采油用回注水缓蚀阻垢剂的研究

李建华，唐红霞，蒋艳娟，隋冬梅

（大港油田石油工程研究院，天津 300000）

本文针对大港油田某采油厂污水特点，进行了污水缓蚀阻垢剂的复配研究，通过正交实验确定了污水缓蚀阻垢剂的配方，该缓蚀阻垢剂具有耐高温、加剂量小及效果显著的特点。

1 实验部分

1.1 实验污水

水样取自大港油田某采油厂未加药剂的新鲜污水。取样方法参照SY/T 5273-2000油田采出水用缓蚀剂性能评价方法中的规定，取样后密封，12h内使用。

1.2 缓蚀阻垢剂配制

以改性咪唑啉A、有机膦酸盐B、增效剂C为原料进行缓蚀阻垢剂的复配研究。其中，改性咪唑啉A为实验室自制，其有效含量为80%，棕红色液体；有机膦酸盐B为外调工业品，无色液体；增效剂C为外调工业品，白色固体。按照三因素三水平进行正交实验设计，将改性咪唑啉A、有机膦酸盐B、增效剂C依次加入广口瓶中，最后加入蒸馏水进行混合均匀，即为缓蚀阻垢剂样品，蒸馏水用量不作为考察因素。

1.3 评价方法

污水性质评价标准：SY/T 5523-2006油田水分析方法。

污水加入缓蚀阻垢剂前后静态腐蚀速率及缓蚀率的评价标准：SY/T 5273-2000油田采出水用缓蚀剂性能评价方法。实验容器采用市售蓝盖广口瓶，首先加入计量好的缓蚀阻垢剂，然后挂上挂片，最后通氮驱氧后直接加入新鲜污水密封放入电热恒温箱进行实验；由于实验温度为70℃，标准中要求橡胶塞密封的广口瓶常常因为温度过高瓶塞密封不严，空气进入后导致实验失败，而蓝盖广口瓶密封性好，避免了此问题，提高了工作效率。

缓蚀阻垢剂的阻垢率评价标准：Q/SY 126-2014油田水处理用缓蚀阻垢剂技术规范。本研究中的缓蚀阻垢剂针对的垢样类型为碳酸钙垢，因此，在实验中只考察了缓蚀阻垢剂的阻碳酸钙率。

2 结果与讨论

2.1 水质分析数据

实验用污水水质分析结果为Ca2+356mg/L、Mg2+38mg/L、20mg/L、Cl-14665mg/L、713mg/L、矿化度25305mg/L、水型CaCl2、硫酸盐还原菌425个/mL、S2-14mg/L、水温65℃、pH7.2、静态腐蚀速率（7d）0.2516mm/a。

可以看出，该回注污水矿化度高，污水静态腐蚀速率为0.2516mm/a，远高于SY/T 5329-2012碎屑岩油藏注水水质指标及分析方法中的0.076mm/a的标准要求。当pH在6～9时，硫化氢在污水中的存在方式主要是硫化氢分子及硫氢根离子，由表中数据可知，污水中的S2-含量也包括溶解于水中的硫化氢，且矿化度、硫酸盐还原菌的含量、水温也较高，这些因素加剧了污水的腐蚀性。污水中的成垢离子有Ca2+、Mg2+、及，含量较高的主要是Ca2+和，由此判断污水的主要结垢成分为碳酸钙垢。因此，后续研究的缓蚀阻垢剂主要针对的是具有高矿度化，高温，含有硫化氢及硫酸盐还原菌并有碳酸钙结垢趋势的油田回注污水。

2.2 缓蚀性能正交试验

以A、B、C及蒸馏水为原料进行缓蚀阻垢剂样品的配制，其中以A、B、C加量进行三因素三水平的正交实验设计，蒸馏水不作为考察因素，A、B、C加量与蒸馏水加量合计为100%。配置好的缓蚀阻垢剂加剂量为50mg/L，实验温度为70℃。实验结果如表1所示。

表1 正交实验结果

由表1正交表中极差可知：RA＞RC＞RB，这说明缓蚀阻垢剂中改性咪唑啉A的含量对缓蚀率影响最大，其次是增效剂C，最后是有机膦酸盐B。当缓蚀阻垢剂中改性咪唑啉A含量为8%，有机膦酸盐B含量为25%、增效剂C含量为6%时，该剂的缓蚀率可达到85%以上，且腐蚀速率为0.0254mm/a，小于标准中0.076mm/a的要求。

2.3 阻垢性能

表1中7#和9#缓蚀阻垢剂样品的缓蚀率均在80%以上，缓蚀效果较好，因此，按照Q/SY 126-2014油田水处理用缓蚀阻垢剂技术规范评价了此两种样品的阻碳酸钙垢率，评价结果为7#是88.74%、9#是93.25%。由于9#原料中起阻垢作用的有机膦酸盐含量大于7#中的有机膦酸盐含量，9#样品的阻碳酸钙垢率优于7#样品的阻碳酸钙垢率；9#样品的阻碳酸钙垢率为93.25%，超过了Q/SY 126-2014油田水处理用缓蚀阻垢剂技术规范中90%的标准要求。

2.4 机理探讨

实验中其缓蚀作用的主要成为为改性咪唑啉A和增效剂C，该成分属于有机缓蚀剂，其分子都是由极性部分（O、N、S为中心原子组成的极性基团）和非极性部分（碳链和碳环）组成的。极性部分吸附于金属表面，靠非极性部分把腐蚀介质和金属隔开，起到防腐作用。有机膦酸盐B同时具有缓蚀和阻垢性能，具有较强的螯合能力，能够阻止钙垢的形成。实验所研究的产品经70℃的油田污水实验使用表明，其缓蚀阻垢性能良好，完全达到生产要求。

3 结论

通过对现场新鲜污水的水质检测，分析了影响污水腐蚀结垢的主要因素，通过正交实验，研制了适合大港油田某采油厂回注污水的缓蚀阻垢剂，结论如下：

1）大港油田某采油厂腐蚀结垢的主要影响因素为高矿化度、水温、细菌和硫化氢；

2）当改性咪唑啉A含量为8%，有机膦酸盐B含量为25%、增效剂C为6%，研究出的缓蚀阻垢剂缓蚀率可达到85.36%，阻垢率达到93.25%，适用于大港油田某采油厂注水系统的缓蚀阻垢需要。