油田污水化学处理药剂
油田污水的腐蚀性:因具有较高的矿化度、含有腐蚀性气体(H2S、CO2、O2)和微生物(SRB、TGB),具有较高的腐蚀性。
腐蚀危害:造成污水集输管线、水处理设备、油水井及井下工具的腐蚀破坏,影响油田生产系统的正常运行,还会引起火灾,造成环境污染。
金属设备的防腐措施
分为三类:
一是通过化学防腐剂的加入,达到减轻腐蚀的目的;
溶解的盐类
影响趋势同CaCO3和CaSO4。
压力
随压力增加溶解度增大,与硫酸钙同样的作用机理。
4、硫酸锶(SrSO4)
硫酸锶比硫酸钡好溶一些。
温度的影响
SrSO4的溶解度随温度的升高而减小。25℃纯水中的溶解度为129mg/L,125℃时,溶解度降为68 129mg/L。
溶解盐的影响
SrSO4的溶解度随水中NaCl含量的增加而增大,但随NaCl含量的进一步增加,其溶解度会降低。
二是把金属本体与腐蚀介质隔开,如各种内外衬、涂防腐设备管线等;
三是采用耐腐蚀材质,如不锈钢、塑料等。
二、缓蚀剂定义和类型
1、缓蚀剂定义
凡是在腐蚀介质中添加少量物质就能防止或减缓金属的腐蚀,这类物质称为缓蚀剂。
2、缓蚀剂的类型氧化型缓来自剂缓蚀机理:使金属表面生成一层致密且与井数表面牢固结合的氧化膜,或与金属离子生成难溶的盐,阻止金属离子进入溶液,抑制腐蚀。如铬酸盐(NaCrO2、K2Cr2O7)、亚硝酸盐(NaNO2)等。
增大碳酸钙在水中的溶解度。随着系统中二氧化碳分压的增加,碳酸钙的溶解度增大,且随着温度的升高,影响减小。
系统中压降的存在CO2分压减小从溶液中逸出水的pH值升高导致碳酸钙沉淀
pH值
pH值高会产生更多的沉淀。
总压力
系统压力增加,碳酸钙溶解度增大。
温度
当温度增高时,碳酸钙的溶解度降低,即水温较高时会结较多的碳酸钙垢。
现场实验确定缓蚀剂用量和加药方式
设立腐蚀监测点,随时挂片监测腐蚀速度,以便调整、改进缓蚀剂品种、加药量和加药方式。
进行经济技术指标比较
对缓蚀剂的价格、用量、毒性及缓蚀率进行全面分析,选择相对腐蚀率较高、成本较低、对环境污染轻的缓蚀剂。
2、油田污水处理系统常用的缓蚀剂
对于油田污水处理系统,防腐效果较好的缓蚀剂有:
垢的危害
悬浮于水中的颗粒堵塞贮油层,或在贮油层表面结成固体的垢;
降低供、注水管道和油管的有效直径,摩阻增大,能耗增加;
抽油杆结垢时,增加抽油杆的负荷;
加热炉的辐射管结垢会造成过热,降低使用寿命。
二、常见的水垢
1、碳酸钙(CaCO3)
碳酸钙垢是由钙离子与碳酸根或碳酸氢根离子结合生成的。
影响因素包括:
二氧化碳(CO2)
影响因素
a、温度
低于38℃时,石膏的溶解度随温度的升高而增大;高于38℃时变化趋势相反。
高于38℃时,无水石膏(不溶性硬石膏)的溶解度比石膏小,先于石膏沉积,而石膏沉积温度为100℃。因此,在较深、较热的井中,硫酸钙主要以无水石膏的形式存在。
温度在100℃以上时,在有搅动或流动的系统中,无水硫酸钙可直接沉积出来;若系统是静止的,半水的硫酸钙溶解度变小,随时间的延长可转变成无水硫酸钙。
含氮的有机化合物,脂肪胺及盐类,酰胺及咪唑啉类等。
第二节阻垢剂
一、结垢及危害
水中的化学物质是以离子状态存在的,在水中的溶解度是有限的,超过这个限度,化合物便成为固体而沉淀。
在下列情况下引起结垢:
水中含有形成溶解度很小的化合物的离子;
物理条件发生变化,或者水中的成分发生变化,使溶解度低于现有浓度。
垢的存在形式:悬浮于水中,或附在设备表面和管壁上
d、pH值
pH值对硫酸钙的溶解度的影响很小或根本不影响。
3、硫酸钡(BaSO4)
就目前所讨论过的垢来说,硫酸钡是最难溶的垢。
由于硫酸钡极难溶解,只要水中有Ba2+和SO42-就会结垢。
温度
100℃以下时,BaSO4的溶解度随温度的升高而增大;
高于100℃时,溶解度随温度的升高而减小。
由于BaSO4的溶解度在常温以上范围内随温度升高而增大,因此在地面条件没有结垢的注水井,在井底也不存在结垢问题。
b、水中溶解盐类
当水中存在NaCl或其它溶解的盐类(不包括Ca2+和SO42-)、浓度小于150000mg/L时,石膏或无水石膏的溶解度增大。当盐的含量大于150000mg/L时,硫酸钙的溶解度减小。
c、压力
水中所有垢的溶解度都随着压力的增加而增大。
在生产井中,压力降是生成硫酸钙垢的一个主要原因。
井筒周围的压力降会引起油层和油管结垢。
水中所溶盐类
水中含盐量增加,碳酸钙溶解度增加,结构趋势越小。
水中溶解的固体总量(不包括钙和碳酸根离子)最大可达到200000mg/L。
综上,生成碳酸钙的趋势
随温度升高而增加;
随CO2分压减小而增加;
随pH值增加而增加;
随溶解的总盐量减少而增大;
随总压力的减小而增大。
2、硫酸钙(CaSO4)
硫酸钙的类型:油田上最常见的硫酸钙沉积物是石膏。
油田污水化学处理药剂
污水处理剂:在油田污水处理过程中,为防止设备及管线腐蚀、结垢,降低胶体、悬浮颗粒
含量,抑制有害细菌增生,所加入的化学药剂统称为污水处理剂。
油田常用的污水处理剂的种类主要有:
缓蚀剂、阻垢剂、杀菌剂、絮凝剂、除氧剂
第一节缓蚀剂
一、腐蚀及其危害
腐蚀:金属与周围介质接触,由于化学或电化学原因引起的破坏。
三、缓蚀剂选择
1、污水处理缓蚀剂的选择
确定腐蚀原因
对于油田生产系统,腐蚀的原因有pH值、含盐、含腐蚀性气体、细菌等,必须找出腐蚀的主要原因,测定各气体的溶解量,分析腐蚀介质的离子组成、腐蚀产物等。
对于抑制H2S腐蚀,可选用吡啶类和脂肪胺类吸附型缓蚀剂;防治CO2腐蚀,选用咪唑啉类缓蚀剂。
进行室内评价:在室内评选缓蚀率高的缓蚀剂及其用量,再在现场应用。室内评价一般采用挂片试验法。
沉淀型缓蚀剂
缓蚀机理:缓蚀剂与腐蚀环境中的某些组分反应,生成致密的沉淀膜,或生成新的聚合物,覆盖在金属的表面,这种膜的电阻率大,抑制了金属的腐蚀。
缓蚀剂有阴极抑制型和混合抑制型之分,如辛炔醇、磷酸盐、羟基喹啉等。
吸附型缓蚀剂(有机缓蚀剂)
缓蚀机理:缓蚀剂分子都有极性基团和非极性基团,加入腐蚀介质中的极性基团吸附在金属表面上,非极性基团则向外定向排列,形成憎水膜,使金属与腐蚀介质分开。如烷基胺(RNH2)、烷基氯化吡啶、咪唑啉衍生物等。