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除硫剂在油田污水中的应用

发布:多吉利        来源:www.duojili.cn  

除硫剂在油田污水中的应用

摘要:硫化物在油田污水中普遍存在,并因此带来腐蚀、硫酸盐还原菌(SRB)繁殖以及水体稳定难处理等问题。通过对铜庄和王龙庄污水体系中硫化物分布及规律研究,进行室内除硫剂的筛选并在现场应用。水质监测数据表明,该除硫剂能将污水中硫化物含量从30mg/l以上降到10mg/l以下,能有效缓减水体腐蚀问题。

关键词:硫化物;SRB;除硫剂腐蚀

1 油田污水中硫化物的形成及危害

油田产出污水中的硫化物主要以S、S2-、SO42-的形式存在,其来源一是地层中存在的,随石油开采

带到地面;二是硫酸盐还原菌(SRB)的还原作用将水中的SO42-还原成S-。油田污水中的硫化物主要以后者为主。水中S-由于其外层电子云极易变形,穿透性强,对钢铁具有比cl-更强的腐蚀性J,在钢铁表面形成局部腐蚀或坑蚀,最终使罐壁穿孔,破坏注水系统;而其腐蚀产物为稳定性很好且不溶于水的黑色FeS沉淀物,能使水体发黑,悬浮物增加;同时FeS又是一种乳化油稳定剂,会增加污水除油难度,如果这种水注入地层,会堵塞地层,注水压力升高,增加注水井洗井和措施次数。

另外,污水中硫化物增加会导致水体氧化还原电位降低,有利于SRB的繁殖(低于一lOOmv时);而

SRB具有腐蚀性,其产物会堵塞地层孔道,并导致水体硫化物含量的增加。对于注聚区块,硫化物的存在还会导致用污水配制的聚合物溶液粘度降低,无法满足聚合物驱的水质要求。目前常用除硫化物的方法有化学法、微生物法及电化学等 ,其中化学除硫剂使用较多,河南 、新疆等油田均有成功应用。

2 油田污水硫化物分布现状

安徽采油厂的铜庄和王龙庄两座污水处理站,污水量分别为300m3/d和200m3/d。其污水处理流程为:高架脱水罐一混凝除油罐一缓冲罐一双滤料过滤器一精细过滤器一注水罐。站内污水硫化物含量和细菌含量较高,其中硫化物含量经稀释测定,铜庄污水硫化物含量为45~65 mg/L;王龙庄污水硫化物含量为35mg/L,远超出低于2mg/L的行业标准。由于污水中长期存在大量硫化物和细菌,导致站内污水流程管线腐蚀严重,水质也无法满足地质要求。

油田污水来自于油井采出液,因此有必要了解从油田采出液到污水系统中的硫化物和细菌的分布情况,分别从油井到污水系统取样分析硫化物和SRB含量。

从硫化物的数据分布可以明显看出,铜庄污水站内的硫化物主要是在地面流程中产生的,油井采出液中硫化物很少;SRB的数量也在地面流程中大量增加,站内通过投加杀菌剂有所减少,但到注水井口其数量又有所增加。

3 除硫剂的室内筛选评价

3.1 除硫剂的除硫性能

常用的除硫剂通过氧化作用或沉淀反应作用来达到除硫效果,分为两种类型:氧化剂型和沉淀型。氧化性型除硫剂作用原理是基于氧化还原反应,使水体中二价硫被氧化成高价硫,以单质硫或硫酸根(SO42-)的形式存在于污水中,单质硫再通过絮凝沉降过滤去除,而硫酸根离子则与污水中矿物质形成可溶解硫酸盐,从而减轻硫及硫化物对金属的腐蚀作用,使污水变清、悬浮物含量降低。

沉淀型除硫剂的作用原理是通过与污水中的S-发生化学沉淀反应,形成絮状沉淀,再通过絮凝、

过滤的方法除去这部分沉淀,达到除硫化物的目的。对这两种类型的除硫剂进行室内筛选评价试验,选取四种除硫剂CCC1—1(氧化型)、CCC1—2(氧化型)、HFH—ID(沉淀型)和强氧化剂次氯酸盐,比较在浓度为100,150,200,250,300mg/L下的除硫和杀菌效果。

加入除硫剂可不同程度地降低水中硫化物含量,其中效果较好的除硫剂为CCC1—2,HFH—ID和强氧化剂,当使用浓度为200mg/L时,能使水样中硫化物含量从30mg/L降到2mg/L左右,选用这三种除硫剂作进一步评价试验。

油田污水处理系统非常复杂,除硫剂应在不引起水质其他指标恶化的前提下使用,为此对除硫剂的杀菌和缓蚀性能这两个主要水质指标进行了评价。

3.2 除硫剂的缓蚀性能

选用除硫性能好的三种除硫剂CCC1—2,HFH— ID和强氧化剂,进行室内的腐蚀挂片试验,选取铜庄污水处理站的污水进行试验。

实验仪器为RCC一1型旋转挂片腐蚀试验仪。测试条件:温度45℃ ,转速35r·S-1,测试时间4d.

加除硫剂后的水体腐蚀率明显降低,由原始水样的1.651mm/a降到0.76mm/a以下。比较三种除硫剂,沉淀型除硫剂的缓蚀性能好于氧化型除硫剂,因为沉淀型除硫剂通过与水中的二价硫发生沉淀反应,基本消除因二价硫造成的金属腐蚀;而氧化型除硫剂则是通过氧化产生致密的保护膜起缓蚀作用,这层保护膜就是在挂片表面形成的附着物。

3.3 除硫剂对SRB生长影响

在原始水样中加入除硫剂,配成不同浓度测其杀菌(硫酸盐还原菌)效果。

几种除硫剂均起到了一定的杀菌作用,其中尤以强氧化剂和沉淀型除硫剂HFH—ID的杀菌效果为好,强氧化剂和HFH—ID在浓度为200mg/L时均能把硫酸盐还原菌全部杀死,具有良好的杀菌效果。

综合上述试验分析,强氧化剂、CCCL一2和沉淀型除硫剂HFH—ID的除硫效果较好,且有一定缓蚀和杀菌作用。但在试验中发现强氧化剂的气味刺鼻,且费用较高,因此现场选用CCCL一2和HFH—ID型除硫剂。

4 除硫剂的现场应用

2008年在王龙庄和铜庄污水处理站进行除硫剂的现场应用。先期使用氧化型CCCL一2,发现该药剂在温度较低的冬季容易冻结,不适合现场投加,后改用沉淀型除硫剂HFH—ID,投加位置在除油罐进口。

从除硫剂投加前后的硫化物和SRB含量变化可以看出,除硫剂有效地降低了污水中硫化物含量和细菌数量,水质改善明显。

(1)两个处理站投加沉淀型除硫剂后,污水中硫化物含量明显降低,其中王龙庄污水处理站污水硫化物处理达标,说明除硫剂起到很好的除硫化物作用;

(2)投加除硫剂后站内污水中SRB数量也在发生变化,注水泵进口水中SRB得到了有效的控制,但到注水井口有所增加,分析认为与注水管线管壁附着的细菌较多有关;

(3)铜庄大站在除硫剂投加初期除硫效果一般,分析认为这个时期站内污水含油量较高,对于以沉淀絮凝为主的除硫剂,水中大量的油珠会带着絮状沉淀物一起上浮,而不是正常的下沉,沉淀物无法通过过滤装置除去,导致硫化物去除效果降低。

5 结论

通过室内和现场应用,沉淀型除硫剂在两个污水站内取得了较好的除硫化物效果。应用中也发现污水中含油量大时会导致沉淀型除硫剂产生的絮体上浮造成水处理效果下降,因此建议当水体中含油量大于100mg/L时应暂停除硫剂的使用。

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