高純二氧化氯在油田回注水處理中的應(yīng)用

來源：http://m.ssygc.com/ 作者：余氯檢測儀 時間：2019-07-11

　　摘 要：勝利油田采出水復(fù)雜多樣，水中亞鐵、硫化物等還原性物質(zhì)較多，對采出水處理穩(wěn)定性和腐蝕造成較大影響，且細(xì)菌容易大量繁殖，其代謝物會堵塞地層，造成地層滲透率降低、吸水能力下降，致使注水壓力升高，影響油田開發(fā)的正常運(yùn)行。ClO2是一種廣譜、高效的殺菌消毒劑，具有很強(qiáng)的氧化性。濱五聯(lián)現(xiàn)場應(yīng)用結(jié)果表明，該設(shè)備用于油田回注水，殺菌效果明顯，可有效去除水中的硫化物、亞鐵離子，且具有一定的解堵作用，噸水處理成本較低，在回注水處理方面有較好的發(fā)展前景。

　　關(guān)鍵詞：二氧化氯;油田回注水;殺菌;腐蝕

　　引 言

　　勝利油田采出水組成復(fù)雜多樣，許多區(qū)塊的水中亞鐵、硫化物等還原性物質(zhì)較多，對采出水處理穩(wěn)定性和腐蝕造成較大影響，造成沿程水質(zhì)不穩(wěn)定，井口水質(zhì)惡化，同時細(xì)菌在注水井近井地帶聚集、繁衍，其代謝物和水中的硫化物會堵塞地層，造成地層滲透率降低、吸水能力下降，致使注水壓力升高，影響油田開發(fā)的正常運(yùn)行[1];另外，含聚水因聚合物的存在，油水乳化嚴(yán)重，常規(guī)殺菌劑效果均不理想。為了緩解上述問題，通常在回注水處理過程中投加一定量殺菌劑，但長期使用一種殺菌劑會使細(xì)菌產(chǎn)生抗藥性，導(dǎo)致處理成本增加、處理效果變差。因此，尋找效果好、不易產(chǎn)生抗藥性的新型殺菌劑用于油田水體的處理已成為油田水處理人員的共識。二氧化氯(ClO2)是幾乎完全以自由基形式存在的氯氧化合物，是強(qiáng)氧化劑，對微生物有較強(qiáng)的殺滅作用。與其他殺菌劑相比較，二氧化氯具有用量少、殺菌快、效果好、適用pH范圍廣、不易產(chǎn)生抗藥性等諸多優(yōu)點(diǎn)。在水處理領(lǐng)域顯示了獨(dú)特的殺菌優(yōu)勢，具有廣闊的應(yīng)用前景。本文系統(tǒng)研究二氧化氯技術(shù)在勝利油田回注水中的預(yù)氧化、殺菌、解堵、聚合物降解等作用，確定該技術(shù)的適用范圍，對于二氧化氯技術(shù)在勝利油田采出水處理中的科學(xué)應(yīng)用具有指導(dǎo)作用。

　　1 二氧化氯作用機(jī)理

　　二氧化氯屬于氧化型殺菌劑，它能與細(xì)菌及其他微生物蛋白質(zhì)中的部分氨 基酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)，使氨基酸分解，進(jìn)而控制微生物蛋白質(zhì)的合成，最終導(dǎo)致細(xì)菌死亡。二氧化氯對細(xì)菌的細(xì)胞壁具有較強(qiáng)的吸附和穿透能力，進(jìn)入細(xì)胞組織內(nèi)部，氧化含巰基的酶，破壞細(xì)菌的再生能力。只要維持水中一定量的余氯，即可起到長期殺菌作用。二氧化氯具有強(qiáng)氧化性，可氧化Fe2+、FeS、H2S等，消除污水中的不穩(wěn)定因素。有關(guān)反應(yīng)如下：

　　8ClO2 + 5H2S + 4H2S →5SO42- + 8Cl- + 18H+

　　9ClO2 + 5FeS + 2H2O →5Fe3+ + 5SO42- + 9Cl-

　　2 二氧化氯技術(shù)在油田回注水的應(yīng)用

　　2012年，RU法高純二氧化氯技術(shù)在濱五聯(lián)開展了現(xiàn)場試驗(yàn)，勝利油田技術(shù)檢測中心對其運(yùn)行效果進(jìn)行了跟蹤監(jiān)測和評價。根據(jù)高純二氧化氯發(fā)生器的工作原理，檢測中心對濱五污水經(jīng)裝置處理前后的SRB菌、腐蝕性指標(biāo)進(jìn)行跟蹤檢測，結(jié)合藥劑投加和設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況，評價該裝置的實(shí)際運(yùn)行效果。

　　濱五聯(lián)污水站處理能力為10000m3/d，采用“重力除油+改性+混凝沉降+壓力過濾”工藝流程，二氧化氯裝置在緩沖罐與外輸提升泵之間。依據(jù)工藝流程，檢測點(diǎn)設(shè)為4個，分別是二氧化氯裝置進(jìn)口、二氧化氯裝置出口、林一注、3#配水間，檢測標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行SY/T 5329-2012《碎屑巖油藏注水水質(zhì)指標(biāo)及分析方法》。

　　2.1 殺菌效果評價

　　在不加殺菌劑的情況下，裝置進(jìn)口SRB菌含量在(250～600)個/mL之間，經(jīng)處理后，裝置出口SRB菌下降為(0.6～25)個/mL之間，殺菌效果可達(dá)到(90～99.76)%，且在注水站和配水間SRB菌含量無明顯上升現(xiàn)象，能夠有效抑制SRB菌的滋生。由測試數(shù)據(jù)可以看出該設(shè)備具有良好的殺菌效果。

　　2.2 腐蝕性評價

　　二氧化氯屬于氧化型殺菌劑，它的加如可能會對管道系統(tǒng)有一定程度的腐蝕。對此，在濱五聯(lián)進(jìn)行了二氧化氯對注水系統(tǒng)的腐蝕性研究實(shí)驗(yàn)。腐蝕性評價采用了現(xiàn)場掛片動態(tài)評價和室內(nèi)靜態(tài)評價兩種方法。現(xiàn)場動態(tài)試驗(yàn)利用現(xiàn)場腐蝕掛片器，在裝置處理后的外輸位置掛入標(biāo)準(zhǔn)腐蝕試片(Q235-A3)，用來測試裝置運(yùn)行期間外輸水的平均腐蝕率。室內(nèi)靜態(tài)評價方法即在現(xiàn)場將各測試點(diǎn)的水樣接入測試瓶，并立即掛入試片，現(xiàn)場密封后在實(shí)驗(yàn)室50℃條件下恒溫7天，該試驗(yàn)主要是用來測試比較裝置處理前后流程各節(jié)點(diǎn)水樣的腐蝕率相對變化趨勢。由裝置處理前后各節(jié)點(diǎn)的腐蝕掛片數(shù)據(jù)可以看出，裝置前后平均腐蝕率雖略有上升，但上升幅度較小，腐蝕無明顯升高現(xiàn)象。結(jié)合裝置運(yùn)行期間的動態(tài)腐蝕掛片數(shù)據(jù)，可以看出，經(jīng)該裝置處理后的外輸水平均腐蝕率保持在標(biāo)準(zhǔn)要求之內(nèi)(不大于0.076mm/a)，滿足注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。由各節(jié)點(diǎn)的掛片形態(tài)看，裝置前水樣有明顯結(jié)垢現(xiàn)象，垢的形態(tài)為較致密的黑色垢，溶于鹽酸，釋放臭雞蛋氣味，空氣中烘干后變?yōu)辄S褐色，由其化學(xué)特性反應(yīng)推斷該垢主要成分為FeS。裝置處理后及后端流程節(jié)點(diǎn)水樣的腐蝕掛片表面較光潔，無垢附著。因此，二氧化氯對設(shè)備及管線的腐蝕可不予考慮。

　　2.3 解堵效果評價

　　為對裝置處理前后水樣變化做較全面的了解，掌握沿程水樣變化規(guī)律，了解裝置的解堵效果，對裝置處理前后各節(jié)點(diǎn)的水樣進(jìn)行了水性全分析，由水性全分析數(shù)據(jù)可以看出，裝置處理前后：①水中離子含量、pH值基本保持穩(wěn)定，無明顯變化。 處理后硫化物由(0.4～0.5)mg/L降為0，但在注水站有小幅度上升。亞鐵含量明顯降低，降低幅度可達(dá)70%，在注水站和配水間有上升趨勢。④二氧化氯含量保持在(0.5～1.0)mg/L之間。根據(jù)濱南采油廠濱五聯(lián)合站現(xiàn)場實(shí)時記錄數(shù)據(jù)和原始資料分析，試驗(yàn)裝置運(yùn)行前，外輸管網(wǎng)水壓0.8 MPa～1.0MPa，輸出流量為110m3/h，裝置運(yùn)行30天后，水壓下降為0.65 MPa ～0.75 MPa，輸出流量達(dá)到130 m3/h ～140 m3/h，通過前后數(shù)據(jù)對比，說明該裝置有較明顯的溶垢解堵效果。由室內(nèi)掛片評價和現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)的變化可以看出，該二氧化氯技術(shù)有一定氧化作用，在二氧化氯含量保持在(0.5～1.0)mg/L之間范圍，能夠與水中低濃度的硫化物反應(yīng)完全，降低硫化物含量，并具有降低亞鐵含量的效果，且對濱五污因FeS結(jié)垢引起的管線堵塞現(xiàn)象有較好的解堵效果。

　　3 經(jīng)濟(jì)效益分析

　　高純二氧化氯發(fā)生器在油田回注水使用過程的運(yùn)行費(fèi)用主要包含原料成本 、電費(fèi)和人員工資3部分。二氧化氯發(fā)生器的原料主要有尿素(按1700元/t計(jì))、固體氯酸鈉(按4000元/t計(jì))和硫酸(按500元/t計(jì))。原料通過反應(yīng)，每生成1g有效氯需要消耗氯酸鈉1.59g、尿素0.15g和硫酸1.47g，生成1g有效氯的原料成本約為0.007元。(該方法采用氯酸鹽為原料、尿素為還原劑在硫酸介質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)，其反應(yīng)式如下：6NaClO3+CO(NH2)2+6H2SO4→6ClO2+6NaH SO4+N2+ CO2 +5H2O。二氧化氯發(fā)生器的成本主要集中在原料部分，每方水的處理成本為0.36元，成本較低。

　　4 結(jié)論

　　(1)二氧化氯殺菌劑能有效地殺滅硫酸鹽還原菌，且殘余二氧化氯的作用效應(yīng)可貫穿于整個注水過程中，可長期使用，滿足回注水中的殺菌要求。(2)二氧化氯在油田回注水中有良好的解堵作用，且不會對腐蝕造成影響，能有效地去除回注水中的硫化物及Fe2+，降低了由于硫化亞鐵的生成而引起的注水管道腐蝕及阻塞問題，并且在去除了還原性物質(zhì)后，有利于保持沿程水質(zhì)的穩(wěn)定性。(3)二氧化氯技術(shù)的運(yùn)行成本較低，約為0.36元/m3，具有較高的殺菌效率。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1] 李家俊，劉玉民，張香文，等.油田回注水中硫酸鹽還原菌對金屬腐蝕的機(jī)理及其防治方法[J].工業(yè)水處理，2007，27(11)：4-7。

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