油田污水處理技術(shù)應用探討

石油化工腐蝕與防護專(zhuān)論200on & Protection in Petrochemical Industry9. ，26(5).21●油田污水處理技術(shù)應用探討傅天安(中國石油化工股份有限公司華東分公司,吉林長(cháng)春130062)摘要:中國石油化工股份有限公司華東分公司采油廠(chǎng)草舍油田污水腐蝕問(wèn)題很?chē)乐?尤其是陶思莊區塊,在其污水進(jìn)158站區分離器后僅三個(gè)多月就發(fā)生穿孔現象,不但增加了運行成本，同時(shí)也嚴重影響了生產(chǎn)的正常運行。草舍油田污水水性復雜,具有較高的礦化度和溫度,C1~ ,S0?-和HCO;等質(zhì)量濃度高,造成腐蝕和結垢嚴重。隨著(zhù)草舍油田CO2驅開(kāi)發(fā)的進(jìn)行,油田采出水的pH值不斷降低,腐蝕更趨嚴重。為從根本上解決腐蝕問(wèn)題，擬對油田污水進(jìn)行改性,提高污水體系pH值至8.5~12. 5,此時(shí)為鐵的鈍化區,鐵的腐蝕較低。關(guān)鍵詞:草含油田污水改性 污水處理 降低腐蝕 提高污水 pH值結垢中圖分類(lèi)號:X74文獻標識碼:B文章編號:1007 -015X(2009)05 -0021 -031草舍油田污水腐蝕現狀酸溶液能提供較強酸溶液多得多的H*,而在酸1.1污水腐蝕現狀性溶液中H*的去極化作用加速了腐蝕的進(jìn)行。中國石油化工股份有限公司華東分公司采油廠(chǎng)草舍油田(以下簡(jiǎn)稱(chēng)草舍油田)每天產(chǎn)污水約2草舍 油田污水改性機理500 m' ,全部輸送到陶思莊站區進(jìn)行環(huán)保注水。但2.1污水改性降低腐蝕機理['隨著(zhù)草舍油田CO2驅油的進(jìn)行，油田產(chǎn)出污水的物如果水的pH值在酸性范圍內，碳鋼表面的.性已經(jīng)發(fā)生了很大變化。由于CO2氣體溶解于水氧化物覆蓋膜則完全溶解，碳鋼表面的pH值下中，導致水體的酸堿度不斷下降，pH值已經(jīng)由降，碳鋼表面和酸性介質(zhì)直接接觸。這時(shí)碳鋼表2004年各單井的7.9~8.5下降到了2008年7月油面上同時(shí)進(jìn)行著(zhù)兩個(gè)去極化反應，即氫去極化和.田混合水的6.0~6.1，污水整體呈現酸性，加劇了酸性溶液中的氧去極化。由于腐蝕產(chǎn)物沒(méi)有保護腐蝕(腐蝕速率從2006年12月的1.6794 mm/a.上作用，碳鋼表面上進(jìn)行的是均勻腐蝕，上述情況升到了2007 年12月的3.0778 mm/a)。實(shí)際上是碳鋼的酸洗過(guò)程。如果水的pH值在中草舍油田污水腐蝕嚴重，腐蝕速率高達性范圍內時(shí)，腐蝕過(guò)程是受氧擴散控制，因而腐3. 0778 mm/a,尤其是點(diǎn)坑蝕更嚴重。試驗發(fā)現，蝕速率不受pH值影響，氫氧化亞鐵由于腐蝕進(jìn)僅僅42d,試樣(厚1.5 mm)就腐蝕掉-伴有行而不斷更換。如果水的pH值在偏堿性范圍內余，且試樣下部比上部腐蝕嚴重得多。時(shí)，碳鋼表面的pH值升高，使Fe2O,轉化為具有為降低腐蝕速率，目前在油井井口向井筒滴鈍化性能的yFe203,腐蝕速率下降。當水的pH加緩蝕劑YD - 506，使用質(zhì)量濃度為50 mg/L,值由5.5~6.5.上升到8.0~9.5時(shí)，鐵的腐蝕電效果很明顯，污水腐蝕速率由3. 0778 mm/a下降位升高0.177V。根據Porubaix的Fe電位-pH值到0. 6008 mm/a,降幅為81.5 %，但腐蝕速率還相圖，當pH值大于8.5時(shí)，無(wú)論有氧還是無(wú)氧在0.6 mm/a以上，仍然需要進(jìn)- -步 加強治理。存在，Fe都處在鈍化區，難以發(fā)生腐蝕。因此只1.2污水腐蝕原因分析為了解草舍油田污水腐蝕原因，尋求解決方要提高pH值使其處于腐蝕鈍化區即可預防腐蝕。當pH值大于13時(shí)，腐蝕速率又會(huì )上升,其案，對污水進(jìn)行了水質(zhì)分析。通過(guò)分析發(fā)現，污原因是碳鋼表面的鈍化膜在濃堿溶液中溶解成可水腐蝕性強的主要原因是CO2驅降低了污水體系中國煤化工: 2009 -06 -os。的pH值，Cl~, so2-，HCO;和Ca2+質(zhì)量濃度增收稿加。HCO;和Ca2+質(zhì)量濃度增加會(huì )導致結垢嚴作者HC N MH G工程師，畢業(yè)于南京大學(xué)地球科字系，2UU5年狄中國白油大學(xué)(華東)石油重,垢下的微環(huán)境會(huì )加劇腐蝕。CO2 和HCO* -構工程專(zhuān)業(yè)本科學(xué)歷，現在中國石油化工股份有限公司華東成弱酸性緩沖體系，在相同的pH值條件下，弱分公司吉林項目部從事油藏儲運現場(chǎng)管理工作?！?2●石油化工腐蝕與防護第26卷溶性的鐵酸鈉( NaFeO2)。。0.50.42.2污水改性后結垢機理分析(2]0.3進(jìn)行污水改性，提高pH值，就要引人0H~0來(lái)提高pH值, Ca2+和Mg2*隨著(zhù)pH值升高逐漸反0.1應成為CaCO3作為污泥沉淀下來(lái)。6.72 7.00 8.00 9.00 10.00 11.00 12.00 13.00污水pH值圖1不同 pH值與腐蝕速率的關(guān)系3污水 改性可行性研究3.1污水改性技術(shù)的 應用[3]從圖1可以看出,污水pH值升高,腐蝕速率中國石油化工化工股份有限公司中原油田分下降。當污水pH值高于9時(shí),腐蝕速率大幅下公司的中原油田( 以下簡(jiǎn)稱(chēng)中原油田)污水腐蝕降,當pH值達到10時(shí),試樣表面已經(jīng)沒(méi)有黃色的相當嚴重，其水質(zhì)屬于高礦化度(60~200 g/L)腐蝕產(chǎn)物覆蓋,只有一些黑色物質(zhì),是由于SRB造酸性水，pH值在5.5~6.5,平均腐蝕速率高達成的。當pH值為12時(shí),腐蝕速率已經(jīng)下降到了3.0 mm/a以上，點(diǎn)蝕高達12 mm/a以上。為切實(shí)0.0492 mm/a。降低腐蝕，中原油田通過(guò)水質(zhì)改性的方法，先后分析說(shuō)明:現場(chǎng)實(shí)測腐蝕速率是對全油田12座污水站進(jìn)行了改造，大大提高了水3. 0778 mm/a,而取現場(chǎng)水樣做室內實(shí)驗,原始水質(zhì)的穩定性，使注人水質(zhì)全面達標(腐蝕速率低樣的腐蝕速率是0. 43598 mm/a,與現場(chǎng)有較大差于0. 076 mm/a),并且有效地抑制了腐蝕和結垢，柜。主要原因是取樣回來(lái)進(jìn)行室內實(shí)驗,不可避免提高了注人性。的曝氧和CO2析出,且室內是常壓,壓力低于現場(chǎng)中原油田污水改性的應用效果明顯，應用很實(shí)際壓力,還有室內監測時(shí)間較短，所以測定腐蝕成功。而從水質(zhì)的描述來(lái)看，和草舍油田的污水速率比現場(chǎng)實(shí)測腐蝕速率要低。在高礦化度、含有硫酸鹽還原菌(SRB)、 低pH .綜合以上試驗可以得出如下結論:在污水pH值、高腐蝕速率和結垢嚴重等方面相似。值為10的環(huán)境下,有少量SRB存在,當pH值提高3.2室內試驗到12時(shí),試樣表面光潔,無(wú)黑色覆蓋物,說(shuō)明在此3.2.1不同 pH值下陶思莊污水的腐蝕速率環(huán)境下SrRB幾乎全部殺死,此時(shí)腐蝕速率已經(jīng)下將試樣(20 號碳鋼)掛人旋轉儀上,控制轉降到0.0492 mm/a,能夠很好地解決腐蝕問(wèn)題。速60 r/min,取草舍油田污水恒溫30 C,在常壓3.2.2污泥產(chǎn)生量及 處理下進(jìn)行試驗。不同污水pH值與腐蝕速率關(guān)系見(jiàn)隨著(zhù)污水改性時(shí)pH值的升高,污泥產(chǎn)生量也圖1。逐漸升高,污泥產(chǎn)生量與pH值的關(guān)系見(jiàn)表1。.表1污泥產(chǎn)生量t與污水pH值的關(guān)系.pH值89112產(chǎn)生污泥量/(g.m-3) .29. 2570. 2169. 65198.921. 75362.7374.4產(chǎn)生污泥量/(kg.d"1)17. 2641.42100. 09117. 35189. 83213. 99220. 90產(chǎn)生污泥量/(t.a"I)6.3015. 1236. 5342.8369. 2978. 1180.63從表1可知，當污水pH值升高到12時(shí),干污再制成以CaO為主的熟石灰,再通過(guò)CaO與水的反泥產(chǎn)生量為362.7 g/m2 ,如每日處理污水500 m3 ,應生成以Ca( 0H)2為主的改性原料重復利用。則一年產(chǎn)生千污泥181. 35 t,通過(guò)壓濾后水的質(zhì)量(3)濃縮后填埋處理。分數約為15 % ,因此濕泥產(chǎn)生量約為208 Va。(4)可以作為洲城(洲城屬于高滲地層,滿(mǎn)足通過(guò)對污泥成分和處理工藝分析,結合其他油污泥調剖條件)的調剖劑。田的成功處理經(jīng)驗,草舍油田可以采用以下方法來(lái)用蜂窩煤添料。中國煤化工處理含油污泥[41:(1)作為鍋爐燃煤的添加料,與煤- -起燒掉,YHCNMH G煤渣可以作為路基添料。草舍油田污水改性劑用量與藥劑和污水pH(2)反應后排出的CaCO,可以通過(guò)烘干或煅燒值關(guān)系很大,調節污水不同pH值時(shí)的成本見(jiàn)表2。第5期傅天安.油田污水處理技術(shù)應用探討表2污水pH值調節到10和12時(shí)的成本合器人口前加人調節劑TA和絮凝劑TB,使污水pH值市價(jià)/調節到pH值調節到 pH值備注和藥劑充分混合均勻,將污水pH值調至10左右,調節劑(元.t-1) =10/(元.m-3)=12/(元●m-3)去除污水中的CO2 ,HCO; ,鐵離子和H2S。NaOH58000. 0464.4. 64(2)混合器出水進(jìn)入一次沉降罐進(jìn)行沉降,污Ca(OH)z7500.002220. 222泥從罐底排到污泥池,再通過(guò)提升泵打進(jìn)壓濾機壓NaCO3 16000.013241. 324溶速慢.成固體濾餅外運。在混合器與--次沉降罐中間和NH3.H20 7500.026152.615不易控制一次沉降罐與二次沉降罐之間監測pH值,檢測從表2可以看出,污水pH值提高到12時(shí)成本pH值經(jīng)過(guò)一次沉降罐的反應后下降程度,保證pH急劇上升,考慮到污水pH值為10時(shí)污水腐蝕速率值在10左右。已經(jīng)下降到了0.0936mm/a,接近行業(yè)標準.(3)二次沉降罐出水進(jìn)入緩沖罐后經(jīng)過(guò)過(guò)濾0.076mm/a的要求,而此時(shí)的腐蝕原因主要是器,在過(guò)濾器出口加人穩定劑TC,殺滅細菌并維持(SRB)造成的,可以再采用加入殺菌劑的方法來(lái)繼水質(zhì)穩定輸送到注水井回注。續降低腐蝕。結合使用成本和易于控制的特點(diǎn)選擇6結論Ca( 0H)2(即石灰乳)和NaOH按照質(zhì)量比為1:1的比例復配使用。此外為加速沉降,還必須使用絮凝(1)草舍油田污水進(jìn)行改性處理是可行的。劑,草舍油田污水改性藥劑綜合成本預測見(jiàn)表3。采用改性處理工藝處理后的污水, pH值大幅度升表3草含油 田污水改性藥劑綜合成本預測高,腐蝕速率大大降低,腐蝕得到了很好的控制。(2)草舍油田污水改性后每立方米污水的干藥劑名稱(chēng)用量/藥劑費用/污泥產(chǎn)生量為362.7 g/m2 ,每天有近1t污泥產(chǎn)生,(元.-1)(kg.m-3)(元.m~3)含油污泥必須要選擇一個(gè)妥當的處理方式。0.0040. 0232(3)草舍油田污水改性成本與調節至不同pH值關(guān)聯(lián)較大。采用復合堿的方法將污水改性的pHCa(OH)20.00350. 0026值定為10,污水改性每噸處理藥劑費用為0.7056絮凝劑120000.030. 36元(不含污泥處理費用),比目前常規水處理的2.2穩定劑160000.02).32~2.6元/m3具有很好的成本優(yōu)勢。計0. 7056參考文獻從表3可以看出,處理污水成本相對較低。目前為防止污水對輸油管道的腐蝕,使用了50 mg/L1 胡盛忠.石油開(kāi)采新技術(shù)及標準規范[M].哈爾濱:地圖出版的緩蝕劑YD - 506,防腐蝕成本0.6元/m3 ,水質(zhì)社, 2004.775改性能夠大幅度降低污水腐蝕速率,甚至停止使用2王德山,黃敏. 廣利油田污水改性研究[J].油田化學(xué),204 ,21緩蝕劑,成本優(yōu)勢很明顯。(2):28-333劉德才，污水改性處理技術(shù)在商河油田污水處理中的應用[J].內蒙古石油,2007 ,1(9):31 -325草舍油田污水改性實(shí)施方案4滕慶勇,姜學(xué)明. 葉俊平流沉淀池在油田污水改性處理工藝中(1)三相分離器出來(lái)的污水進(jìn)人混合器,在混的應用[J].工業(yè)水處理2002.22(5):61 -62Application of Waste Water Treatment Technology for Oil FieldFu Tian'anSINOPEC East China Company ( Changchun , Jilin 130062 )Abstract: The Caoshe Oil Field suffers from severe waste water corrosion, especially Taosizhuang Block. The corrosion failureoccurred and water separator corroded 3 months after the waste water was introduced into the station 158. This not only increased theoperating costs, but also afcted the nomal operation. The complicated properties of Caoshe 0il Field waste water like highmineralit, temperature, Cl-、SO:- and HCO- etc lead to severe corroel中國煤化工lue of production waterbecomes lower with development of CO2 oil displacement, the corrosionTo solve the corrosionproblem, the properties of waste water will be modifed and the pH value ofMYH. C N MH Gratedto8.5-12.5(i.e. Fe passivation zone) to minimize Fe corrosion.Keywords:Caoshe Oil Field, waste water modificatin, waste water treatment, corosion mitiaion, increasing pH value, fouling