化學(xué)藥劑在油氣田產(chǎn)出污水處理中的應(yīng)用

孫翔宇

（大慶油田水務(wù)公司凈水劑公司，黑龍江大慶 163453）

對(duì)于石油以及天然氣等能源來說，它們的產(chǎn)生、運(yùn)輸?shù)冗^程中會(huì)出現(xiàn)一定的天然伴生水以及原始封存水體。結(jié)合現(xiàn)如今的情況加以分析，我國(guó)有不少老油氣田在開發(fā)中期以及后期階段后，油氣井中的含水情況較為顯著，而含水上升則會(huì)對(duì)油氣田的開發(fā)造成一定的阻礙，同時(shí)也會(huì)給地面污水處理工作帶來一定的壓力。隨著現(xiàn)在水平的不斷提升，我國(guó)在石油、天然氣等能源的需求方面也有了更多的要求，隨著這一需要的上漲，油氣產(chǎn)量也開始不斷攀升，隨之而來的是越來越多的油氣田含油污水量的上升。根據(jù)現(xiàn)在的情況來看，目前在開展污水處理過程中，化學(xué)藥劑的使用逐漸普遍起來，不僅化學(xué)藥劑的種類在不斷增多，投入量也隨之有了很大的變動(dòng)，這些因素的存在都會(huì)對(duì)污水處理造成十分重要的影響。

1 油田污水的處理現(xiàn)狀以及化學(xué)藥劑的主要概述

1.1 油田污水的處理現(xiàn)狀分析

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，人們的環(huán)保意識(shí)也越來越強(qiáng)。在油氣污水處理領(lǐng)域，油田采出水經(jīng)深度處理后排放或注回已經(jīng)受到人們?cè)絹碓蕉嗟闹匾暎裕槍?duì)油田污水處理工作積極采用化學(xué)藥劑已經(jīng)成為至關(guān)重要的一點(diǎn)?；瘜W(xué)藥劑的使用對(duì)于油田污水處理有著十分重要的作用，是處理污水的重要途徑之一。重點(diǎn)對(duì)化學(xué)藥劑展開分析研究，使其得到更為合理的使用，除了可以幫助油田污水降低污染之外，甚至還能使其得到再次利用，在實(shí)現(xiàn)資源節(jié)約目的的同時(shí)又能夠保證效益的增長(zhǎng)，這充分體現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展理念。

油田污水指的是在原油開采過程中，隨著開采進(jìn)度的不斷推進(jìn)，原油開始不斷產(chǎn)生，油田污水也隨之從地下冒到了地上，此外，當(dāng)原油以及油田污水一起到達(dá)原油脫水站之后，經(jīng)過專業(yè)的脫水操作，最終得以分離。原油污水除了這一來源途徑之外，在洗井過程中產(chǎn)生的廢水等也算油田污水。一般來說，油田廢水有著很多的來源，不僅包括來自地下不同深度的地層水，還有在原油開采各環(huán)節(jié)中產(chǎn)生的廢水，后者十分常見，基于這一來源的廢水，會(huì)使得污水中的成分變得更為復(fù)雜，通常包括石油類的懸浮類物質(zhì)、固體顆粒等。除此之外，在油田污水中，還可以檢測(cè)到不少的化學(xué)物質(zhì)。從上述分析可以看出，油田污水中有著很多成分，并且這些成分復(fù)雜，所以在針對(duì)油田污水回注之前，必須要先使其接受有效的處理，如果沒有經(jīng)過有效處理便開始回注，污水中的某些物質(zhì)會(huì)起到破壞作用，隨之產(chǎn)生很多沉淀物質(zhì)，導(dǎo)致堵塞裂縫與地層縫隙的現(xiàn)象。更有甚者還會(huì)影響注水層的滲透效果，促使注水效率變低，同時(shí)還會(huì)使得注水井的使用年限受到不利影響，這樣一來就會(huì)造成資源浪費(fèi)問題。

1.2 化學(xué)藥劑的主要概述

目前在油田開發(fā)工作中，所用到的化學(xué)藥劑種類日漸豐富，一般來說，根據(jù)使用功能加以區(qū)分，可以分為鉆井化學(xué)藥劑、油氣開采化學(xué)藥劑、油氣集輸化學(xué)藥劑、油氣處理化學(xué)藥劑以及通用化學(xué)藥劑。雖然這些都屬于化學(xué)藥劑，但是種類不同，其功效也有著很大的區(qū)別。在眾多化學(xué)藥劑中，含油污水處理藥劑應(yīng)用的頻率比較高，從功能上進(jìn)行分析，其應(yīng)該歸屬于油氣處理化學(xué)藥劑的范疇，這類化學(xué)藥劑的作用主要是為了能夠保障污水處理效果，追求污水處理效率，從而促使污水質(zhì)量得以改善，最終使得經(jīng)過處理后的污水能夠滿足相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)要求。

2 當(dāng)前化學(xué)藥劑存在的主要問題

2.1 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不完善

以我國(guó)現(xiàn)如今的化學(xué)藥劑使用現(xiàn)狀為例進(jìn)行說明，雖然在整體上我國(guó)已經(jīng)制定出臺(tái)了不少規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，但是針對(duì)其中一些比較關(guān)鍵的內(nèi)容卻沒有進(jìn)行過多的詳述定義。例如，對(duì)于很多常見的污水處理藥劑而言，對(duì)其固體含量、密度等有著相關(guān)的說明，但是針對(duì)每種產(chǎn)品本身的作用以及重要性卻沒有充分展現(xiàn)。在這一問題的影響下，產(chǎn)品本身的可控性會(huì)受到一定的干擾，這對(duì)于產(chǎn)品檢驗(yàn)效果十分不利。因此，在制定規(guī)劃相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范時(shí)，需要詳細(xì)明確地規(guī)定藥劑的具體使用含量。如果在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制定過程中遇到了比較多的困難，至少也需要對(duì)于實(shí)際使用的藥劑量進(jìn)行相應(yīng)的衡量，這樣才能更好地展現(xiàn)藥劑本身的質(zhì)量。

2.2 產(chǎn)品命名不清晰

化學(xué)藥劑可以被理解為復(fù)雜性化合物，因而在對(duì)其命名時(shí)會(huì)出現(xiàn)一定的難度。根據(jù)現(xiàn)在的情況來看，在命名時(shí)可以結(jié)合化學(xué)藥劑的功能加以制定。

3 油氣田污水處理中化學(xué)藥劑的應(yīng)用

3.1 緩蝕劑

金屬在與其周圍的介質(zhì)進(jìn)行接觸時(shí)，可能會(huì)致使金屬表面產(chǎn)生一定的破壞，這種情況被命名為腐蝕。在油氣污水中，存在著很多離子，除此之外還包含著不少細(xì)菌以及具有腐蝕性的氣體，因而油氣污水有著較為顯著的腐蝕性，在這一情況下，污水管道以及相關(guān)的處理設(shè)施很容易會(huì)被損壞腐蝕。在遭到嚴(yán)重腐蝕后，油氣生產(chǎn)系統(tǒng)也會(huì)隨之受到影響，情況嚴(yán)重的話，還會(huì)引發(fā)事故，進(jìn)而導(dǎo)致周圍環(huán)境出現(xiàn)污染。根據(jù)可靠數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，一部分油田污水腐蝕速度能夠達(dá)到5 mm/a及以上，在這樣的狀況下，周圍的管線以及設(shè)施設(shè)備都面臨著不斷更換改造的命運(yùn)，對(duì)于油田開發(fā)工作產(chǎn)生了極大的阻礙，并且由于更換改造相關(guān)的管線設(shè)備，使用成本以及維護(hù)費(fèi)用也會(huì)不斷上漲，不利于成本節(jié)省。對(duì)此，為了能夠盡可能降低腐蝕性，各個(gè)油田紛紛開始重點(diǎn)探究腐蝕原因以及防腐對(duì)策，在眾學(xué)者以及相關(guān)工作人員的不斷努力下，不少優(yōu)秀的防腐對(duì)策也得以產(chǎn)生。

對(duì)于這種情況而言，可用的緩蝕劑種類比較豐富，并且不同種類的緩蝕劑，其組成成分也有著較大的不同，最終展現(xiàn)出的緩蝕效果也各有差異。對(duì)于緩蝕效果比較卓越的化學(xué)藥劑來說，其中的組分中一般都有以氮為核心的各類有機(jī)化合物、酰胺以及咪唑啉類等。舉例說明，中原油田經(jīng)常會(huì)用到XHZ-1，這種緩蝕劑是咪唑啉類與季銨鹽的復(fù)配產(chǎn)品，如果想要得到良好的緩蝕效果，這種藥劑的投入量不得少于50mg/L。

3.2 阻垢劑

在對(duì)油田進(jìn)行注水時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象，結(jié)垢問題的產(chǎn)生會(huì)給油田生產(chǎn)特別是供水工作造成不利影響，各種問題會(huì)隨之而來。根據(jù)相關(guān)工作人員的經(jīng)驗(yàn)來看，在出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象后，井筒會(huì)因這一問題進(jìn)而出現(xiàn)堵塞，一般來說，在這種情況下，與之有關(guān)的地層也會(huì)隨之受到影響。根據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，水垢的形成和相關(guān)鹽類的飽和度及結(jié)晶情況有著十分緊密的聯(lián)系。根據(jù)了解發(fā)現(xiàn)，水中的成分是影響結(jié)構(gòu)的重要原因，水垢的形成原因十分復(fù)雜，其中包含的成分也比較多，不僅有碳酸鈣、硫酸鈣等，還有黏土類物質(zhì)。通常情況下，生產(chǎn)中的堵塞物主要有水垢以及有機(jī)質(zhì)。在油田生產(chǎn)工作過程中，時(shí)常會(huì)出現(xiàn)結(jié)垢問題，特別是對(duì)于部分污水輸送管線等位置來說，要十分關(guān)注，否則將會(huì)致使管線之間的摩擦加大，進(jìn)而會(huì)產(chǎn)生一些不必要的能源耗損。

油田常用的防垢劑：①無機(jī)磷酸鹽。這種除垢劑的組分主要包括焦磷酸四鈉、三聚磷酸鈉等，通過研究發(fā)現(xiàn)，這類除垢劑來源比較廣泛，容易獲取，并且成本也比較低。但是其也有一定的缺點(diǎn)，它在實(shí)際使用過程中容易產(chǎn)生正磷酸鈉鹽，并且經(jīng)過一定的反應(yīng)會(huì)造成磷酸鈣的出現(xiàn)。②有機(jī)磷。這種除垢劑的類型較為繁多，其中使用最為普遍的是羥基乙叉二磷酸鈉以及氨基三甲叉磷酸。一般來說，這種物質(zhì)具有十分顯著的不溶于水性，但是其在溫度十分高的條件下在水中會(huì)產(chǎn)生分解，如果投入量比較少，可以輔以其他化學(xué)藥劑共同產(chǎn)生作用，作用效果較為不錯(cuò)。③聚合物。這種物質(zhì)主要有聚丙烯酸。④復(fù)配型復(fù)合物。也就是將幾種單劑加以混合，這些單劑之間不會(huì)發(fā)生反應(yīng)，都可以發(fā)揮不錯(cuò)的效果，能夠較好地滿足復(fù)雜的除垢要求。

3.3 殺菌劑

（1）酸鈉鹽還原菌屬于厭氧菌的一種，這種細(xì)菌在原油污水處理過程中較為常見，因而需要引以為重，通過對(duì)其分析發(fā)現(xiàn)，其可以對(duì)硫酸鹽產(chǎn)生反應(yīng)，使其發(fā)生還原反應(yīng)。根據(jù)相關(guān)了解可知，酸鈉鹽還原菌喜歡在物體表面附著，而在水樣檢測(cè)時(shí)重點(diǎn)研究的是細(xì)菌在溶液中的生存情況，而這種細(xì)菌在水中沒有顯著的存活性，但卻能夠在部分管線的表層大量繁殖，其對(duì)環(huán)境有著極強(qiáng)的適應(yīng)性，在高溫高壓等環(huán)境中都能夠得以存活繁殖，其在代謝過程中會(huì)使硫酸鹽還原，進(jìn)而造成硫化物等的出現(xiàn)，這對(duì)管道而言，有著十分不利的影響，會(huì)對(duì)其造成較大的危害。

（2）氧化性殺菌劑。這種藥劑指的是能夠利用強(qiáng)氧化作用，使得細(xì)菌結(jié)構(gòu)得以被破壞，這樣它就無法實(shí)現(xiàn)正常代謝。

（3）非氧化性殺菌劑。這種殺菌劑借助在細(xì)菌表面附著的方式，形成一層高濃度離子團(tuán)，這樣一來，細(xì)菌代謝便會(huì)受到一定程度的抑制，最終實(shí)效殺菌效果。細(xì)胞膜屬于一類應(yīng)用廣泛的選擇性透過膜，其能夠?qū)?xì)菌的離子平衡產(chǎn)生一定的影響，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性，這樣也能夠促使細(xì)菌繁殖受到阻礙。

3.4 混凝劑

不管是水中的膠體顆粒還是大量懸浮物，都能夠在混凝劑的作用下得以凝集，進(jìn)而形成沉淀，最終將其去除。對(duì)于油田污水而言，其中混雜著固體懸浮顆粒，并且這些物質(zhì)表層帶負(fù)電荷，在電荷的影響之下，這些顆粒物無法進(jìn)行有效聚集，因而需要在混凝劑的幫助下使其實(shí)現(xiàn)下沉效果。在混凝劑的作用下，固體懸浮顆粒表層的負(fù)電荷能夠得以被中和，并且顆粒物也能夠在較短的時(shí)間內(nèi)凝聚下沉。

4 油田污水處理的發(fā)展趨勢(shì)

油田開采至中后期時(shí)，油氣的產(chǎn)量會(huì)隨之受到影響，因而會(huì)利用到一系列助產(chǎn)方式。注水開發(fā)目前是一種應(yīng)用比較廣泛的方式，這種方式在提升采收率的過程中，會(huì)利用到不少助劑，這樣一來，采出水的含量也會(huì)不斷增加，采出水的成分也會(huì)隨之變得復(fù)雜。所以隨著聚合物驅(qū)油技術(shù)的不斷發(fā)展，油田采出水中存在著很多高分子聚合物，這也給污水處理工作造成了極大的阻礙。對(duì)于油田采出水來說，其需要經(jīng)過很多步驟處理后才能被回注利用，如果處理結(jié)果不符合標(biāo)準(zhǔn)，會(huì)使得油田生產(chǎn)系統(tǒng)受到嚴(yán)重阻礙。所以油田化學(xué)劑的使用需要在油田生產(chǎn)系統(tǒng)中各個(gè)環(huán)節(jié)得以體現(xiàn)，合理利用化學(xué)藥劑，能夠起到不錯(cuò)的作用效果。

5 結(jié)束語(yǔ)

油田在開采以及生產(chǎn)過程中，肯定會(huì)造成大量污水的產(chǎn)生，這些油田污水中存在著不少有害成分，如果不能有效處理，將其直接排放，會(huì)給環(huán)境造成不小的污染壓力，包括對(duì)地表水、地下水以及大氣等污染。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，油田化學(xué)劑被用于處理油田污水，并且表現(xiàn)出了不錯(cuò)的效果，其中緩蝕劑、殺菌劑等多種化學(xué)藥劑的使用，使得油田污水中的眾多有害成分都得以被去除，盡可能避免了油田污水的污染問題，有效緩解了石油開采所帶來的環(huán)境問題。