强碱三元复合驱回注污水结垢分析及配伍_于静.pdf

2023 年 第 4 期 化学工程与装备 2023 年 4 月 Chemical Engineering&Equipment 67 强碱三元复合驱回注污水结垢分析及配伍 强碱三元复合驱回注污水结垢分析及配伍 于 静（大庆油田责任有限公司第四采油厂，黑龙江 大庆 163000）摘 要：摘 要：为进一步了解强碱三元复合驱回注污水的结垢情况与配伍性，检测分析了大庆某站三元复合驱污水，经水质分析可知，相比于普通污水，强碱三元复合驱采出污水的 pH 值、矿化度高、化学剂含量以及含油量，悬浮物量都相对较高，借助 Davis-Stiff 饱和指数法来进一步预测分析了强碱三元回注污水，发现强碱三元复合驱污水与普通污水混配后都会出现结垢的现象，并且使用的三元污水越多，结垢会越多，经 5 个月试验发现，经回注后的强碱三元复合驱污水结垢现场相对较轻，不严重，可把强碱三元污水用作三元体系的配制或稀释聚合物。关键词：关键词：三元复合驱；污水分析；结垢；配伍 前 言 前 言 由于持续扩大三元复合驱技术，该技术在处理采出污水与问题的使用方面逐渐显著出来。由于三元复合驱的工业化在大庆油田中的持续推进，不断增加了其采出液量。就大庆某个油厂的三元复合驱产中的产能而言，三元污水量就在 8万方/日左右，提高了采出液量所占的比例。回注与处理其采出污水，不但环保，还是对水资源的节约。可是，相比较普通污水，水里面的悬浮物、水里面的含油、化学剂的含量、矿化度、pH 值等都比较高是强碱三元复合驱采出污水所具有的特性。当进行集输回注时，因为压强、温度等条件发生改变、混配的水质不同而产生配伍等，就造成水质发生比较大的变化，极易导致堵塞与结垢等状况。除此之外，还有表面活性剂、碱与聚合物等成分存在于三元污水内，回注过程中，怎样使用得更加有效。所以，对强碱三元复合驱的回注污水的配伍性与结垢性等有关的研究进行开展是非常必要的。1 分析水质的成分 1 分析水质的成分 对 SY/T5329-2012 中的 碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法 进行使用，检测与分析大庆某油田的三元复合驱污水，且时间是 3 年，图 1 就是其强碱三元复合驱污水水质分析图。通过分析上图内的数据可以看出，在强碱三元复合驱回注污水中有比较高的 pH 值，pH 值的均值高于 10；矿化度均值大概是 8200mg/L 左右；表活剂与聚合物分别在回注污水中的含量是 45mg/L、550mg/L；悬浮物含量、含油量的分别在 233mg/L、305mg/L 左右。进而得知，悬浮物的含量、含油、表活剂、矿化度、pH 值在此站的三元复合驱回注污水DOI:10.19566/35-1285/tq.2023.04.06768 于 静：强碱三元复合驱回注污水结垢分析及配伍 的含量都高于普通污水，注水指标不易到达。2 预测结垢趋势 2 预测结垢趋势 按照国家规定的有关标准，对 Davis-Stiff 饱和指数法进行了使用，该方法可以预测碳酸钙在普通污水和强碱三元复合驱污水进行混配之后的结垢趋势，表 1 就是其具体的数据。在 SI0 时，就代表碳酸钙此时是饱和的，结垢趋势是存在的；在 SI=0 时，就代表碳酸钙是刚达到饱和点，此时状态是临界状态；在 SI0 时，就代表碳酸钙不是饱和的，结垢趋势是不存在的。表 1 强碱三元污水与普通污水结垢趋势预测 表 1 强碱三元污水与普通污水结垢趋势预测 106 污水：普通污水 pH 酸碱度 pCa pAIK K SI SAI 1：10 7.74 2.824 1.314 0.083 2.51 1.05 5.64 1：1 7.80 2.796 1.297 0.091 2.52 1.10 5.59 6：1 7.90 2.959 1.184 0.132 2.65 1.13 5.64 10：1 7.94 2.886 1.167 0.137 2.66 1.16 5.61 注：SI-饱和指数；K-修正指数；pCa-Ca2+浓度（mol/L）的负对数；pAIK-总碱度的负对数；-离子强度。通过分析表 1 能够发现，在将普通污水和强碱三元复合驱污水进行混配之后，二者的饱和指数都比 0 大，在 1.051.16 的范围中，都有结垢趋势存在。由于增加在强碱三元污水的比例，增加了 SI 值，就增加了结垢趋势。而且，按照 6:1 的比例来混配强碱三元复合驱污水和普通污水之后，此时的 SI 值是 1.13，相比于 1:1 的比例，没有太大幅度增加 SI 值。所以，下面进行的配伍性实验，按照 6:1 的比例来混配强碱三元复合驱污水和普通污水。3 实施配伍性实验 3 实施配伍性实验 在室内进行配伍性实验，按照 6:1 的比例来混配强碱三元复合驱污水和普通污水。混配之后进行静置，所静置的时间是 7 天，在 7 天之后，会得知，有沉淀物存在于底部，且非常明显，如图 2a。在样品中注入作为稀释聚合物的污水，同样静置 7 天，在 7 天后也有沉淀存在于底部，但是量比较少，如图 2b。以不一样的比例来混配强碱三元污水和普通污水，对结垢量进行了计算。从表 2 中得知，二者在混配过程中，在增大三元污水的比例时，就会增加结垢量，增加了结垢趋势。预测和静混实验的结果几乎是相同的。自结垢量中发现，三元污水:普通污水按照 6:1 与 1:1 的比例静混后，小幅度增加了结垢量。除此之外，自 1:1 的混配比例至 6:1 的混配比例，大幅度提高了使用强碱三元复合驱回注污水的效率。表 2 强碱三元污水与普通污水静混后沉淀量 表 2 强碱三元污水与普通污水静混后沉淀量 水质 体积比 以 CaCO3计结垢量 moL/L 1:10 0.10 1:1 0.15 6:1 0.22 三元污水：普通污水 10:1 0.32 4 强碱三元污水回注试验的实施 4 强碱三元污水回注试验的实施 将室内的实验研究当作基础，在实施现场回注试验时，按照 6:1 的比例来混配强碱三元复合驱污水和普通污水。在对聚合物进行配制时，所使用的污水是混配之后的，然后在进行回注。通过 5 个月不间断的试验，取出油管，对结垢状况进行观察，图 3 就是该试验。从图 3 能够发现，在现场试验 5 个月中得知，按照 6:1的比例来混配强碱三元复合驱污水和普通污水来将聚合物进行配制与回注之后，可以使油井平稳运行，没有异常出现在电压与电流中；图 3a 是三元污水所配制的聚井堵塞器，该堵塞器的每个部分所具有的功能都可以正常运行，相比于普通污水注聚井的打捞成功率，二者成功率几乎相同；在油管的外壁与内壁上没有显著结垢出现，壁面比较光滑，光亮。这就说明没有比较严重的现场结垢出现在强碱三元复合驱的污水回注之后。充分利用其污水回注，可以对三元体系进行配制，也可以当作稀释聚合物来使用，提高了其回注使用率。（下转第 58 页）（下转第 58 页）58 王耀刚：二氧化碳气提法尿素生产工艺控制 3.2 泄露问题及提升措施 选择使用二氧化碳气提法进行尿素生产时，通常情况下，使用到高压设备四台。在操作过程中，在系统出现较大波动的情况下，容易出现温度、压力升高较快或者压力下降较快的问题，长此以往，容易导致高压设备封头的位置出现泄露问题。由于部分介质腐蚀作用较大，对工艺参数的调整不及时，也容易导致出现泄露问题。操作人员日常操作时，由于阀门开关用力过猛，也容易导致阀门出现泄露的问题。为了防止上述问题的发生，需要对系统进行定期检修，特别是在开、停车过程中要严格控制升温、升压速率，同时对各个高压设备封头及法兰进行针对性的热紧操作，在开关阀门时，严禁用力过猛。3.3 成品质量问题及提升措施 在二氧化碳气提法尿素生产时，影响成品质量的两个重要指标一个是水份，一个是缩二脲。若尿素成品水份较高，容易出现结块现象，影响质量等级，尿素中水份含量较高很多情况下与熔融液中包含的水分较多有直接关系，也与入塔过程中，大气湿度较大、空气温度较高等有着密切关系。若尿素成品缩二脲含量较高，加热温度较高，停留时间较长由直接关系。在具体生产的过程中，为了严防出现水份、缩二脲过高的问题。操作人员首先需要降低尿液在管线、设备中的停留时间，严格控制蒸发系统的真空度、温度、液位各项工艺参数，同时，还需要对氨碳比进行科学调节，通过造粒塔风门的调节降低环境因素对成品质量的影响。4 结束语 4 结束语 综上分析，选择使用二氧化碳气提法生产尿素的工艺控制要求较高，从当前国内使用情况来看，在很多方面取得了较好的应用效果。但是从当前该项工艺来看，在很多方面还有着较大的不足之处。因此，选择使用二氧化碳气提法生产尿素时，需要全面精准把控工艺控制要点，结合生产实际，分析其中容易出现问题的薄弱环节，切实采取针对性的控制措施给予优化和提升。参考文献 参考文献 1 张鹏伟.CO2汽提法尿素的工艺技术及提高CO2转化率的措施J.化工设计通讯,2020,46(02):5+8.2 赵旭升.二氧化碳气提工艺生产尿素的节能降耗分析J.云南化工,2020,47(11):143-145.3 吴亚朝.探讨应用CO2汽提法生产尿素过程中水平衡的相关问题J.中国石油和化工标准与质量,2014,34(02):28.4 白山,张明昊.国产尿素级超级双相钢不锈钢在汽提塔分布器上的应用J.大氮肥,2021,44(03):190-193+204.（上接第 68 页）_（上接第 68 页）_ 5 结束语 5 结束语（1）在强碱三元复合驱的回注污水中，有比较高的 pH值，大于 10；悬浮物含量、含油量、表活剂、聚合物、矿化度都比较高，分别是 233mg/L、305mg/L、45mg/L、550mg/L、8200mg/L，注水指标不易达到。（2）预测结垢趋势的结果得知，按照 6:1 的比例来混配强碱三元复合驱污水和普通污水之后，尽管存在结垢趋势，可相比于 1:1 比例，没有大幅度增加 SI 值。在混配强碱三元复合驱污水和普通污水时，逐渐增大三元污水的比例，那么就增加了结垢量，增加了结垢趋势。（3）通过现场回注试验得知，在强碱三元复合驱污水回注之后，没有严重的结垢。充分利用其污水回注，可以对三元体系进行配制，也可以当作稀释聚合物来使用。参考文献 参考文献 1 何金钢.弱碱三元污水稀释弱碱三元复合驱体系的可行性J.油田化学,2020,37(03):20-23.2 郎冰利.三元复合驱含油污水处理技术研究进展J.中国石油和化工标准与质量,2022,42(02):31-34.