油田壓裂返排液處理藥劑篩選

徐 程，郭禮榮，王凱健

(揚州潤達油田化學(xué)試劑有限公司，江蘇 揚州 225261)

目前我國油田采出液的含水率已高達90%以上[1]，具有以下特點：含油量高、懸浮物高、礦化度高、微生物種類多等特點[2-4]。油田采出液化學(xué)處理藥劑可以分為水質(zhì)凈化劑和水質(zhì)穩(wěn)定劑，水質(zhì)凈化劑分為混凝劑與絮凝劑、水質(zhì)改性劑；水質(zhì)穩(wěn)定劑分為緩蝕劑、殺菌劑、阻垢劑、除氧劑、除鐵劑和助劑[5]。

針對東北龍鳳山地區(qū)采出液水質(zhì)特點，選用我司3種絮凝劑、6種助凝劑、5種殺菌劑、3種緩蝕劑來處理采出液并進行藥劑組合優(yōu)化，使得采出液達到回注標準。

1 實驗材料與方法

1.1 實驗材料

廢水：壓裂返排廢液經(jīng)靜置沉淀，上層原油除去后得到的廢液；

絮凝劑：新型無機高分子絮凝劑，既具有聚合鋁鹽特點，又具有聚合鐵鹽的特點；實驗選用KD-11-A、KD-11-B和KD-11-C。

助凝劑： 實驗選用陰離子聚丙烯酰胺(HPAM)：HPAM-1、HPAM-2、HPAM-3；陽離子聚丙烯酰胺(CPAM)：CPAM-1、CPAM-2和CPAM-3。

殺菌劑：廣譜殺菌劑，可有效抑制管道中細菌的生長和繁殖。實驗選用KD-24-1、KD-24-2、KD-24-3和KD-24-4。

緩蝕劑：改性咪唑啉、有機膦酸鹽、表面活性劑、低分子醇類的復(fù)配物。實驗選用KD-32-1、KD-32-2和KD-32-3。

1.2 實驗方法

絮凝實驗：3種絮凝劑和6種助凝劑配合使用，考察同種加藥濃度下廢水中懸浮物的絮凝效果，檢測指標懸浮固體和含油。

殺菌實驗：考察3種殺菌劑對于廢水中硫酸鹽還原菌(SRB)、腐生菌(TGB)、鐵細菌(FB)的殺滅效果，選用100 mg/L、200 mg/L、300 mg/L、400 mg/L和500 mg/L的藥劑投加量。

緩蝕劑：考察3種緩蝕劑對于廢水管線腐蝕的緩解效果，選用30、45和60 mg/L的藥劑投加量，檢測平均腐蝕率。

水質(zhì)分析：Q/SHJS 2419-2017 水處理用絮凝劑技術(shù)要求；SY/T 5329-2012 碎屑巖油藏注水水質(zhì)推薦指標及分析方法。

2 實驗結(jié)果

2.1 絮凝劑和助凝劑的篩選

根據(jù)以往藥劑篩選經(jīng)驗，確定3種絮凝劑的投加濃度為40 mg/L，助凝劑的投加濃度為20 mg/L，實驗結(jié)果如表1所示。

表1 污水絮凝實驗結(jié)果Table 1 Sewage flocculation experiment result

根據(jù)廢水絮凝實驗結(jié)果可知，KD-11-C絮凝劑的效果明顯優(yōu)于KD-11-A與KD-B；HPAM-2、HPAM-3、CPAM-1助凝劑與KD-11-C絮凝劑的效果明顯優(yōu)于其他實驗組。

絮凝劑與助凝劑的篩選實驗結(jié)果表明絮凝劑KD-11-C與助凝劑HPAM-2、HPAM-3、CPAM-1的組合能去除廢水中的部分懸浮物，但是壓裂液中的膠狀物及其他有機物阻礙絮凝劑的絮凝效果。通過投加0.08% 的破膠劑，再次對比助凝劑HPAM-2、HPAM-3、CPAM-1與絮凝劑KD-11-C的組合，實驗結(jié)果如表2所示。

表2 絮凝實驗優(yōu)化Table 2 Optimization of flocculation experiment

通過投加0.08% 的破膠劑最終確定絮凝劑KD-11-C與助凝劑CPAM-1的絮凝效果最佳，廢水的懸浮物去除率達到92.48%；含油量去除率達到96.03%。

2.2 殺菌劑的篩選

選用公司開發(fā)的廣譜殺菌劑KD-24-1、KD-24-2、KD-24-3和KD-24-4，考察藥劑100 mg/L、200 mg/L、300 mg/L、400 mg/L和500 mg/L投加量下對廢水中鐵細菌(FB)、腐生菌(TGB)和硫酸鹽還原菌(SRB)的殺滅效果。實驗結(jié)果如表3所示。

表3 殺菌實驗結(jié)果Table 3 Results of the sterilization experiment

對于SRB細菌而言殺菌劑KD-24-3效果最佳，最佳藥劑投加濃度為200 mg/L；對于TGB細菌而言殺菌劑KD-24-2和KD-24-3效果最佳，最佳藥劑投加濃度均為300 mg/L；對于FB細菌而言殺菌劑KD-24-1效果最佳，最佳藥劑投加濃度為100 mg/L，殺菌劑KD-24-2、KD-24-3和KD-24-4在200 mg/L也全部殺滅FB細菌?？紤]到藥劑適應(yīng)性，對于該廢水選用KD-24-2和KD-24-3，藥劑投加濃度為300 mg/L。

2.3 緩蝕劑的篩選

通過選擇公司生產(chǎn)的3種緩蝕劑，設(shè)定30 mg/L、45 mg/L和60 mg/L藥劑投加濃度來確定緩蝕劑和藥劑投加濃度，試片表面積為12.52 cm2、掛片時間為7 d、試片材質(zhì)密度為 6.464 g/cm3，實驗結(jié)果如圖1所示。

圖1 平均緩蝕率Fig.1 Average corrosion inhibition rate

從圖1可知，KD-32-3在投加45 mg/L時取得效果最佳。KD-32-1隨加藥濃度的增加，平均腐蝕率逐步下降。KD-32-2和KD-32-3則在處理效果上出現(xiàn)相反的現(xiàn)象，KD-32-2在 45 mg/L的投加量下平均腐蝕率達到最高點，KD-32-3在 45 mg/L的投加量下平均腐蝕率達到最低點，緩蝕劑中某些成分在不同濃度下對于廢水腐蝕管道起到不同作用。

2 結(jié) 論

對于東北龍鳳山區(qū)塊采出液的性質(zhì)研究，發(fā)現(xiàn)絮凝劑KD-11-C與助凝劑CPAM-1的絮凝效果最佳，懸浮物去除率達到92.48%；含油量去除率達到96.03%；殺菌劑KD-24-2和KD-24-3，在投加濃度為300 mg/L，對廢水中的FB、TGB、SRB細菌都取得完全殺滅的效果；緩蝕劑KD-32-3在45 mg/L的投加量下，管道的平均腐蝕率最低點。