油田压裂返排液处理药剂筛选

徐 程，郭礼荣，王凯健

(扬州润达油田化学试剂有限公司，江苏 扬州 225261)

目前我国油田采出液的含水率已高达90%以上[1]，具有以下特点：含油量高、悬浮物高、矿化度高、微生物种类多等特点[2-4]。油田采出液化学处理药剂可以分为水质净化剂和水质稳定剂，水质净化剂分为混凝剂与絮凝剂、水质改性剂；水质稳定剂分为缓蚀剂、杀菌剂、阻垢剂、除氧剂、除铁剂和助剂[5]。

针对东北龙凤山地区采出液水质特点，选用我司3种絮凝剂、6种助凝剂、5种杀菌剂、3种缓蚀剂来处理采出液并进行药剂组合优化，使得采出液达到回注标准。

1 实验材料与方法

1.1 实验材料

废水：压裂返排废液经静置沉淀，上层原油除去后得到的废液；

絮凝剂：新型无机高分子絮凝剂，既具有聚合铝盐特点，又具有聚合铁盐的特点；实验选用KD-11-A、KD-11-B和KD-11-C。

助凝剂： 实验选用阴离子聚丙烯酰胺(HPAM)：HPAM-1、HPAM-2、HPAM-3；阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)：CPAM-1、CPAM-2和CPAM-3。

杀菌剂：广谱杀菌剂，可有效抑制管道中细菌的生长和繁殖。实验选用KD-24-1、KD-24-2、KD-24-3和KD-24-4。

缓蚀剂：改性咪唑啉、有机膦酸盐、表面活性剂、低分子醇类的复配物。实验选用KD-32-1、KD-32-2和KD-32-3。

1.2 实验方法

絮凝实验：3种絮凝剂和6种助凝剂配合使用，考察同种加药浓度下废水中悬浮物的絮凝效果，检测指标悬浮固体和含油。

杀菌实验：考察3种杀菌剂对于废水中硫酸盐还原菌(SRB)、腐生菌(TGB)、铁细菌(FB)的杀灭效果，选用100 mg/L、200 mg/L、300 mg/L、400 mg/L和500 mg/L的药剂投加量。

缓蚀剂：考察3种缓蚀剂对于废水管线腐蚀的缓解效果，选用30、45和60 mg/L的药剂投加量，检测平均腐蚀率。

水质分析：Q/SHJS 2419-2017 水处理用絮凝剂技术要求；SY/T 5329-2012 碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法。

2 实验结果

2.1 絮凝剂和助凝剂的筛选

根据以往药剂筛选经验，确定3种絮凝剂的投加浓度为40 mg/L，助凝剂的投加浓度为20 mg/L，实验结果如表1所示。

表1 污水絮凝实验结果Table 1 Sewage flocculation experiment result

根据废水絮凝实验结果可知，KD-11-C絮凝剂的效果明显优于KD-11-A与KD-B；HPAM-2、HPAM-3、CPAM-1助凝剂与KD-11-C絮凝剂的效果明显优于其他实验组。

絮凝剂与助凝剂的筛选实验结果表明絮凝剂KD-11-C与助凝剂HPAM-2、HPAM-3、CPAM-1的组合能去除废水中的部分悬浮物，但是压裂液中的胶状物及其他有机物阻碍絮凝剂的絮凝效果。通过投加0.08% 的破胶剂，再次对比助凝剂HPAM-2、HPAM-3、CPAM-1与絮凝剂KD-11-C的组合，实验结果如表2所示。

表2 絮凝实验优化Table 2 Optimization of flocculation experiment

通过投加0.08% 的破胶剂最终确定絮凝剂KD-11-C与助凝剂CPAM-1的絮凝效果最佳，废水的悬浮物去除率达到92.48%；含油量去除率达到96.03%。

2.2 杀菌剂的筛选

选用公司开发的广谱杀菌剂KD-24-1、KD-24-2、KD-24-3和KD-24-4，考察药剂100 mg/L、200 mg/L、300 mg/L、400 mg/L和500 mg/L投加量下对废水中铁细菌(FB)、腐生菌(TGB)和硫酸盐还原菌(SRB)的杀灭效果。实验结果如表3所示。

表3 杀菌实验结果Table 3 Results of the sterilization experiment

对于SRB细菌而言杀菌剂KD-24-3效果最佳，最佳药剂投加浓度为200 mg/L；对于TGB细菌而言杀菌剂KD-24-2和KD-24-3效果最佳，最佳药剂投加浓度均为300 mg/L；对于FB细菌而言杀菌剂KD-24-1效果最佳，最佳药剂投加浓度为100 mg/L，杀菌剂KD-24-2、KD-24-3和KD-24-4在200 mg/L也全部杀灭FB细菌。考虑到药剂适应性，对于该废水选用KD-24-2和KD-24-3，药剂投加浓度为300 mg/L。

2.3 缓蚀剂的筛选

通过选择公司生产的3种缓蚀剂，设定30 mg/L、45 mg/L和60 mg/L药剂投加浓度来确定缓蚀剂和药剂投加浓度，试片表面积为12.52 cm2、挂片时间为7 d、试片材质密度为 6.464 g/cm3，实验结果如图1所示。

图1 平均缓蚀率Fig.1 Average corrosion inhibition rate

从图1可知，KD-32-3在投加45 mg/L时取得效果最佳。KD-32-1随加药浓度的增加，平均腐蚀率逐步下降。KD-32-2和KD-32-3则在处理效果上出现相反的现象，KD-32-2在 45 mg/L的投加量下平均腐蚀率达到最高点，KD-32-3在 45 mg/L的投加量下平均腐蚀率达到最低点，缓蚀剂中某些成分在不同浓度下对于废水腐蚀管道起到不同作用。

2 结 论

对于东北龙凤山区块采出液的性质研究，发现絮凝剂KD-11-C与助凝剂CPAM-1的絮凝效果最佳，悬浮物去除率达到92.48%；含油量去除率达到96.03%；杀菌剂KD-24-2和KD-24-3，在投加浓度为300 mg/L，对废水中的FB、TGB、SRB细菌都取得完全杀灭的效果；缓蚀剂KD-32-3在45 mg/L的投加量下，管道的平均腐蚀率最低点。