高純二氧化氯在油田回注水處理中的應用

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

　　摘 要：勝利油田采出水復雜多樣，水中亞鐵、硫化物等還原性物質較多，對采出水處理穩定性和腐蝕造成較大影響，且細菌容易大量繁殖，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，影響油田開發的正常運行。ClO2是一種廣譜、高效的殺菌消毒劑，具有很強的氧化性。濱五聯現場應用結果表明，該設備用于油田回注水，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展前景。

　　關鍵詞：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雜多樣，許多區塊的水中亞鐵、硫化物等還原性物質較多，對采出水處理穩定性和腐蝕造成較大影響，造成沿程水質不穩定，井口水質惡化，同時細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，影響油田開發的正常運行[1];另外，含聚水因聚合物的存在，油水乳化嚴重，常規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菌產生抗藥性，導致處理成本增加、處理效果變差。因此，尋找效果好、不易產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，是強氧化劑，對微生物有較強的殺滅作用。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、不易產生抗藥性等諸多優點。在水處理領域顯示了獨特的殺菌優勢，具有廣闊的應用前景。本文系統研究二氧化氯技術在勝利油田回注水中的預氧化、殺菌、解堵、聚合物降解等作用，確定該技術的適用范圍，對于二氧化氯技術在勝利油田采出水處理中的科學應用具有指導作用。

　　1 二氧化氯作用機理

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

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

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

　　2 二氧化氯技術在油田回注水的應用

　　2012年，RU法高純二氧化氯技術在濱五聯開展了現場試驗，勝利油田技術檢測中心對其運行效果進行了跟蹤監測和評價。根據高純二氧化氯發生器的工作原理，檢測中心對濱五污水經裝置處理前后的SRB菌、腐蝕性指標進行跟蹤檢測，結合藥劑投加和設備運轉情況，評價該裝置的實際運行效果。

　　濱五聯污水站處理能力為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。依據工藝流程，檢測點設為4個，分別是二氧化氯裝置進口、二氧化氯裝置出口、林一注、3#配水間，檢測標準執行SY/T 5329-2012《碎屑巖油藏注水水質指標及分析方法》。

　　2.1 殺菌效果評價

　　在不加殺菌劑的情況下，裝置進口SRB菌含量在(250～600)個/mL之間，經處理后，裝置出口SRB菌下降為(0.6～25)個/mL之間，殺菌效果可達到(90～99.76)%，且在注水站和配水間SRB菌含量無明顯上升現象，能夠有效抑制SRB菌的滋生。由測試數據可以看出該設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有一定程度的腐蝕。對此，在濱五聯進行了二氧化氯對注水系統的腐蝕性研究實驗。腐蝕性評價采用了現場掛片動態評價和室內靜態評價兩種方法。現場動態試驗利用現場腐蝕掛片器，在裝置處理后的外輸位置掛入標準腐蝕試片(Q235-A3)，用來測試裝置運行期間外輸水的平均腐蝕率。室內靜態評價方法即在現場將各測試點的水樣接入測試瓶，并立即掛入試片，現場密封后在實驗室50℃條件下恒溫7天，該試驗主要是用來測試比較裝置處理前后流程各節點水樣的腐蝕率相對變化趨勢。由裝置處理前后各節點的腐蝕掛片數據可以看出，裝置前后平均腐蝕率雖略有上升，但上升幅度較小，腐蝕無明顯升高現象。結合裝置運行期間的動態腐蝕掛片數據，可以看出，經該裝置處理后的外輸水平均腐蝕率保持在標準要求之內(不大于0.076mm/a)，滿足注水水質標準。由各節點的掛片形態看，裝置前水樣有明顯結垢現象，垢的形態為較致密的黑色垢，溶于鹽酸，釋放臭雞蛋氣味，空氣中烘干后變為黃褐色，由其化學特性反應推斷該垢主要成分為FeS。裝置處理后及后端流程節點水樣的腐蝕掛片表面較光潔，無垢附著。因此，二氧化氯對設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律，了解裝置的解堵效果，對裝置處理前后各節點的水樣進行了水性全分析，由水性全分析數據可以看出，裝置處理前后：①水中離子含量、pH值基本保持穩定，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。根據濱南采油廠濱五聯合站現場實時記錄數據和原始資料分析，試驗裝置運行前，外輸管網水壓0.8 MPa～1.0MPa，輸出流量為110m3/h，裝置運行30天后，水壓下降為0.65 MPa ～0.75 MPa，輸出流量達到130 m3/h ～140 m3/h，通過前后數據對比，說明該裝置有較明顯的溶垢解堵效果。由室內掛片評價和現場生產數據的變化可以看出，該二氧化氯技術有一定氧化作用，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結垢引起的管線堵塞現象有較好的解堵效果。

　　3 經濟效益分析

　　高純二氧化氯發生器在油田回注水使用過程的運行費用主要包含原料成本 、電費和人員工資3部分。二氧化氯發生器的原料主要有尿素(按1700元/t計)、固體氯酸鈉(按4000元/t計)和硫酸(按500元/t計)。原料通過反應，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進行反應，其反應式如下：6NaClO3+CO(NH2)2+6H2SO4→6ClO2+6NaH SO4+N2+ CO2 +5H2O。二氧化氯發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后，有利于保持沿程水質的穩定性。(3)二氧化氯技術的運行成本較低，約為0.36元/m3，具有較高的殺菌效率。

　　參考文獻

　　[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理及其防治方法[J].工業水處理，2007，27(11)：4-7。

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