油田进入中后期开发阶段，大多数采用注水方式开发，由此产生大量的采油污水，不仅对环境带来了很大的污染，同时产生的结垢、堵塞问题增加了原油运输中的风险。以长庆 X 区块低渗透油藏主力油层采油污水为研究对象，采用现场试验的方法，对油田常用的缓蚀剂、阻垢剂、杀菌剂开展了单一药剂、复配药剂效果评价。结果表明：当药剂质量浓度为 100 mg·L-1时，HS-3 腐蚀速率最低，缓蚀效果最好；当药剂质量浓度为 40 时，ZG-3、ZG-4 阻垢率最高，阻垢效果最好；6 种杀菌剂的杀菌效果均很高；复配后缓蚀效果、杀菌效果变化不大，但对阻垢效果具有极大的抑制作用，建议在使用过程中，阻垢剂与缓蚀剂、杀菌剂复配应当分开，两者保持一定的时间差，通过对缓蚀率、阻垢率、杀菌率的综合分析，认为当 ρ(ZG-3)= 40 mg·L-1、ρ(HS-3)=100 mg·L-1、ρ(SJ-4)=100 mg·L-1 时污水处理效果最好，清水系统建议药剂配方为 ρ(ZG-3)= 40 mg·L-1、ρ(SJ-4)=100 mg·L-1。
关 键 词：
采油污水；阻垢剂；缓蚀剂；污水处理
油田开发进入中后期阶段，大多数采用注水方式开发，该方式可以提高采收率，但是产生的采油污水外排会导致环境污染，同时其具有矿化度高、成垢离子（Mg2+、HCO3-、Ca2+等）含量高的特点，易导致运输管道结垢、腐蚀，尤其对于低渗油田而言，本身地层孔隙度、渗透率低，大量的注水开采导致了采油污水的大量产生，因此对采油污水的处理提出了新的考验。目前常用的处理方法包括：重力沉降法、吸附法、粗粒化法等物理方法；化学混凝法、电解法等化学方法；厌氧法、好氧法等生物方法。物理方法常应用于采油污水处理的第一阶段，生物方法目前国内处于试验阶段且价格昂贵，因此化学方法更具有适用性，而采油污水用化学方法处理的关键在于处理药剂的研发，包括絮凝剂、缓蚀剂、阻垢剂、杀菌剂。
单一药剂在使用过程中具有操作重复、设备繁杂、成本增高的特点，而多功能复配药剂可以很好地利用不同药剂之间的协同促进功能，可以最大限度地利用单一药剂效能，避免了大量使用的浪费，同时简化操作流程，减少设备，节约时间与成本。
本文首先对单一缓蚀剂、阻垢剂、杀菌剂进行效果评价，明确每种单一药剂最佳效果。在单一药剂效果评价的基础上，进行复配研究，通过对不同比例处理药剂效果分析，明确复配药剂的复配比例，为多功能复配药剂的研发提供参考。
1 方法及材料
1.1 设备与试剂
SPX 恒温箱，上海琅轩试验设备有限公司；CP114 电子天平，上海奥豪斯仪器有限公司；具塞比色管，江苏泰兴市博美医疗器械厂；量筒，江苏泰兴市博美医疗器械厂；移液管，江苏泰兴市博美医疗器械厂；A3 钢，山东省信阳县茂鑫科技有限公司；TCB 细菌测试瓶，北京华兴化学试验厂；Cacl2，天津市红岩化学试剂厂；缓蚀剂，山东淮霆化工有限公司；阻垢剂，北京格瑞朗化工科技有限公司；杀菌剂，济南铭心化工科技有限公司。
1.2 实验方法
腐蚀速率、缓蚀率采用常压室内动态法测定。杀菌率测量采用绝迹稀释法，将样品注水到测试瓶（TCB、SRB、FB）中，培养一段时间后，计算样品中细菌的数据。
2 结果及分析
2.1 单一药剂效果评价共采用 3 种缓蚀剂（HS-1、HS-2、HS-3）分别在药剂质量浓度 60、80、100 mg·L-1时进行缓蚀剂效果评价，结果如图 1 所示。
结果表明，在同一药剂质量浓度下，HS-3 腐蚀速率最小，缓蚀效果最好；HS-1 腐蚀速率最快，缓蚀效果最差，如药剂质量浓度为 80 mg·L-1，HS-1 腐蚀速率为 0.087mm·a-1，HS-2腐 蚀 速 率 为 0.065 mm·a-1 ， HS-3 腐 蚀 速 率 为0.018。同一类缓蚀剂腐蚀速率是变慢的，缓蚀效果增大，当随着质量浓度增加的时候，HS-1 腐蚀速率由 0.092 mm·a-1降到 0.061 mm·a-1，HS-2 腐蚀速率由0.083 mm·a-1 降到 0.056 mm·a-1，HS-3 腐蚀速率由0.071 mm·a-1降到 0.013 mm·a-1。共采用 8 种阻垢剂（ZG-1～ZG-8）分别在药剂质量浓度 20、30、40 mg·L-1时进行阻垢剂效果评价，结果如图 2 所示。
由图 2 可知，在同一药剂质 量浓度下，ZG-3、ZG-4 阻垢效果最好，如药剂质量浓度为 30 mg·L-1，清水阻垢率为 12.3%，ZG-1 阻垢率为 18.7%，ZG-2 阻垢率为 28.6%，ZG-3 阻垢率为74.3%，ZG-4 阻垢率为 66.8%，ZG-5 阻垢率为 30.2%，ZG-6 阻垢率为 40.6%，ZG-7 阻垢率 30.5%，ZG-8阻垢率为 38.7%；在同一类型阻垢剂下，40 mg·L-1药剂质量浓度阻垢效果最好，阻垢率最大，如 ZG-3在药剂质量浓度为 40 mg·L-1时阻垢率为 78.9%，药剂质量浓度为 30 mg·L-1时阻垢率为 74.3%，药剂质 量浓度为 20 mg·L-1时阻垢率为 62.5%。共采用 6 种杀菌剂（SJ-1～SJ-6）分别在药剂质 量浓度 50、100 mg·L-1时进行杀菌剂效果评价，结果如图 3 所示。
硫酸盐还原菌产生常伴随黑色沉淀的生成，腐生菌产生常伴随着黄色沉淀产生，铁细菌产生伴随着棕红色沉淀产生。结果表明，在研究区内杀菌剂效果较好，杀菌率均＞80%，但该结果与样本本身细菌含量不高也有关系。
2.2 复配药剂效果评价在单一效果研究的基础上，选取缓蚀剂 HS-3、阻垢剂 ZG-3、ZG-4 及杀菌剂 SJ-4 进行复配效果研究。其中缓蚀剂 HS-3 药剂质量浓度为 100 mg·L-1，阻垢剂 ZG-3、ZG-4 药剂质量浓度为 40、60 mg·L-1，杀菌剂 SJ-4 药剂质量浓度为 100 mg·L-1。
不同药剂质量浓度下不同类型药剂复配药剂效果如表 1 所示。由表 1 可以看出，当阻垢剂、缓蚀剂、杀菌剂复配的时候，其腐蚀速率、缓蚀率变化不大，腐蚀速率介于 0.014～0.022 mm·a-1，缓蚀率介于 89.27%～92.99%，说明复配后对采油污水缓蚀效果影响不大，与单独使用缓蚀剂效果相差不大。当阻垢剂、缓蚀剂、杀菌剂复配的时候，其 结 垢 量 、 阻 垢 率 变 化 较 大 ， 结 垢 量 介 于23.39～86.78 mg·L-1，阻垢率介于 42.75%～69.36%；单独使用 ZG-3、ZG-4，药剂质量浓度为 40 mg·L-1 时，阻垢率为 78.9%、75.8%；当复配后阻垢率均小 于 70%，说明复配对阻垢剂具有抑制作用。复配后处理药剂对杀菌效果影响不大，普遍大于 90%。
通过对缓蚀率、阻垢率、杀菌率的综合分析，认 为 ρ(ZG-3)=40 mg·L-1 、 ρ(HS-3)=100 mg·L-1 、 ρ(SJ-4)=100 mg·L-1时，平均腐蚀速率最小，缓蚀效果最佳，结垢量最小，阻垢率最大，杀菌效果较好，满足行业标准。同时建议阻垢剂不可与缓蚀剂、杀菌剂混合使用，应当单独使用，且两者使用应该具有时间间隔。
除开展污水系统效果评价外，还开展清水系统效果评价，选取 ZG-3 及 SJ-4 作为药剂进行复配研究，清水系统下 结 垢 量 介 于 1.77~3.85 mg·L-1 ， 阻 垢 率 介 于41.75%～69.63%，杀菌率为 100%，其效果远高于污水系统使用效果。当 ZG-3 质量浓度由 40 mg·L-1提高到 100 mg·L-1，结垢量由 1.77 mg·L-1 升高到3.85 mg·L-1，阻垢率由 69.36%降到 43.26%，说明随着 ZG-3 阻垢剂质量浓度的增加，结垢量是增加，阻垢率是降低，阻垢效果是变差，因此针对清水系统 建 议 药 剂 配 方为 ρ(ZG-3)= 40 mg·L-1、ρ(SJ-4)=100 mg·L-1。
3 结 论
1）开展单一药剂效果评价：在同一药剂质量浓度下，HS-3 腐蚀速率最快，缓蚀效果最差，HS-1腐蚀速率最小，缓蚀效果最好；随着质量浓度增加，同一类缓蚀剂腐蚀速率是变小的，缓蚀效果增大，当药剂质量浓度为 100 mg·L-1时，HS-3 腐蚀速率最低，缓蚀效果最好；当药剂质量浓度为 40 mg·L-1 时，ZG-3、ZG-4 阻垢率最高，阻垢效果最好；6 种杀菌剂的杀菌效果均很好。
2）开展复配药剂效果评价：复配后缓蚀效果、杀菌效果影响不大，但对阻垢效果具有极大的抑制作用，因此在使用过程中，阻垢剂与缓蚀剂、杀菌剂复配应当分开，两者保持一定的时间差。通过对缓 蚀 率 、阻 垢 率 、 杀 菌 率 的 综 合 分 析 ，认 为ρ(ZG-3)=40 mg·L-1、ρ(HS-3)=100 mg·L-1、ρ(SJ-4)=100mg·L-1 时，采油污水处理效果最好；清水系统建议药剂配方为 ρ(ZG-3)= 40 mg·L-1、ρ(SJ-4)=100 mg·L-1。
原标题：低渗透油田采油污水处理药剂研发
原作者：封 强
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