渤海某油田FPSO杀菌剂评选及性能研究

熊开昱,孙海涛,尹晓鹏,姚光源

(1中海石油(中国)有限公司天津分公司，天津 300452；2.中海石油天津化工研究设计院有限公司，天津 300452)

渤海某油田FPSO为提升生产污水的处理效果实施了工艺水舱的改造，沉降时间由原来的不足5min延长至4.5h，工艺舱投用后现场检测细菌滋生加剧。同时为了进一步提升油田注水水质，FPSO在工艺舱前端加注了清水剂，经过一段时间的观察与调试，出现舱内杀菌处理与清水处理存在比较明显的相互影响现象：原有杀菌剂的加注造成污水含油及总悬浮物指标迅速上升[1]，清水剂的加注也明显影响杀菌剂的处理效果。经作业公司及各方讨论后，一致认为当前加注的杀菌剂与在用的其它水处理药剂存在不配伍现象。为了解决这一问题，作业公司决定评选新型的杀菌剂来解决当前存在的问题。同时，作业公司要求做好杀菌剂和清水剂、缓蚀剂及阻垢剂的配伍性工作，保证FPSO现场生产的正常稳定。

1 实验部分

1.1 试验方法

水质检测：SY/T5329-2012《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法》；杀菌性能评价：SY/T5890-2010《油田注水杀菌通用技术条件》；缓蚀性能评价：SY/T5273-2014《油田采出水处理用缓蚀剂性能指标》；阻垢性能评价：SY/T5673-1993(2002)《油田用防垢剂性能评定方法》。

1.2 实验对象

选择蓬勃号FPSO生产过程中的污水为研究对象，使用中海油渤海油田常用的清水剂、杀菌剂、缓蚀剂、阻垢剂作为评价药剂，优选出满足FPSO工艺要求的油田水处理药剂。

表1 试验药剂型号及类型

表1(续)

2 结果与讨论

2.1 杀菌剂的杀菌性能

试验方法：根据 SY/T5329-2012《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法》和SY/T5890-2010《油田注水杀菌通用技术条件》评选方法进行实验，采用绝迹稀释法测试加杀菌剂前后注水水样中细菌的含量，来计算杀菌剂的杀菌率。实验温度60℃，实验采用二次重复法。

图1 杀菌剂SRB杀菌性能实验结果

实验结果表明：(1)杀菌剂对生产水系统中的细菌有着明显的杀菌效果，并且杀菌剂加药量越大，杀菌效果越明显，当加药量为40mg/L时，可彻底抑制生产水系统中细菌的生成；(2)加药量相同的情况下，季鏻盐的效果最佳，其原因是从分子结构来看，磷原子比氮原子的离子半径大，极化作用强，更容易吸附带电荷的菌体，从而渗透进入细菌体内，通过化学作用使细菌体内的酶丧失活性，导致细菌无法发挥正常的生物作用[2]。

2.2 杀菌剂与清水剂的配伍性

试验方法：根据 SY/T5329-2012《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法》和SY/T5890-2010《油田注水杀菌通用技术条件》评选方法进行实验，实验温度60℃，杀菌剂加药浓度：40mg/L，清水剂加药浓度：TS-DS05 30mg/L；TS-DS06 20mg/L。

表2 杀菌剂与清水剂的配伍性实验

从实验结果可知，(1)季铵盐杀菌剂、季鏻盐杀菌剂、有机胍杀菌剂和二硫代氨基甲酸盐清水剂配伍性不好。主要原因是季铵盐杀菌剂、季鏻盐杀菌剂、有机胍杀菌剂是阳离子杀菌剂，二硫代氨基甲酸盐清水剂是阴离子型清水剂，它们一起使用会产生阴阳离子反应，生成大分子量物质，从而出现白色浑浊[3]，影响水质和杀菌效果，而戊二醛类杀菌剂和二硫代氨基甲酸盐清水剂没有明显的阴阳离子反应，配伍性良好。(2)季铵盐杀菌剂、季鏻盐杀菌剂、有机胍杀菌剂、戊二醛类杀菌剂和聚丙烯酰胺(非离子型)清水剂配伍性良好。

2.2 杀菌剂与缓蚀剂的配伍性

试验方法：根据 SY/T5273-2014《油田采出水处理用缓蚀剂性能指标》和SY/T5890-2010《油田注水杀菌通用技术条件》评选方法进行实验，实验温度60℃，杀菌剂加药浓度：40mg/L，缓蚀剂加药浓度：30mg/L。

图2 杀菌剂与缓蚀剂的配伍性实验结果

从实验结果可知：(1)季铵盐杀菌剂、季鏻盐杀菌剂、有机胍杀菌剂、戊二醛类杀菌剂和咪唑啉类缓蚀剂、季铵盐类缓蚀剂配伍性良好。(2)季铵盐杀菌剂、季鏻盐杀菌剂、有机胍杀菌剂、戊二醛类杀菌剂和咪唑啉类缓蚀剂、季铵盐类缓蚀剂具有协同效应，使得缓蚀率得到了提到。原因是杀菌剂具有杀菌和剥离污泥的效果，而细菌和污泥是腐蚀的重要影响因素，杀菌剂的使用减小了细菌和污泥对设备和管道的腐蚀。另外从缓蚀剂的作用机理分析，杀菌剂中的N、P可与Fe原子形成配位键，从而吸附在金属表面，填充吸附在金属表面缓释集中疏水基团的空隙部分，增强了缓蚀剂在金属表面所形成吸附膜的致密性[4]。

2.3 杀菌剂与阻垢剂的配伍性

试验方法：根据 SY/T5673-1993(2002)《油田用防垢剂性能评定方法》和SY/T5890-2010《油田注水杀菌通用技术条件》评选方法进行实验，实验温度60℃，杀菌剂加药浓度：40mg/L，阻垢剂加药浓度：5mg/L。

图3 杀菌剂与阻垢剂的配伍性实验结果

从实验结果可知：(1)季铵盐杀菌剂、季鏻盐杀菌剂、有机胍杀菌剂、戊二醛类杀菌剂对有机膦类阻垢剂有负面影响，会降低阻垢率。(2)杀菌剂对阻垢剂产生负面影响的原因是季铵盐杀菌剂、季鏻盐杀菌剂、有机胍杀菌剂均为阳离子型杀菌剂，分子表面带有正电性，而阻垢剂为有机膦酸类化合物，分子表面带有负电性，两者相遇正负电作用会降低阻垢剂的活性，造成阻垢剂的阻垢性能下降。(3)根据以上原因在实际使用中建议阻垢剂和杀菌剂分开使用，或根据现场实际需要适当加大阻垢剂的加药量。

3 结论

(1)季鏻盐杀菌剂对生产水系统中的细菌有着最好杀菌效果，并且杀菌剂加药量越大，杀菌效果越明显，当加药量为30mg/L时，可彻底抑制生产水系统中细菌的生成。

(2)季铵盐杀菌剂、季鏻盐杀菌剂、有机胍杀菌剂和二硫代氨基甲酸盐清水剂配伍性不好；戊二醛类杀菌剂和二硫代氨基甲酸盐清水剂、聚丙烯酰胺(非离子型)清水剂配伍性良好。

(3)季铵盐杀菌剂、季鏻盐杀菌剂、有机胍杀菌剂、戊二醛类杀菌剂和咪唑啉类缓蚀剂、有机胺类缓蚀剂配伍性良好并具有协同效应。

(4)季铵盐杀菌剂、季鏻盐杀菌剂、有机胍杀菌剂、戊二醛类杀菌剂对有机膦类阻垢剂和聚羧酸盐类阻垢剂有负面影响，会降低阻垢率，建议分开使用。