《油田污水处理化学药剂概述及应用 毕业论文.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《油田污水处理化学药剂概述及应用 毕业论文.doc（24页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、 油田污水处理化学药剂概述及应用 学科专业：石油化工学 生： 指导教师： 入学日期：2009年9月 论文完成日期：2012年4月油田污水处理化学药剂概述及应用摘 要随着在原油生产过程中油田污水对环境的污染越来越严重，使得对油田污水处理变的尤为重要。本文首先对油田污水的来源、处理的意义进行了介绍，然后对油田污水处理中所使用的各种化学药剂的应用机理、使用情况及发展方向等进行论述。具体介绍了缓蚀剂、阻垢剂、杀菌剂、混凝剂、除氧剂几种化学药剂，并对油田化学药剂应用实例进行了分析，最后对油田污水处理化学药剂未来的发展趋势进行了展望。关键词：回注水；污水处理；缓蚀剂；阻垢剂；混凝剂目 录摘 要I目 录II
2、第1章 概述11.1 油田污水的来源及污水处理的意义11.2 油田污水处理化学药剂概述2第2章 化学药剂在污水处理中的应用32.1 缓蚀剂32.1.1 腐蚀及其危害32.1.2 缓蚀剂的类型及缓蚀机理32.1.3 缓蚀剂的选择及应用42.2 阻垢剂52.2.1 结垢及其危害52.2.2 化学防垢及阻垢剂的选择52.3 杀菌剂72.3.1 污水处理中常见的细菌及其危害72.3.2 杀菌剂的种类及杀菌机理72.3.3 杀菌剂的选择82.4 混凝剂92.4.1 混凝剂的定义92.4.2 絮凝剂92.5 除氧剂122.5.1 除氧剂的除氧机理122.5.2 油田污水处理中常用除氧剂12第3章 油田污水
3、化学药剂应用实例分析143.1 DWF絮凝剂的开发与应用143.2 现场应用实验14第4章 油田污水处理化学药剂的现状及发展方向164.1 油田污水处理化学药剂应用存在的问题及发展方向164.1.1 絮凝剂164.1.2 杀菌剂164.1.3 防垢剂174.1.4 混凝剂174.2 油田污水处理化学药剂前景展望17参考文献19致 谢20III第1章 概述1.1 油田污水的来源及污水处理的意义在石油的生成、运移和储集的过程中，石油主要天然伴生物是水。根据油藏分布，在合适的地点打上一定深度的专用注水井给地层注人高压水补充能量，保持地层压力，驱动原油从油井里开采出来的人工注水驱油技术是目前在提高采油
4、速度和采收率方面应用最广泛的一项重要措施，全国各油田基本都采用注水开发方式。靠自然能量（地层本身蕴涵的弹性能量）只能采出油藏储量的1%10%。为了提高后续开采率，在油田处于旺盛期时就开始注水。在注水采油过程中，注人地下补充地层压力的水和原油一起产出，经过油水分离，产生大量油田污水。现在我国陆上油田出油含水量已达80%90%。随着油田开发时间的增长，产出的污水也随之增多。若将这些废水直接排放，既浪费宝贵的水资源，又造成严重的环境污染如果再将此水回注地层，补充地层压力，这样既避免环境污染，又实现了水资源的循环利用。但这种污水经过地层时携带了大量成分复杂的矿物质，其中主要成分包括二价钙离子、二价镁离
5、子、三价铁离子、碳酸氢根离子、碳酸根离子、硫酸根离子、少量原油、硫化氢以及为有害细菌提供了滋生环境的大量有机杂质等。这些物质的含量根据不同地区的地质特性略有不同。如将这种污水不经处理直接注人地层，它们经过一定的化学过程，将会引起注水管、抽油管的严重腐蚀或结垢，使地层空隙堵塞。腐蚀的结果是使注水管和抽油管洞蚀或破裂，结垢的结果是使抽油管、注水管逐渐堵塞，无法注水和采油，使造价昂贵的抽油井和注水井出现严重的事故发生在地层中的结垢，会破坏地层的渗透性，堵塞地层即垢堵，使原油产不出来，使整口井报废。同时这种污水不合理的回注和排放还会使地面设备不能正常工作，会造成严重的环境污染。因此，对油田污水进行有效
6、的处理，防止腐蚀、结垢和细菌的危害，具有巨大的经济效益和社会效益。石油行业注水开发油田，随着开采时间的延长采出污水量不断增加，将油田污水处理后代替地下水进行回注是循环利用水的一种方式。如果污水处理回注率为100%，即不管原油含水率多高，从油层采出的污水和地面处理、钻井、作业过程排出的污水全部处理回注，那么注水量中只需要补充由于采油造成地层亏空的水量便可以了。这样，不仅可以节省大量清水资源和取水设施的建设费用，而且，使油田污水资源变废为宝，实现可持续发展，提高油田注水开发的总体经济效益。1.2 油田污水处理化学药剂概述在油田污水处理过程中，为形成防治设备及管线腐蚀、结垢、降低胶体、悬浮颗粒含量和
7、抑制有害细菌增生等的环境条件，所加入的化学药剂统称为污水处理剂。主要有杀菌剂、阻垢剂、缓蚀剂、混凝剂和除氧剂等。从20世纪70年代起，我国将水处理剂应用于工业冷却水系统。油田含油污水处理处于初级阶段，除了从国外引进专门的药剂外，多采用循环冷却水系统的水处理药剂。所投加的的处理药剂多为简单的无机化合物，如石灰、二氧化碳、硫酸铁、氯气、亚硫酸钠和无机磷酸盐等。随着油田开发水平的不断提高和科技进步，对水处理剂的要求也不断提高，促进了油田污水处理剂的更新和发展。为更有效的达到缓蚀、阻垢、杀菌和净化的目的，更好地降低污水对环境的污染，逐步开发研制了新型、高效的有机水处理剂，以及同时具有缓蚀阻垢或杀菌阻垢
8、、杀菌除氧等多种功能的水处理剂。目前所使用的油田污水处理剂，以有机化合物为主，大都是几种有机物化合的复合配方，从而弥补单一药剂的局限性，提高油田污水吃处理效果。第2章 化学药剂在污水处理中的应用2.1 缓蚀剂2.1.1 腐蚀及其危害金属与周围介质接触，由于化学或电化学原因引起的破坏称为腐蚀。油田污水因其具有较高的矿化度、含有腐蚀性气体（H2S、CO2、O2）和微生物（SRB、TGB）等特点，所以一般具有较高的腐蚀性，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。油田污水系统管线设备的严重腐蚀会影响油田生产系统正常运行，还会引起火灾，造成环境污染。个别油田污水腐蚀速度最高可达5mm/
9、a以上，污水提升泵、管线和设备投产不到一年就因腐蚀更换或改造，既影响生成又污染环境，直接或间接影响到油田正常开发。因此，为减轻腐蚀，各油田都投入大量的人力物力，研究腐蚀及防腐问题，在生产时间中推广应用先进防腐技术和措施。2.1.2 缓蚀剂的类型及缓蚀机理缓蚀剂种类很多一般pH值在68范围内，属于中性介质，可用中性介质缓蚀剂缓蚀。按作用机理，这类缓蚀剂可分成三类：（1）氧化膜型缓蚀剂：这类缓蚀剂是通过氧化产生致密的保护膜而起缓蚀作用的。重铬酸盐（如Na2Cr2O7、K2Cr2O7），亚硝酸盐（如NaNO2、NH4NO2），钼酸盐（如Na2MoO4）等，属于这类缓蚀剂；（2）沉淀膜型缓蚀剂：这类缓
10、蚀剂是通过在腐蚀电池的阳极和阴极表面上形成沉淀膜而起缓蚀作用。氢氧化钠、碳酸钠、磷酸二氢钠、磷酸三钠三聚磷酸钠等，属于这类缓蚀剂。（3）吸附膜型缓蚀剂：这类缓蚀剂是通过在腐蚀电池的阳极表面和阴极表面上行成吸附膜而起缓蚀作用的。烷基三甲基氯化铵、烷基氯化吡啶、聚氧乙烯烷基铵等，属于这类缓蚀剂。由于除氧剂可以通过出去水中溶解氧而起缓蚀作用，杀菌剂可通过抑制水中硫酸盐还原菌的繁殖而起缓蚀作用，因此，在某种意义上，这些化学剂都可看做缓蚀剂。2.1.3 缓蚀剂的选择及应用1污水处理缓蚀剂的选择缓蚀剂的种类很多，用途各异，必须根据腐蚀介质的具体情况，查清腐蚀因素和机理，通过试验找出具有针对性的缓蚀剂，才能
11、找到较好的防腐效果。选择缓蚀剂必须遵循一下几点：（1）确定腐蚀原因：对于油田生产系统，腐蚀的主要原因不外乎pH值、含盐量、H2S、CO2、O2、细菌等。但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。对于抑制H2S腐蚀可选用吡啶类和脂肪胺类吸附性缓蚀剂；防治CO2腐蚀可用咪唑啉类缓蚀剂。（2）进行室内评价：根据腐蚀原因准备几种缓蚀剂，先在室内评选缓蚀率高的缓蚀剂及其用量，然后在现场应用。室内评价一般采用挂片试验法。（3）现场试验确定缓蚀剂用量和加药方式：设立缓蚀检测点，随时检测缓蚀速度，以便调整、改进缓蚀剂品种、加药量和加药方式。（4）进行经济技术指标比较：对缓
12、蚀剂的价格、用量、毒性及缓蚀率进行全面分析，选择相对缓蚀率较高，成本较低，对环境污染轻的缓蚀剂品种。2油田污水处理系统常用缓蚀剂油田污水处理系统的缓蚀剂品种繁多，来源复杂，缓蚀效果差异也较大。对于油田污水处理系统防腐效果较好的缓蚀剂有含氮的有机化合物，脂肪胺及其盐类，酰胺及縻唑啉类等。如中原油田现用的缓蚀剂XHZ-1，为咪唑啉类和季铵盐的复配产品，投加量50mg/L就能使缓蚀率达到80%以上。油田污水处注水系统常用的缓蚀剂有：伯胺类、仲胺类、二胺类、聚胺类、酰胺类、季铵盐类和咪唑啉类等。2.2 阻垢剂2.2.1 结垢及其危害油田注水系统结垢是一个普遍存在的问题，结垢可发生在生产系统的多个部位或
13、环节。水垢的形成主要取决于其中盐类是否过饱和以及盐类结晶的生长过程。影响结垢的主要因素是水的成分和类型。油田污水处理系统形成的水垢，除了碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡等无机化合物外，还有有机质和腐蚀产物及粘土等。生产中所形成的堵塞物实质上是由水垢、有机质和腐蚀产物组成的混合物。油田生产系统结垢是经常发生的事，特别是污水输送管线、污水处理设备和注水设备、管线结垢严重，使管线有效直径减少表面状况恶化摩足增大、能耗增加；水垢造成水流阻力增大、注水能耗增高，设备和管道局部腐蚀，如果在注水地层和生产井内形成水垢，还会引起严重的地层伤害，可能导致油水井过早报废；结垢还会影响正常生产，增加生产成本，甚至被迫停产。2
14、.2.2 化学防垢及阻垢剂的选择1化学防垢机理（1）分散作用低分子量的聚合物一般具有较高的电荷密度，可产生离子间斥力。共聚物还具有表面活性功能，它们在水溶液中把胶体颗粒包围起来，呈稳定状态。胶体颗粒的核心也包括CaCO3和CaSO4等晶体，因此起到防垢的作用。（2）螯合和络合作用防垢剂把能形成沉淀的金属离子（Ca2+、Mg2+、Ba2+）变成可溶性的螯合离子或络合离子，从而抑制金属离子和阴离子（CO32-、SO42-）结合生成成沉淀。如ATMP和EDTA即属这类防垢剂。（3）絮凝作用阻垢剂把水中的CaCO3及CaSO4晶核的胶体颗粒吸附在高分子聚合物的长连上，结合成矾花悬浮在水中，发挥阻垢作用
15、。如聚丙烯酰胺和聚丙烯酸钠等。（4）晶核变形作用在形成晶体垢的过程中，有机高分子聚合物进入晶体结构，破坏了晶体正常生长，从而使晶体发生畸变，改变了原来的规则结构，使晶体不再继续增大，从而防止或减轻结垢。2阻垢剂的选择当选择阻垢剂时，应考虑一下因素：（1）垢的化学组成分析垢样的主要成分，找出成垢的主要离子，如是碳酸钙还是硫酸钙垢，然后又针对性的选择阻垢剂，取得良好的阻垢效果。（2）结垢的严重程度许多阻垢剂的效果受过饱和程度的影响。当单位体积中只有少量的垢形成时，许多阻垢剂都有好的效果，在结垢速度高时，就要根据结垢的严重程度来选择阻垢剂及其投加量，这时可根据实验室的评价结果来指导选择有效的阻垢剂。
16、（3）温度阻垢剂通常是随温度的升高而降低其效果，没种阻垢剂都有一个上限温度，超过此温度时，其阻垢效果就会明显减小，甚至失效。（4）与其他污水处理剂的配伍性阻垢剂与系统种的其他药剂（如杀菌剂、缓蚀剂、除氧剂），是否其反应而抵消各自的效果，这一点很重要，选择时一定要考虑阻垢剂与其他药剂的配伍性。3油田常用的防垢剂（1）无机磷酸盐主要有磷酸三钠（Na3PO4）、焦磷酸四钠（Na4P2O7）、三聚磷酸钠（Na5P3O10）和六偏磷酸钠（NaPO3）。这类药剂价格低，防CaCO3垢较有效。但是易于水解产生正磷酸盐，可与钙离子反应生成不溶解的磷酸钙，随着水温的提高，水解速度加快，使用最高温度为80。（2）
17、有机磷主要有氨基三甲叉磷酸（ATMP）、乙二胺四甲叉磷酸（EDTMP）、羟基乙叉二磷酸钠（HEDP）等。这类药剂不易水解，使用温度高达100以上。投加量比较低有较好防垢效果，并且与其他污水处理剂配伍性较好，是广泛应用的阻垢剂类型。（3）聚合物主要有聚丙烯酸（PPA）、聚丙烯酰胺（PMA）、聚马来酸酐（HPMA）等，其中聚马来酸酐防止CaSO4 、BaSO4垢效果好。（4）复配型复合物几种作用不同的单剂按一定比例混合在一起，只要相互间不发生反应，无抵消作用，且各自发挥自己的特点，都可复配成复合物使用。2.3 杀菌剂2.3.1 污水处理中常见的细菌及其危害随着油田的开发，原油含水不断升高。为了保护
18、环境和维持地层产能，多年来将污水处理后回注已成常规。回注污水必须投放杀菌剂进行处理。这是由于污水中含有多种有害成分如硫酸盐还原菌（SRB）、腐生菌（TGB）、铁细菌和其它有机物质。硫酸盐还原菌属厌氧菌，是一种普遍存在的细菌，在高矿化度、较高压力和较高温度下都能生存，最宜生长温度为2040，它繁殖时将污水中的硫酸盐还原成硫化物和原子态氧。硫酸盐还原菌常存在于水流不快处和死水区如流速低的管线、冲洗罐、原油存储罐以及罐的结垢沉淀处或有机物残渣下面。硫酸盐还原菌在钢铁表面繁殖，将加速钢铁的局部腐蚀，引起地下、地面生产管线穿孔。硫酸盐还原菌产生的黑色粘稠残渣会堵塞地层孔道，降低注水量，对原油生产造成影响
19、。污水中的有机物和硫酸盐还原菌繁殖产物对喜氧细菌如腐生菌、铁细菌的繁殖创造了有利条件。腐生菌是一种非单群菌落，它产生的致密粘液常附着在管线和设备上，吸附水中的悬浮物、沉淀物，造成注水系统的过滤器堵塞和设备腐蚀，同样降低注水量，影响原油生产。2.3.2 杀菌剂的种类及杀菌机理1杀菌剂种类按杀菌剂的化学成分可分为无机杀菌剂和有机杀菌剂两大类。无机杀菌剂有：氯、臭氧、次氯酸钠等。有机杀菌剂有：季铵盐、有机氯类、而硫氰基甲烷、戊二醛等。按杀菌机理可分为氧化性杀菌剂和非氧化性杀菌剂。氯、次氯酸钠等属于氧化性杀菌剂，季铵盐、戊二醛属于非氧化性杀菌剂。2杀菌机理杀菌剂的杀菌机理可分为以下三种：（1）渗透杀伤
20、或分解菌体内电解质；（2）抑制细菌的新陈代谢过程，如抑制蛋白质合成；（3）氧化络合细菌细胞内的生化过程。氧化性杀菌剂。如氯、臭氧等均为强氧化剂，通过强氧化作用破坏细菌细胞结构，或氧化细胞结构中的一些活性基团而发挥杀菌作用。非氧化性杀菌剂。如季铵盐除能降低表面张力外，还能选择性地吸附到菌体上，在细胞表面形成一层高浓度的离子团，直接影响细胞膜的正常功能。细胞膜是选择透过性膜，调节着细胞内外的离子平衡，起到离子出入、能量转换及输送功能，细胞膜被杀菌剂破坏后，就使蛋白质变性，抑制酶的生物活性，从而抑制细菌的生长繁殖。2.3.3 杀菌剂的选择1杀菌剂的选择（1）选择杀菌剂要根据不同的水质及细菌的种类，特
21、别是pH值。因为当pH值较高时，不宜用氯气等氧化性杀菌剂，而季铵盐类杀菌剂pH值越高越好。当水中含Fe2+和H2S时，不宜使用氧化性杀菌剂，因为不仅增加氧化性杀菌剂用量，而且影响污水处理的水质；（2）杀菌剂要与其他水处理剂配伍，不能与其他水处理剂反应相互抵消其效果；（3）杀菌剂要具有良好的溶解性，加入杀菌剂后不至于影响水质，即不能增加水中的胶体颗粒数，杀菌剂能均匀溶解于水中，且清澈透明；（4）同一个污水处理系统应间隔选用不同种类的杀菌剂，以免细菌产生抗药性，确保杀菌剂的效果；（5）杀菌剂最好是高效低毒，易降解，无环境污染。2.4 混凝剂2.4.1 混凝剂的定义污水中的固体悬浮物、胶体颗粒可用混
22、凝剂出去。能使水中固体悬浮物形成絮凝物而下沉的物质叫混凝剂。由于固体悬浮颗粒表面带服电荷，互相排斥，所以不易聚结下沉。为使这些固体悬浮颗粒易于聚结下沉，混凝剂应具有两个作用：以上中和固体悬浮颗粒表面负电荷；另一个是使失去负电荷的固体悬浮颗粒迅速聚结下沉。起前一个作用的化学药剂为凝聚剂，起后一个作用的化学药剂为絮凝剂。2.4.2 絮凝剂絮凝剂是用来使溶液中的溶质、胶体或者悬浮物颗粒产生絮状沉淀的物质，在固液分离和水处理过程中，用以提高微细固体物的沉降和过滤效果，被广泛应用于化工、矿业、环保等领域。絮凝剂主要是有机非离子型和阴离子型的水溶性聚合物。如聚丙烯酰胺、聚乙二醇、羧甲基淀粉、羧乙基淀粉、羧
23、乙基纤维素等。随着工业的发展，水污染的情况日益严重，水的净化处理显得越来越重要。水的净化处理方法有许多种，如生化、离子交换、吸附、化学氧化、电渗析等，但“絮凝沉淀法”被普遍认为是一种较为有效的预处理方法。随着科学技术的发展，絮凝剂的种类也日益丰富，根据化学成分的不同，可分为无机、有机和微生物絮凝剂。1絮凝剂的作用机理（1）使胶体凝聚的方法 加入带相反电荷的胶体，此时水中原有胶体和加入胶体发生电中和，使两种胶体的负电位都减少。 添加和胶粒电荷符号相反的高价离子，从而降低胶粒的负电位，因为高价反离子较易由扩散层进入到吸附层。（2）水质在净化过程中的三种反应机理 凝结作用。微细粒子的表面电荷经中和后
24、，利用粒子与粒子之间彼此微弱的吸引力而形成凝集作用，这种力量非常薄弱，容易受到机械力的破坏。凝结作用可借助化学药剂的加入而完成，现在所使用的聚合铝型净水剂就是依靠中和粒子上的电荷而凝聚的。 架桥作用。在两个或多个固体细微粒子间，利用絮凝剂起架桥作用，使细微粒子聚集较大的颗粒的絮体，有机絮凝剂则主要依靠架桥作用使粒子沉降。 沉降作用。絮体一旦形成，便需在静止状态下借重力而沉降，由絮体沉降的快慢可测知形成絮体的大小。如果絮体具有足够的沉降速度，能于较短时间在沉降区完全沉淀下来，则可得非常清澈的水质。2无机絮凝剂分类无机絮凝剂是最早使用的第一代絮凝剂，它应用范围非常广泛。按金属盐可分为铝盐系及铁盐系
25、两类；按阴离子成分又可分为盐酸盐系和硫酸盐系两类；按分子量的大小可分为低分子系和高分子系两类。无机高分子絮凝剂的研制与开发已经由单纯的聚合铝、聚合铁发展到在聚合铝、聚合铁中引入硅酸离子，或者在聚合铝、聚合铁或聚硅酸中引入单种金属离子Al、Fe，或同时引入这两种金属离子或多种金属离子Al、Fe、Ca等。现在开发的产品已经发展到与有机高分子复合。（1）聚铝类无机高分子絮凝剂一般认为聚铝是一种高效的无机高分子，是指Al3+盐到Al（OH）3间的一系列准稳态物质，即二铝到十三铝的羟基络合物。它的研究开发对整个无机高分子絮凝剂的发展产生着极大的影响。聚铝是一系列的准稳态物，环境条件的变化会使它发生脱稳现
26、象，脱稳即絮凝。通常，聚合铝的盐基度越高，絮凝效果越强，但过高时将失去稳定而生成难溶解的氢氧化铝沉淀，导致絮凝效果降低。盐基度以75%85%为最佳。（2）聚铁类无机高分子絮凝剂我国聚合铁研制始于20世纪80年代初，首先研制出聚合硫酸铁（PFS）。PFS是在硫酸铁分子族的网状结构中插入羟基后所形成的一种无机高分子絮凝剂，可有效去处水中的悬浮物、有机物、硫化物、亚硝酸盐、胶体及金属离子，具有除臭、破乳及污泥脱水等功能，对浮游微生物也有较好的去除效果。PFS处理含油污水效果远比硫酸亚铁显著，且对金属设备的腐蚀性也大大降低，其不足之处是产生的污泥量较多、出水带色。（3）硅酸盐类无机高分子絮凝剂聚合硅酸
27、和活化硅酸属阴离子型絮凝剂，其作用机理是靠分子链上的阴离子活性基团与胶体微粒表面间的范得华力、氢键作用而引起的吸附架桥作用，而不具有电中和作用。聚硅酸絮凝剂是一种应用较早的絮凝剂。聚硅酸是用中和法即由硅酸钠在加酸条件下水解、聚合反应到一定程度的中间产物。由于硅酸溶胶具有强烈的缩聚作用，随缩聚反应的进行，分子量不断增大，最终转化为高分子凝胶，失去其混凝活性。因而活性硅酸不能长期存放，必须现场配置使用，从而降低其实用性。不稳定性和阴离子性等特性在一定程度上制约了活性硅酸在废水处理中的应用。于是，人们研制出聚硅酸盐絮凝剂，聚硅酸盐是一类新型无机高分子絮凝剂，是在聚硅酸（即活化硅酸）和传统的铝盐、铁盐
28、等絮凝剂的基本上发展起来的聚硅铝酸与金属铝铁盐的复合产物1。3有机絮凝剂有机高分子絮凝剂与无机絮凝剂相比，具有用量少，絮凝速度快，受共存盐类、介质pH及环境温度的影响小，生成污泥量少，脱色性好等优点。但缺点是有些有机高分子絮凝剂的水解、降解产物有毒，生产成本较高。所以，现多以有机高分子絮凝剂与无机高分子絮凝剂配合使用，或者添加无机盐与污染物电荷中和，来促进有机高分子絮凝剂的作用。依据化学成分，有机絮凝剂可分为合成有机高分子絮凝剂和天然有机高分子絮凝剂两大类。（1）合成有机高分子絮凝剂合成有机高分子絮凝剂多为水溶性的聚合物，具有相对分子质量大、分子链官能团多的结构特点，按其所带的电荷不同，可分为
29、阳离子型、阴离子型、非离子型和两性絮凝剂，在水处理中，使用较多的是阳离子、阴离子和非离子型聚合物；主要有聚丙烯酰胺、磺化聚乙烯苯、聚乙烯醚等系列，其中以聚丙烯酰胺系列应用最为广泛，在市场上占有绝对优势。（2）天然有机高分子絮凝剂天然有机高分子絮凝剂有纯天然的，但大多数还是经化学改性而成。此类絮凝剂原料来源广泛，价格便宜，无毒，易于降解和再生，具有巨大的开发潜能。在20世纪80年代以来，国外学者就开始了对天然有机高分子改性絮凝剂的研发。目前，此类絮凝剂的产量约占高分子絮凝剂产量的20%。他们的研究开发为天然资源的利用以及生产无毒絮凝剂开辟了新途径。按其原料来源不同，一般可分为淀粉衍生物、纤维素衍
30、生物、植物胶改性产物、多聚糖类及蛋白质类改性产物等，其中最具发展潜力的是水溶性淀粉衍生物和多聚糖改性絮凝剂2。2.5 除氧剂2.5.1 除氧剂的除氧机理在污水处理过程中，由于隔氧措施不彻底，或清污水混合处理，都有可能使系统中含有不同程度的溶解氧。由于溶解氧是加剧腐蚀的主要因素之一，尤其在高矿化度的油田污水处理系统中，即使很低的溶解氧含量（0.5mg/L），也会引起严重的腐蚀。当系统中同时存在二氧化碳和硫化氢时，二者互相作用使腐蚀更加严重。因此，防止氧进入系统或把已进入系统的溶解氧出除去，降低系统腐蚀已成为污水处理过程的重要部分。油田污水处理系统中采用的除氧剂多为亚硫酸盐（Na2SO3、NH4H
31、SO3、SO2）。这些除氧剂的除氧机理是利用水中的溶解氧，把SO32-氧化成SO42-从而把溶解氧除去。除氧反应受水的pH值和催化剂的影响很大，一般情况下，pH值越高反应越快；催化剂（镍盐、钴盐）能加快除氧剂与溶解氧的反应速度。2.5.2 油田污水处理中常用除氧剂1二氧化硫二氧化硫通常是在具有压力的钢瓶里，以液化气形式提供给现场。催化剂加到除氧剂的上游，理论上1份溶解氧需要4份二氧化硫。二氧化硫的主要特点是价格低，缺点是需要特殊的处理设备，需分别加入催化剂。2亚硫酸钠亚硫酸钠一般制成含催化剂的固体粉末，到现场用清水溶解后使用。理论上每1份溶解氧需消耗8份亚硫酸钠。亚硫酸钠的优点是价格低，运输方
32、便；缺点是溶液不防冻，液体和蒸汽有毒性、腐蚀性，与空气中氧反应降低除氧效率。3亚硫酸氢钠亚硫酸氢钠可制成含催化剂的粉末，也可制成含催化剂的浓缩液（35%）。理论上每1份溶解氧需消耗6.5份亚硫酸氢钠。亚硫酸氢钠的优点是可制成浓缩液，在高矿化度的盐水中反应速率快，缺点是具有毒性和腐蚀性。4亚硫酸氢铵亚硫酸氢铵可制成粉末或浓缩液（70%），理论上每1份溶解氧需消耗6.2份亚硫酸氢铵。亚硫酸氢铵的优点是价格低，可制成高浓缩液。缺点是具有毒性和腐蚀性。5联氨在常温下，联氨与氧的反应较缓慢，但在90以上则反应迅速，因此联氨主要用于高温除氧。联氨作为除氧剂的优点是除氧效率高，不影响水质，缺点是价格昂贵3。
33、第3章 油田污水化学药剂应用实例分析油田采出污水处理是油气开采过程中的重要环节处理后如水质达不到回注水及外排指标将直接影响油田的稳产增产节能降耗与生态环境大港油田通过开发新型絮凝剂，取得了较好的采出污水处理效果。3.1 DWF絮凝剂的开发与应用采出污水处理工艺中混凝过程混合凝聚和絮凝是应用最普遍的关键环节之一决定着后续流程的运行工况最终出水质量和成本目前其他行业废水处理主要为混絮凝沉降过滤工艺而油田采出污水处理量大水温也较高，高温会导致激烈的热运动很难实现混絮凝沉降较适宜采用混絮凝直接过滤工艺但直接过滤技术对絮凝剂的性能要求较高要求絮凝剂必须耐高速拌动与高流速否则投加的药剂将直接穿过滤层起不到
34、絮凝拦截作用结合油田污水处理工艺现状大港油田开发研制了DWF型油田污水直接过滤絮凝剂。DWF絮凝剂是一种由无机高分子和有机高分子阳离子絮凝剂复配而成的高效水质净化剂投加到水中能与水中带负电的胶体粒子快速发生电中和凝聚及吸附桥架等物理化学作用并可在较高流动状态下使水中的胶体粒子聚结形成较粗实的悬浮颗粒无需沉降分离直接在过滤条件下使油滴和机械杂质被拦截去除该药剂与传统配方药剂相比一是克服了单一无机絮凝剂pH值偏低对加药设备与管线的腐蚀二是与无机有机净水药剂分处加药相比既可减少1台加药泵及电耗又可避免两处加药量不匹配影响水质三是药剂为固体较其他水剂运输方便四是在较高流速条件下能产生絮凝在高滤速条件下
35、能起到助滤作用实现了油田污水直接絮凝过滤五是直接过滤可防止油污对滤料的污染。3.2 现场应用实验在东二站污水处理系统对DWF絮凝剂进行了现场投加试验加药量为20mg/L时过滤器出口平均油含量由加药前的10.6mg/L降至4.3mg/L悬浮固体含量由7.0mg/L降至2.1mg/L油含量和悬浮固体含量分别降低了65%和70%除油去悬浮固体效果显著4。第4章 油田污水处理化学药剂的现状及发展方向4.1 油田污水处理化学药剂应用存在的问题及发展方向4.1.1 絮凝剂应用絮凝剂处理聚合物驱含油污水时，由于污水中含有阴离子型的聚丙烯酰胺，投加阳离子有机絮凝剂后易产生胶状物质，这种胶状物质的黏性很大，很容
36、易与滤料粘结在一起，反冲洗时很难冲洗干净，随着时间的延续，这种胶状物质在滤料顶部的积累会导致过滤器处理能力的下降，严重时会堵塞过滤器，影响生产。针对这一问题在絮凝剂的选择上，应使用与聚合物配伍性良好的药剂。近年来含聚污水中使用的絮凝剂仍为阳离子型絮凝剂，技术上只是改进但没有大的突破，建议开展新型絮凝剂的研制工作，特别是针对含聚污水配伍性问题研制非阳离子型絮凝剂。4.1.2 杀菌剂目前油田很多站都不加杀菌剂，这是油田细菌大量滋生的主要原因。即使是投加杀菌剂的站，各厂为控制药剂费用，将杀菌剂的加药量控制得很低，很难满足有效杀菌浓度。杀菌剂品种单一，不能实现不同品种的交替加药，不利于整个油田的细菌控
37、制，这是杀菌剂使用中的潜在问题。通过对油井计量间转油站联合站污水站注水站注水井整个地面系统硫酸盐还原菌分布情况分析发现，油井和计量间来液中SRB数量并不高，SRB数量是从转油站或联合站开始升高的。针对上述现状，建议杀菌剂实施两点加药方式：第一点设置在转油站，有效控制细菌在地面系统的繁殖，防止硫化物的产生；第二点设置在污水站，确保回注污水中的细菌满足指标要求。加大杀菌剂研究力度，扩大杀菌剂品种，确保多品种杀菌剂在油田同时使用5。4.1.3 防垢剂由于一些转油站在掺水中存在不投加防垢剂、投加量不够或所投加的防垢剂与水质特性不匹配等问题，导致目前地面油井掺水系统结垢问题比较严重，特别是老区各采油厂一
38、般二年左右就需要全面清洗系统、更新管线。除垢不仅投入大量资金，还影响正常生产。解决结垢问题最经济有效的措施是投加防垢剂，针对油田结垢严重问题建议：发现结垢问题的各站均应投加防垢剂；投加防垢剂前，首先分析结垢原因和结垢类型，据此确定防垢剂的种类和投加量。4.1.4 混凝剂油田污水处理用的混凝剂目前主要向有机类发展。虽然现行的有机类混凝剂很多，但在高效、破乳、脱油方面还存在问题，环保工作者正在室内进行研究。1破乳、脱油混凝剂具有好的破乳、脱油效果的混凝剂将主要围绕高分子量的有机阳离子表面活性剂进行。2高效混凝剂（1）提高现行的有机类混凝剂的分子量，可以使絮凝效果更好、用量更少、沉降速度加快。它主要
39、围绕聚丙烯酞胺类进行。（2）改进现行的聚电解质，从分子结构如所含的离子多少、分子分布和多分散性等考虑提高絮凝效果。它主要围绕聚阳离子化丙烯酞胺类和丙烯酞胺类阳离子共聚物进行。（3）研究有机金属聚合物类混凝剂。4.2 油田污水处理化学药剂前景展望混凝剂是油田采出水、钻井污水等处理中重要的药剂，研制混凝能力强、能够快速破乳、沉降速度快、絮凝体体积小、在碱性和中性条件下同样有效的新型混凝剂，是水处理药剂开发者致力的方向。近年来，研制和应用原料来源广的聚合铝、铁、硅等混凝剂成为热点，无机高分子混凝剂的品种已经逐步形成系列；而在有机方面，有机混凝剂复合配方的筛选和高聚物枝接是研究的重点6。随着油田开发的
40、不断深入，原油含水不断上升，采出水处理已成为油田的重要工作。各采油区块对回注水质要求越来越高，污水水质不达标直接影响油田开发效果，注水效果不是很理想。同时随着水资源短缺的加剧，以及人们对环境污染认识的加深，油田污水处理后回用已经越来越受到重视。选择一种安全可靠的处理流程和运行稳定的设备来满足回用水的水质标准是未来发展的趋势。在水处理药剂的研制和开发上，研制杀菌能力强，能够抑制细菌产生抗药性，具有双重作用及复配使用的油田杀菌剂；开发无毒或低毒高效及复合型絮凝剂；研制出一种具有缓蚀、阻垢双重效果的药剂是水处理药剂开发者研究的方向，它也是处理油田污水的重要手段。因此油田污水处理今后的发展方向应重点开
41、发和研制新的油田污水处理剂，除以上介绍的化学药剂外我们还要不断研发出高效的化学药剂应用于油田污水处理中。总之，人们对资源的有效和科学利用越来越重视，油田污水的处理也成为了油田开发过程中非常重视的一个重要环节，不断有新的处理技术和污水处理剂被采用和推广，油田采油污水处理将朝着低污染、低成本、易操作、高效处理方向发展。参考文献1 张倩倩，刘杰，熊帆无机絮凝剂在油田污水处理中的应用内肛科技2008，12：1062 牟洪燕，秦梦华浅谈絮凝剂的研究进展油田化学品2006，63 刘德绪油田污水处理工程北京：石油工业出版社20014 王万福大港油田采出污水处理措施石油规划设计2000，11（5）5 叶坚化学剂应用现状及问题.油气田地面开发工程2007，26（10）6 杨春油田化学污水处理现状及发展趋势2006，3 19