濮城油田二氧化碳驱产出液负压脱碳技术研究

杨方方，陈洪杰，周 杰，康 玮，李天俊，王树涛

（中国石化中原油田分公司，河南濮阳 457001）

濮城油田二氧化碳驱产出液负压脱碳技术研究

杨方方，陈洪杰，周 杰，康 玮，李天俊，王树涛

（中国石化中原油田分公司，河南濮阳 457001）

针对濮城油田二氧化碳驱产出液二氧化碳含量较高而难以处理的技术难题，提出变“中和”为“脱除”的负压脱碳技术，并进行了室内模拟试验和现场中试试验，分别得到pH值达到5.5的最佳工艺参数。腐蚀性评价试验表明，当处理量不高于40 m3/h时，腐蚀速率可满足标准要求。

濮城油田；二氧化碳驱；产出液；负压脱碳

目前濮城沙一区CO2驱产出水约2 000 m3/d，pH值4.5～5.0，进濮二污水站处理，采用碱石灰中和的方法，导致污泥产出量每年增加约2 600 t、因严重结垢需2～3个月清管一次、处理药剂费年增加180万元、环保和安全压力加大等一系列问题。本文针对CO2驱污水采用加注药剂处理方式产生的生产难题，提出负压脱碳技术，变“中和”为“脱除”，解决了碱石灰中和技术带来的技术难题，现场中试取得较好的效果[1，2]。

1 负压脱除CO2试验

1.1 试验原理

试验原理依据：溶液中的分子状态CO2含量越高，溶液pH值越低，其关系曲线（见图1），将溶液中的CO2分子负压脱除，可有效提高溶液的pH值[1]。

1.2 试验方法

利用滤膜仪和真空保持泵AGC自制一套负压脱除CO2试验设备。取濮城油田濮二污水站CO2驱产出液做试验溶液，向滤膜仪中注入产出液1.5 L，将容器压力分别降低到不同的真空度，同时对产出液从底部鼓入气泡进行扰动，对比无扰动和扰动条件下的不同真空度脱除CO2的效果。

1.3 试验结果分析

无扰动和扰动条件下不同负压情况下脱除CO2的试验结果（见表1、表2、图2、图3）。对于含CO2溶液，一定的压力对应一定的CO2溶解度，负压绝对值越低，CO2溶解度越高，其pH值趋于稳定的时间越短，再延长时间，对提高溶液pH值影响不大，结合现场实际生产情况，按照产出液pH值需提高到5.5的要求，从图2可以看出，无扰动条件下最佳的工艺参数为负压-50 kPa、作用时间60 min，可将产出液的pH值从4.6提高到5.5；从图3可以看出，扰动条件下，最佳的工艺参数为真空度-40 kPa、作用时间40 min，可将产出液的pH值从4.6提高到5.5。实际生产应用时还要考虑液流的影响。

2 现场中试试验

根据室内模拟试验结果，设计了现场中试试验方案：试验水样：濮二联污水站CO2驱混合产出液。试验条件：单次处理水量分别为5 m3/h、10 m3/h、20 m3/h、30 m3/h、40 m3/h，水温为 45℃。试验设备：RSD/ZCQ280-22，现场流程（见图 4）。

表1 无扰动条件下不同负压、不同作用时间下溶液pH值

表2 扰动条件下不同负压、不同作用时间下溶液pH值

图2 无扰动条件下试验结果趋势图

图3 扰动条件下试验结果趋势图

图4 现场中试试验流程示意图

表3 水样pH值与进液量的关系

试验结果（见表3、图5），由结果可见，随进液量增大，污水pH值逐渐降低，当进液量约为20 m3/h时，pH值可达到5.5。设备负压在-50 kPa～-70 kPa变动。

图5 产出液pH值与进液量的关系趋势图

从现场中试结果来看，这套试验设备尚不能满足现场处理水量的要求，需对设备进一步改进或多套设备并联应用。

3 腐蚀性评价

对负压脱碳处理前后水样参照标准方法[2]进行腐蚀性对比评价，试验压力为常压，温度为45℃，时间7 d，处理前液样的腐蚀速率为0.113 mm/a，处理后结果（见表 4、图 6、图 7）。

从腐蚀速率试验结果来看，当进液量不高于40 m3/h时，腐蚀速率均小于0.076 mm/a，满足标准要求。从处理前后试件形貌来看，负压脱碳处理前腐蚀表现为均匀腐蚀和坑点腐蚀，处理后表现为典型的二氧化碳麻点腐蚀。

4 结论

（1）针对二氧化碳驱产出液，设计了负压脱除二氧化碳试验装置并进行了无扰动和扰动两种状态下的模拟试验，并得出pH值达到5.5的最佳工艺参数。

表4 不同进液量条件下处理后液样pH值

图6 负压脱碳处理前试件形貌

（2）设计了现场中试试验方案并进行了水样pH值随进液量变化的关系试验，当进液量约为20 m3/h时，pH值可达到5.5。

（3）从腐蚀性评价来看，当进液量不高于40 m3/h时，腐蚀速率均满足标准要求。

图7 进液量约为20 m3/h时负压脱碳处理后试件形貌

［1］ 曹学礼.用列线图求解碱度、CO2和pH值的关系［J］.华北电力技术，1982，（2）：35-37.

［2］ 中华人民共和国国家标准GB10124-1988.金属材料实验室均匀腐蚀全浸试验方法［S］.1988.

Study on negative pressure decarbonization technology of carbon dioxide flooding fluid in Pucheng oilfield

YANG Fangfang，CHEN Hongjie，ZHOU Jie，KANG Wei，LI Tianjun，WANG Shutao
（Zhongyuan Oilfield Company，Sinopec，Puyang Henan 457001，China）

In view of the technical problems of Pucheng oilfield produced liquid carbon dioxide carbon dioxide flooding high and difficult to handle,put"neutralization"as the"vacuum decarbonization technology removal",and carried out the test of laboratory simulation experiment and field,the value of pH to achieve the best process parameters of 5.5 respectively.The corrosion evaluation tests show that the corrosion rate can meet the standard requirements when the treatment capacity is not higher than 40 m3/h.

Pucheng oilfield；carbon dioxide flooding；produced fluid；vacuum decarburization

TE357.4

A

1673-5285（2017）07-0075-04

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.07.017

2017－06-04

杨方方（1977-），油田化学专业，从事油水井酸化及油气层保护技术研究方面的工作。