脱氧剂的研究及在渤海油田的应用

袁宏强，胡 廷，戴俊峰，张 颖，张 涛，马永清

（中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津 300452）

注水开发是海上油田开发的重要手段，它能有效地补充地层的能量、保持地层压力，对提高采油速度和采收率起到了重要作用[1-3]。注水水源主要是来自海水，海水氧含量及盐含量高。油田注水系统中的溶解氧在浓度低的情况下就能导致严重腐蚀，对注水管汇及地层均会造成不良影响，所以注水水质的溶解氧含量显得尤为重要。

除去水中溶解氧的方法很多，有热力除氧、机械除氧、解吸除氧、电化学除氧[4，5]、化学除氧[6]等，化学除氧法简单易行，适用性强，且成本较低，是目前海上油田最常用的脱氧方法。

亚硫酸盐类作为海上油田注水的化学脱氧剂被广泛使用。但单一的使用亚硫酸盐类化合物作为脱氧剂，其与溶解氧的反应速度缓慢，在海上油田目前注水量大幅上升，需要快速脱氧的环境中效果不是很理想。

本文主要对渤海某海上平台在用的脱氧剂进行了研究，通过加入增效剂和催化剂的方法，在保证产品稳定的前提下，提高了产品的脱氧速率，满足了海上平台快速脱氧的需求。

1 实验部分

1.1 实验条件

仪器：250 mL 带密封塞广口瓶；磁力搅拌装置；氮气保护装置；微量加药器；HK-258 溶解氧测定仪；秒表。

药剂：平台在用脱氧剂，亚硫酸盐类；五水硫酸铜，分析纯；增效剂，自制。

1.2 脱氧性能检测

脱氧剂的性能参照以下检测方法：首先将200 g待测水样加入250 mL 带密封塞的广口瓶中，将广口瓶置于电磁搅拌器上，将溶解氧测试仪电极置入试样瓶，密封，通N2保护。开启搅拌，读数达到平衡后，污水中溶解氧含量C0。加入定量的脱氧剂，记录水中溶解氧的含量与时间的关系，并制图。记录10 min 后水样溶解氧的含量，记为溶解氧浓度C，计算脱氧剂的理论脱氧率。其中脱氧率计算如式（1）所示：

式中：X-脱氧率，%；C0-未加脱氧剂时水中溶解氧浓度，mg/L；C-加脱氧剂后水样中剩余溶解氧浓度，mg/L。

2 结果与讨论

2.1 产品配制及检测结果

以平台在用的脱氧剂为主剂，复配催化剂五水硫酸铜及自制增效剂，观察不同比例下产品的稳定状态并对其进行脱氧性能的检验。

取样来源：注水井混合产液；实验温度：60 ℃，取样200 mL，加药浓度10 mg/L。产品复配后状态及脱氧率（见表1）。

从上述实验结果可以看出，在增效剂比例超过4 %后，继续增加增效剂的比例，脱氧剂的最终脱氧率无明显变化。

通过脱氧率对比无法判断添加催化剂的效果，通过记污水中溶解氧的含量与时间的关系（见图1）。

通过脱氧效率图可以看出，在添加了催化剂后，脱氧剂的脱氧效率有了极大的提升，快速脱氧的效果明显。通过检测数据，确认产品最佳配方为脱氧剂6#，其中主剂95.2 %，催化剂0.8 %，增效剂4 %。

表1 复配状态表

图1 脱氧效率图

图2 现场污水处理流程图

2.2 产品现场中试结果

渤海某海上平台注水溶解氧含量增加，含氧量最高达到0.4 mg/L，远高于SY/T5329-94《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法》上注水含氧＜0.05 mg/L的标准。

通过对现场的调研，主要原因为平台增产提液，污水处理量由最初的17 000 m3/d 上升至34 000 m3/d。污水处理量的增加导致处理液停留时间过短，在用脱氧剂脱氧效率不能满足现场需求。

平台污水处理流程及脱氧剂加注点情况（见图2），脱氧效果主要检测点为现场注水缓冲罐出口，检测仪器为BHK5-HK258 溶解氧测定仪。

选取脱氧剂6#进行现场脱氧剂中试，在相同药剂加注浓度下，对脱氧剂6# 和在用脱氧剂脱氧效果进行对比，其中现场监测点含氧数据（见图3）。

图3 注水缓冲罐出口含氧率趋势图

实验主要监测缓冲罐出口处的溶解氧含量变化，缓冲罐出口处的溶解氧是检验脱氧剂除氧效果的最重要指标。图3 中垂直线左侧为在用除氧剂作用下缓冲罐出口的溶解氧，溶解氧波动范围为0.25 mg/L～0.4 mg/L。改用脱氧剂6#后，溶解氧波动范围0.02 mg/L～0.04 mg/L，达到油田注水溶解氧＜0.05 mg/L 的标准要求，除氧效果显著。

3 结论

本文主要对渤海某海上平台在用的脱氧剂进行了研究，以平台在用亚硫酸盐作为主剂，复配催化剂五水硫酸铜及自制增效剂，在保证产品稳定的前提下，提高了产品的脱氧速率。经过现场试验验证，主剂含量95.2 %，催化剂0.8 %，增效剂4 %时脱氧效果良好，满足了海上平台注水脱氧的需求。