油田污水处理技术应用探讨

石油化工腐蚀与防护专论200on & Protection in Petrochemical Industry9. ，26(5).21●油田污水处理技术应用探讨傅天安(中国石油化工股份有限公司华东分公司,吉林长春130062)摘要:中国石油化工股份有限公司华东分公司采油厂草舍油田污水腐蚀问题很严重,尤其是陶思庄区块,在其污水进158站区分离器后仅三个多月就发生穿孔现象,不但增加了运行成本，同时也严重影响了生产的正常运行。草舍油田污水水性复杂,具有较高的矿化度和温度,C1~ ,S0?-和HCO;等质量浓度高,造成腐蚀和结垢严重。随着草舍油田CO2驱开发的进行,油田采出水的pH值不断降低,腐蚀更趋严重。为从根本上解决腐蚀问题，拟对油田污水进行改性,提高污水体系pH值至8.5~12. 5,此时为铁的钝化区,铁的腐蚀较低。关键词:草含油田污水改性 污水处理 降低腐蚀 提高污水 pH值结垢中图分类号:X74文献标识码:B文章编号:1007 -015X(2009)05 -0021 -031草舍油田污水腐蚀现状酸溶液能提供较强酸溶液多得多的H*,而在酸1.1污水腐蚀现状性溶液中H*的去极化作用加速了腐蚀的进行。中国石油化工股份有限公司华东分公司采油厂草舍油田(以下简称草舍油田)每天产污水约2草舍 油田污水改性机理500 m' ,全部输送到陶思庄站区进行环保注水。但2.1污水改性降低腐蚀机理['随着草舍油田CO2驱油的进行，油田产出污水的物如果水的pH值在酸性范围内，碳钢表面的.性已经发生了很大变化。由于CO2气体溶解于水氧化物覆盖膜则完全溶解，碳钢表面的pH值下中，导致水体的酸碱度不断下降，pH值已经由降，碳钢表面和酸性介质直接接触。这时碳钢表2004年各单井的7.9~8.5下降到了2008年7月油面上同时进行着两个去极化反应，即氢去极化和.田混合水的6.0~6.1，污水整体呈现酸性，加剧了酸性溶液中的氧去极化。由于腐蚀产物没有保护腐蚀(腐蚀速率从2006年12月的1.6794 mm/a.上作用，碳钢表面上进行的是均匀腐蚀，上述情况升到了2007 年12月的3.0778 mm/a)。实际上是碳钢的酸洗过程。如果水的pH值在中草舍油田污水腐蚀严重，腐蚀速率高达性范围内时，腐蚀过程是受氧扩散控制，因而腐3. 0778 mm/a,尤其是点坑蚀更严重。试验发现，蚀速率不受pH值影响，氢氧化亚铁由于腐蚀进仅仅42d,试样(厚1.5 mm)就腐蚀掉-伴有行而不断更换。如果水的pH值在偏碱性范围内余，且试样下部比上部腐蚀严重得多。时，碳钢表面的pH值升高，使Fe2O,转化为具有为降低腐蚀速率，目前在油井井口向井筒滴钝化性能的yFe203,腐蚀速率下降。当水的pH加缓蚀剂YD - 506，使用质量浓度为50 mg/L,值由5.5~6.5.上升到8.0~9.5时，铁的腐蚀电效果很明显，污水腐蚀速率由3. 0778 mm/a下降位升高0.177V。根据Porubaix的Fe电位-pH值到0. 6008 mm/a,降幅为81.5 %，但腐蚀速率还相图，当pH值大于8.5时，无论有氧还是无氧在0.6 mm/a以上，仍然需要进- -步 加强治理。存在，Fe都处在钝化区，难以发生腐蚀。因此只1.2污水腐蚀原因分析为了解草舍油田污水腐蚀原因，寻求解决方要提高pH值使其处于腐蚀钝化区即可预防腐蚀。当pH值大于13时，腐蚀速率又会上升,其案，对污水进行了水质分析。通过分析发现，污原因是碳钢表面的钝化膜在浓碱溶液中溶解成可水腐蚀性强的主要原因是CO2驱降低了污水体系中国煤化工: 2009 -06 -os。的pH值，Cl~, so2-，HCO;和Ca2+质量浓度增收稿加。HCO;和Ca2+质量浓度增加会导致结垢严作者HC N MH G工程师，毕业于南京大学地球科字系，2UU5年狄中国白油大学(华东)石油重,垢下的微环境会加剧腐蚀。CO2 和HCO* -构工程专业本科学历，现在中国石油化工股份有限公司华东成弱酸性缓冲体系，在相同的pH值条件下，弱分公司吉林项目部从事油藏储运现场管理工作。●22●石油化工腐蚀与防护第26卷溶性的铁酸钠( NaFeO2)。。0.50.42.2污水改性后结垢机理分析(2]0.3进行污水改性，提高pH值，就要引人0H~0来提高pH值, Ca2+和Mg2*随着pH值升高逐渐反0.1应成为CaCO3作为污泥沉淀下来。6.72 7.00 8.00 9.00 10.00 11.00 12.00 13.00污水pH值图1不同 pH值与腐蚀速率的关系3污水 改性可行性研究3.1污水改性技术的 应用[3]从图1可以看出,污水pH值升高,腐蚀速率中国石油化工化工股份有限公司中原油田分下降。当污水pH值高于9时,腐蚀速率大幅下公司的中原油田( 以下简称中原油田)污水腐蚀降,当pH值达到10时,试样表面已经没有黄色的相当严重，其水质属于高矿化度(60~200 g/L)腐蚀产物覆盖,只有一些黑色物质,是由于SRB造酸性水，pH值在5.5~6.5,平均腐蚀速率高达成的。当pH值为12时,腐蚀速率已经下降到了3.0 mm/a以上，点蚀高达12 mm/a以上。为切实0.0492 mm/a。降低腐蚀，中原油田通过水质改性的方法，先后分析说明:现场实测腐蚀速率是对全油田12座污水站进行了改造，大大提高了水3. 0778 mm/a,而取现场水样做室内实验,原始水质的稳定性，使注人水质全面达标(腐蚀速率低样的腐蚀速率是0. 43598 mm/a,与现场有较大差于0. 076 mm/a),并且有效地抑制了腐蚀和结垢，柜。主要原因是取样回来进行室内实验,不可避免提高了注人性。的曝氧和CO2析出,且室内是常压,压力低于现场中原油田污水改性的应用效果明显，应用很实际压力,还有室内监测时间较短，所以测定腐蚀成功。而从水质的描述来看，和草舍油田的污水速率比现场实测腐蚀速率要低。在高矿化度、含有硫酸盐还原菌(SRB)、 低pH .综合以上试验可以得出如下结论:在污水pH值、高腐蚀速率和结垢严重等方面相似。值为10的环境下,有少量SRB存在,当pH值提高3.2室内试验到12时,试样表面光洁,无黑色覆盖物,说明在此3.2.1不同 pH值下陶思庄污水的腐蚀速率环境下SrRB几乎全部杀死,此时腐蚀速率已经下将试样(20 号碳钢)挂人旋转仪上,控制转降到0.0492 mm/a,能够很好地解决腐蚀问题。速60 r/min,取草舍油田污水恒温30 C,在常压3.2.2污泥产生量及 处理下进行试验。不同污水pH值与腐蚀速率关系见随着污水改性时pH值的升高,污泥产生量也图1。逐渐升高,污泥产生量与pH值的关系见表1。.表1污泥产生量t与污水pH值的关系.pH值89112产生污泥量/(g.m-3) .29. 2570. 2169. 65198.921. 75362.7374.4产生污泥量/(kg.d"1)17. 2641.42100. 09117. 35189. 83213. 99220. 90产生污泥量/(t.a"I)6.3015. 1236. 5342.8369. 2978. 1180.63从表1可知，当污水pH值升高到12时,干污再制成以CaO为主的熟石灰,再通过CaO与水的反泥产生量为362.7 g/m2 ,如每日处理污水500 m3 ,应生成以Ca( 0H)2为主的改性原料重复利用。则一年产生千污泥181. 35 t,通过压滤后水的质量(3)浓缩后填埋处理。分数约为15 % ,因此湿泥产生量约为208 Va。(4)可以作为洲城(洲城属于高渗地层,满足通过对污泥成分和处理工艺分析,结合其他油污泥调剖条件)的调剖剂。田的成功处理经验,草舍油田可以采用以下方法来用蜂窝煤添料。中国煤化工处理含油污泥[41:(1)作为锅炉燃煤的添加料,与煤- -起烧掉,YHCNMH G煤渣可以作为路基添料。草舍油田污水改性剂用量与药剂和污水pH(2)反应后排出的CaCO,可以通过烘干或煅烧值关系很大,调节污水不同pH值时的成本见表2。第5期傅天安.油田污水处理技术应用探讨表2污水pH值调节到10和12时的成本合器人口前加人调节剂TA和絮凝剂TB,使污水pH值市价/调节到pH值调节到 pH值备注和药剂充分混合均匀,将污水pH值调至10左右,调节剂(元.t-1) =10/(元.m-3)=12/(元●m-3)去除污水中的CO2 ,HCO; ,铁离子和H2S。NaOH58000. 0464.4. 64(2)混合器出水进入一次沉降罐进行沉降,污Ca(OH)z7500.002220. 222泥从罐底排到污泥池,再通过提升泵打进压滤机压NaCO3 16000.013241. 324溶速慢.成固体滤饼外运。在混合器与--次沉降罐中间和NH3.H20 7500.026152.615不易控制一次沉降罐与二次沉降罐之间监测pH值,检测从表2可以看出,污水pH值提高到12时成本pH值经过一次沉降罐的反应后下降程度,保证pH急剧上升,考虑到污水pH值为10时污水腐蚀速率值在10左右。已经下降到了0.0936mm/a,接近行业标准.(3)二次沉降罐出水进入缓冲罐后经过过滤0.076mm/a的要求,而此时的腐蚀原因主要是器,在过滤器出口加人稳定剂TC,杀灭细菌并维持(SRB)造成的,可以再采用加入杀菌剂的方法来继水质稳定输送到注水井回注。续降低腐蚀。结合使用成本和易于控制的特点选择6结论Ca( 0H)2(即石灰乳)和NaOH按照质量比为1:1的比例复配使用。此外为加速沉降,还必须使用絮凝(1)草舍油田污水进行改性处理是可行的。剂,草舍油田污水改性药剂综合成本预测见表3。采用改性处理工艺处理后的污水, pH值大幅度升表3草含油 田污水改性药剂综合成本预测高,腐蚀速率大大降低,腐蚀得到了很好的控制。(2)草舍油田污水改性后每立方米污水的干药剂名称用量/药剂费用/污泥产生量为362.7 g/m2 ,每天有近1t污泥产生,(元.-1)(kg.m-3)(元.m~3)含油污泥必须要选择一个妥当的处理方式。0.0040. 0232(3)草舍油田污水改性成本与调节至不同pH值关联较大。采用复合碱的方法将污水改性的pHCa(OH)20.00350. 0026值定为10,污水改性每吨处理药剂费用为0.7056絮凝剂120000.030. 36元(不含污泥处理费用),比目前常规水处理的2.2稳定剂160000.02).32~2.6元/m3具有很好的成本优势。计0. 7056参考文献从表3可以看出,处理污水成本相对较低。目前为防止污水对输油管道的腐蚀,使用了50 mg/L1 胡盛忠.石油开采新技术及标准规范[M].哈尔滨:地图出版的缓蚀剂YD - 506,防腐蚀成本0.6元/m3 ,水质社, 2004.775改性能够大幅度降低污水腐蚀速率,甚至停止使用2王德山,黄敏. 广利油田污水改性研究[J].油田化学,204 ,21缓蚀剂,成本优势很明显。(2):28-333刘德才，污水改性处理技术在商河油田污水处理中的应用[J].内蒙古石油,2007 ,1(9):31 -325草舍油田污水改性实施方案4滕庆勇,姜学明. 叶俊平流沉淀池在油田污水改性处理工艺中(1)三相分离器出来的污水进人混合器,在混的应用[J].工业水处理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中国煤化工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