(2)加藥量相同的情況下，季鏻鹽的效果最佳，其原因是從分子結(jié)構(gòu)來看，磷原子比氮原子的離子半徑大，極化作用強，更容易吸附帶電荷的菌體，從而滲透進入細菌體內(nèi)，通過化學作用使細菌體內(nèi)的酶喪失活性，導致細菌無法發(fā)揮正常的生物作用[2]。

2.2 殺菌劑與清水劑的配伍性

試驗方法：根據(jù) SY/T5329-2012《碎屑巖油藏注水水質(zhì)推薦指標及分析方法》和SY/T5890-2010《油田注水殺菌通用技術(shù)條件》評選方法進行實驗，實驗溫度60℃，殺菌劑加藥濃度：40mg/L，清水劑加藥濃度：TS-DS05 30mg/L；TS-DS06 20mg/L。

表2 殺菌劑與清水劑的配伍性實驗

從實驗結(jié)果可知，(1)季銨鹽殺菌劑、季鏻鹽殺菌劑、有機胍殺菌劑和二硫代氨基甲酸鹽清水劑配伍性不好。主要原因是季銨鹽殺菌劑、季鏻鹽殺菌劑、有機胍殺菌劑是陽離子殺菌劑，二硫代氨基甲酸鹽清水劑是陰離子型清水劑，它們一起使用會產(chǎn)生陰陽離子反應，生成大分子量物質(zhì)，從而出現(xiàn)白色渾濁[3]，影響水質(zhì)和殺菌效果，而戊二醛類殺菌劑和二硫代氨基甲酸鹽清水劑沒有明顯的陰陽離子反應，配伍性良好。(2)季銨鹽殺菌劑、季鏻鹽殺菌劑、有機胍殺菌劑、戊二醛類殺菌劑和聚丙烯酰胺(非離子型)清水劑配伍性良好。

2.2 殺菌劑與緩蝕劑的配伍性

試驗方法：根據(jù) SY/T5273-2014《油田采出水處理用緩蝕劑性能指標》和SY/T5890-2010《油田注水殺菌通用技術(shù)條件》評選方法進行實驗，實驗溫度60℃，殺菌劑加藥濃度：40mg/L，緩蝕劑加藥濃度：30mg/L。

圖2 殺菌劑與緩蝕劑的配伍性實驗結(jié)果

從實驗結(jié)果可知：(1)季銨鹽殺菌劑、季鏻鹽殺菌劑、有機胍殺菌劑、戊二醛類殺菌劑和咪唑啉類緩蝕劑、季銨鹽類緩蝕劑配伍性良好。(2)季銨鹽殺菌劑、季鏻鹽殺菌劑、有機胍殺菌劑、戊二醛類殺菌劑和咪唑啉類緩蝕劑、季銨鹽類緩蝕劑具有協(xié)同效應，使得緩蝕率得到了提到。原因是殺菌劑具有殺菌和剝離污泥的效果，而細菌和污泥是腐蝕的重要影響因素，殺菌劑的使用減小了細菌和污泥對設備和管道的腐蝕。另外從緩蝕劑的作用機理分析，殺菌劑中的N、P可與Fe原子形成配位鍵，從而吸附在金屬表面，填充吸附在金屬表面緩釋集中疏水基團的空隙部分，增強了緩蝕劑在金屬表面所形成吸附膜的致密性[4]。

2.3 殺菌劑與阻垢劑的配伍性

試驗方法：根據(jù) SY/T5673-1993(2002)《油田用防垢劑性能評定方法》和SY/T5890-2010《油田注水殺菌通用技術(shù)條件》評選方法進行實驗，實驗溫度60℃，殺菌劑加藥濃度：40mg/L，阻垢劑加藥濃度：5mg/L。

圖3 殺菌劑與阻垢劑的配伍性實驗結(jié)果

從實驗結(jié)果可知：(1)季銨鹽殺菌劑、季鏻鹽殺菌劑、有機胍殺菌劑、戊二醛類殺菌劑對有機膦類阻垢劑有負面影響，會降低阻垢率。(2)殺菌劑對阻垢劑產(chǎn)生負面影響的原因是季銨鹽殺菌劑、季鏻鹽殺菌劑、有機胍殺菌劑均為陽離子型殺菌劑，分子表面帶有正電性，而阻垢劑為有機膦酸類化合物，分子表面帶有負電性，兩者相遇正負電作用會降低阻垢劑的活性，造成阻垢劑的阻垢性能下降。(3)根據(jù)以上原因在實際使用中建議阻垢劑和殺菌劑分開使用，或根據(jù)現(xiàn)場實際需要適當加大阻垢劑的加藥量。

3 結(jié)論

(1)季鏻鹽殺菌劑對生產(chǎn)水系統(tǒng)中的細菌有著最好殺菌效果，并且殺菌劑加藥量越大，殺菌效果越明顯，當加藥量為30mg/L時，可徹底抑制生產(chǎn)水系統(tǒng)中細菌的生成。

(2)季銨鹽殺菌劑、季鏻鹽殺菌劑、有機胍殺菌劑和二硫代氨基甲酸鹽清水劑配伍性不好；戊二醛類殺菌劑和二硫代氨基甲酸鹽清水劑、聚丙烯酰胺(非離子型)清水劑配伍性良好。

(3)季銨鹽殺菌劑、季鏻鹽殺菌劑、有機胍殺菌劑、戊二醛類殺菌劑和咪唑啉類緩蝕劑、有機胺類緩蝕劑配伍性良好并具有協(xié)同效應。

(4)季銨鹽殺菌劑、季鏻鹽殺菌劑、有機胍殺菌劑、戊二醛類殺菌劑對有機膦類阻垢劑和聚羧酸鹽類阻垢劑有負面影響，會降低阻垢率，建議分開使用。