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油田污水常用阻垢剂的研究进展
【摘要】伴随着油田开发进程，油田废水产生量日益增加，严重的污染了自身及周边环境，需采取相关技术对其进行处理，本文探讨了不同油田化学剂在油田污水处理过程中的相关应用。在油田生产中，地下储层、采油井井筒、地面油气集输系统内均可能产生无机盐结垢。油气集输系统和采油系统的结垢问题是我国各油田普遍存在的问题，油田水结垢给油田正常生产带来的危害十分巨大，因此结构问题已越来越引起人们的关注。最有效的方法就是投加化学阻垢剂。聚合物阻垢剂以其优异的阻垢性能、低毒、用量少、良好的溶限效应和协同效应等优点。希望本研究结果能对油田污水阻垢剂的研究进展起到一定积极的影响。
【关键词】阻垢剂 采出水 钻井油田污水
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The research progress of oil field wastewater
commonly used scale inhibitors
【 abstract 】 with the process of oilfield development, oil field wastewater quantity increased, the serious pollution itself and the surrounding environment, need to take to deal with its related technologies, this paper discusses the different oilfield chemicals in the process of oilfield sewage treatment related applications. In oil field production, the underground reservoir, the failure of the shaft and the surface oil and gas gathering and transferring system are likely to produce inorganic salt scaling. Scale formation of oil and gas gathering system and production system is a universal problem from oil fields in our country, the scale to the normal production of oil field water in oilfield damage is very large, so the problem of structure has increasingly aroused people's concern. The most effective method is to add chemical scale inhibitor. Polymer scale inhibitors, with its excellent anti-scaling property, low toxicity, less dosage, good solubility limit effect and advantages of synergistic effect. Hope that the results of this study is to research progress of scale inhibitor for oil field wastewater and played a positive effect.
【 key words 】 scale inhibitors produced water drilling oil field wastewater
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目 录
1 概 述 ...................................................................................................................................... 5
1.1 结垢在油田污水处理中的危害 .............................................................................. 5 1.2 阻垢剂在油田污水处理中的作用及意义 .............................................................. 7 1.3 阻垢剂的发展历程 .................................................................................................. 8 2 阻垢剂作用机理及类型 ...................................................................................................... 10
2.1 阻垢剂的作用机理 ................................................................................................ 10
2.1.1 螯合增溶作用 ........................................................................................... 10 2.1.2 阈值效应 ................................................................................................... 10 2.1.3 晶格畸变作用 ........................................................................................... 10 2.1.4 凝聚与随后的分散作用 ........................................................................... 10 2.1.5 再生-自解脱膜假说.................................................................................. 10 2.1.6 双电层作用机理 ....................................................................................... 11 2.2 油田常用阻垢剂的类型 ........................................................................................ 11
2.2.1天然分散剂 ................................................................................................ 11 2.2.2有机膦系列阻垢剂 .................................................................................... 11 2.2.3 有机膦酸盐阻垢剂 ................................................................................... 11 2.2.4 聚羧酸类阻垢分散剂 ............................................................................... 13 2.2.5 低分子聚合物 ........................................................................................... 14 2.2.6 天然改性高分子 ....................................................................................... 14 2.3 小结 ........................................................................................................................ 16 3 影响阻垢剂效果的主要因素 .............................................................................................. 17
3.1 浓度对阻垢剂性能的影响 .................................................................................... 17 3.2 浊度对阻垢剂分散效果的影响 ............................................................................ 18 3.3 水中的离子对阻垢效果的影响 ............................................................................ 19
3.3.1铁离子对阻垢分散效果的影响 ................................................................ 19 3.3.2钙离子对阻垢分散效果的影响 ................................................................ 20 3.3.3碱度对阻垢分散效果的影响 .................................................................... 20 3.4 其他水处理药剂对阻垢剂阻垢效果的影响 ........................................................ 22
3.4.1杀菌剂对阻垢剂阻垢分散效果的影响 .................................................... 22 3.4.2 缓蚀剂对阻垢剂阻垢分散效果的影响 ................................................... 23 3.5 小结 ........................................................................................................................ 23 4 阻垢剂存在的问题及发展趋势 .......................................................................................... 25
4.1 阻垢剂存在的问题 ................................................................................................ 25
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4.2 阻垢剂的发展趋势 ................................................................................................ 25
4.2.1 阻垢缓蚀剂 ............................................................................................... 26 4.2.2 阻垢分散剂 ............................................................................................... 26 4.2.3共聚物阻垢分散剂 .................................................................................... 27 4.2.4 含磷共聚物分散剂 ................................................................................... 29 4.3 阻垢剂的发展建议 ................................................................................................ 29 5 结 论 .................................................................................................................................... 30 参考文献 .................................................................................................................................. 31 致 谢 .................................................................................................................................. 34
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1 概 述
1.1 结垢在油田污水处理中的危害
随着油田开采的日益发展，石油开采逐步进入高水阶段，油田生产管线以及其他的用水系统出现大面积结垢，已经成为大家所关注的问题。因此所引起的管道堵塞，流通截面积减少已经严重影响生产的经济效益，大大增加了作业难度，严重者使油井报废。结垢有不同形式，主要包括碳酸盐和硫酸盐以及其他少量盐类。油田进入中后开采期， 油气产量受到限制，相关的助产方式得以应用。注水开发是目前比较普遍采用的方式， 在提高了采收率的同时。许多助剂也被大量利用，致使采出水含量不断增加、成分也变得更加复杂，因此伴随着聚合物驱油技术的日益成熟，油田采出水中含大量的高分子聚合物，进一步加大了污水处理难度。对于油田采出水，一般会经过多道处理工序后被用于回注利用，如果处理不达标，可导致渗油口堵塞、管线腐蚀结垢、注水压力升高等问题。对于钻井污水而言。其成分也十分复杂，大致包括钻井液、洗井液等。其它油田污水类型主要包含有油污泥堆放处的生活污水、洗涤设备产生的污水、油田地表径流天然雨水、渗滤水以及因事故泄露和排放引起的污染水体等。因此，油田化学剂的应用贯穿于油气勘探开发过程。其产品类型众多、性质差异大，用量大，具有特殊作用效果。污水中的一些天然的杂质和化学添加剂等，如可溶性盐类、固体颗粒重金属、悬浮的乳化油、硫化氢等。以及外界注入地层的酸类、润滑剂、杀菌剂、除氧剂、防垢剂等会造成堵塞、管线腐蚀，而且外排亦造成污染。
随着近年来研究和发展，其在油田污水处理中研究和运用起着重要作用。油田污水结垢是油田在生产过程中不可避免的问题，它伴随着油田产出水量增加而更突出。结垢带来的问题严重影响了油井的生产，因此加强对阻垢的研究可以很好地避免或减小石油工业的损失，并且带来一定的经济效益。油田开发到中后期，注水量增加，原油含水量增多，水质日益复杂，原油质量变重变差，垢的成分也由单一变为复杂，原油处理条件也变得更为苛刻。水中除CaCO3、CaSO4、SrSO4、BaSO4垢外，还有 FeS、MgCO3、MgSO4、Mg（OH）2、Ca3PO4、SiO2等垢，设备和管线的结垢问题日益突出，已严重影响装置的正常操作和企业的经济效益，结垢严重时还会造成管道或设备的堵塞，迫使停产除垢，这不仅缩短了装置的运行周期，还可能给装置的安全生产带来隐患［1］。大庆外围低渗透油田的开发已越来越受到关注，在外围油田生产过程中，由于长期注水采油(有的驱块注入水质属高矿化度、高硬度)使得油田注水井、油井井筒、地层、地面集输系统均出现了不同程度的结垢，由于外围油田储层渗透率低，地层结垢是造成地层伤害的主要原因之一。即大庆外围低渗透油田的实际生产中，面临着一个较严峻的问题就是“垢困扰”，这种“垢困扰”主要表现为结垢程度愈来愈严重、结垢速度愈来愈快(如部分油水井酸洗周期已经达到30～50天)、结垢波及范围愈来愈大(如采油七厂、八厂、十厂、榆树林油田部分区块结垢面积已经达到了50%左右)、垢成分愈来愈复杂。目前，
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