海上油田典型化学药剂系统

2011年04月海上油气田典型化学药剂系统什么是化学药剂化学药剂指对细菌有抑制作用的药剂化学药剂系统简介破乳剂反相破乳剂缓蚀剂阻垢剂注水专用脱氧剂注水专用杀菌剂注水专用絮凝剂其他化学药剂简介化学药剂注入系统化学药剂使用需要注意的问题破乳剂破乳剂应用的必要性原油需要破乳后外输：原油开采在世界经济中占有举足轻重的地位，全世界每天大约生产860万吨原油，有近80%的原油以乳状液形式存在，需进行破乳处理，方可进入集输和加工工序。如不加处理会带来一系列问题：输送及贮存设备金属的腐蚀降低原油质量和品质，影响原油加工生产污水排海不达标，造成环境污染部分生产污水未达标又回注地层，造成储层污染破乳剂什么是乳状液:乳状液是一个多相分散非均相体系，其中至少有一种液体以液珠的形式均匀地分散在一个与其不混溶的液体之中。液珠的直径通常大于0.1μm（100nm,属于粗分散体系）。通常将以小液珠形式存在的相称为分散相或内相，作为分散介质的相称为连续相或外相。这种体系一般很不稳定，需加人第三种物质——乳化剂，体系才会具有一定的稳定性。也就是说，稳定的乳状液至少由三部分组成：两种不相容的液体和乳化剂。不相容的液体分别称为“水”和“油”，其中“水”包括水和水溶液，“油’’为不溶于水的各类有机液体；乳化剂一般可分为四类：表面活性剂、高分子化合物、固体颗粒、液晶破乳剂乳化物类型：水包油型乳状液（O／W型）：水为连续相，油为分散相油包水型乳状液（W／O）：油为连续相，水为分散相多重乳状液：在这种乳状液体系内，分散相的液珠中还包含有连续相液体的小液珠。水包油包水型多重乳状液（W／O／W）：油分散在水相中，而油滴中又有小水珠；油包水包油型多重乳状液（O／W／O）：水分散在油相中，而水珠中又有小油珠破乳剂破乳剂乳化物的转化：在油田开采初期，油田采出液主要以w／o型乳状液存在，随着油田的进一步开采，我国大部分油田已经进入高含水期，油井采出液也由原来的以(w／o)型乳状液为主变为以水包油(o／w)型乳状液为主。破乳剂破乳剂的机理：化学破乳是近年来油田大量采用的破乳方法。它是向油田乳状液中添加化学助剂，破坏其乳化状态，使油、水分离成层。这类化学助剂称为破乳剂，一般是表面活性剂或含有两亲结构的超高分子表面活性剂，可以在油水界面吸附，替换原有成膜物质。另外破乳剂往往还具有电性中和、吸附架桥作用。破乳剂在油水界面的“吸附”、“顶替”作用和对液珠的“絮集”、“聚并”作用是化学方法破乳的主要机理，其关键是改变界面膜的特性，降低油水界面膜的强度。破乳剂的发展时序及用量（mg/l)化学破乳剂种类效果及特点最初沉降破乳法破乳效果很差20世纪20年代(1000)烧碱、脂肪酸皂、环烷酸皂及氧化煤油和柴油用量大，效果差20世纪30年代初(1000)石油磺酸盐型、磺酸钠皂、氧化蓖麻油等有效果但破乳效率不高，易受电解质影响1935年后（100-500）脂肪酸、脂肪醇、烷基酚的聚氧乙烯醚耐酸、碱、盐，原油脱水效果明显提高，用量大幅度降低20世纪50-60年代（30-100）氧化乙烯氧化丙烯共聚物等低分子非离子表面活性剂应用20世纪70年代至今高分子非离子、阳离子及阴离子表面活性剂的应用，出现针对O/W的反相破乳剂相对分子量高，破入效果好，用量低，一剂多效、环境友好油田常用破乳剂贝克休斯公司出品的破乳剂MDO86476。油化公司出品各种改进型破乳剂。破乳剂注入点优先选择在液相进入分离器之前为好，帮助液相与破乳剂充分混合。(1)醇类聚醚破乳剂(2)多乙烯多胺嵌段聚醚破乳剂(3)酚醛树脂系列破乳剂(4)含硅破乳剂(5)其他破乳剂包括酚胺树脂类、聚磷酸酯、丙烯酸聚合物，高分子量破乳剂等。反相破乳剂目前，世界许多油田都进入了二次采油、三次采油阶段，注水的普遍应用以及蒸汽驱油、各种化学驱油等强化采油技术的广反应用，酸化、压裂、堵水、调剖等多种增产措施的实施，油田采出液中水包油(O／W)乳状液的比重越来越大，O／W乳化程度更加严重；随着油田开发，油田采出液中O／W乳状液的破乳、含油污水问题日益突出。水包油型破乳剂(国外称之为反相破乳剂)是水包油乳状液的破乳剂。国内外从20世纪70年代末相继开发出一系列表面活性剂、聚合物，用于O／W乳状液的破乳及含油污水除油。反相破乳剂低分子电解质、醇类表面活性剂聚合物复配型反相破乳剂常用油化公司的TS-786型注入在分离器水相出口与破乳剂搭配使用缓蚀剂传统定义：金属和周围介质发生化学或电化学作用而导致的无谓的消耗或破坏称为金属的腐蚀。ISO的定义：金属与环境的物理—化学的相互作用，造成金属性能的改变，导致金属、环境或由其构成的一部分技术体系功能的损坏。腐蚀的分类：从腐蚀形态分：全面腐蚀(均匀腐蚀或整体腐蚀)和局部腐蚀。从腐蚀机理分：化学腐蚀和电化学腐蚀。从腐蚀环境分：大气腐蚀、海水腐蚀、土壤腐蚀和化学介质腐蚀。缓蚀剂油田套管（碳钢）的腐蚀缓蚀剂油田注水管线的垢下腐蚀缓蚀剂碳钢的局部腐蚀缓蚀剂碳钢的点腐蚀缓蚀剂铝材的局部腐蚀缓蚀剂细菌引起的点腐蚀（穿孔）缓蚀剂碳钢的缝隙腐蚀缓蚀剂黄铜管的晶间（脱锌）腐蚀缓蚀剂碳钢的应力腐蚀缓蚀剂黄铜的选择性（脱锌）腐蚀缓蚀剂黄铜的冲刷腐蚀空泡引起黄铜的冲刷腐蚀缓蚀剂吸附膜机理:吸附膜理论认为，某些缓蚀剂通过其分子或离子在金属表面的物理吸附或化学吸附形成吸附保护膜而抑制介质对金属的腐蚀。有的缓蚀剂分子或离子与金属表面由于静电引力和分子间作用力而发生物理吸附。另一些缓蚀剂可以与金属表面形成配位键而发生化学吸附。缓蚀剂以其亲水基团吸附与金属表面，疏水基远离金属表面，形成吸附层把金属活性中心覆盖，阻止介质对金属的侵蚀。此类缓蚀剂主要是有机缓蚀剂。缓蚀剂——油田常见腐蚀特点PH值较低，易腐蚀；伴生硫酸盐还原菌（SRB）腐蚀；CO2、H2S等腐蚀性气体；伴生甲酸、环烷酸和石油磺酸等腐蚀性有机物；温度较高（40-100℃）；系统基本无氧，极易产生油水混合介质。缓蚀剂——油田腐蚀主要因素——CO2——H2S——溶解氧——有机酸——溶解盐——细菌（SRB）等缓蚀剂——CO2对碳钢的腐蚀作用腐蚀率mpy1020302.55.07.510CO2水质：3%NaCl水溶液温度：80℃缓蚀剂——H2S腐蚀缓蚀剂——细菌的腐蚀SRB的腐蚀作用原理图缓蚀剂——常用缓蚀剂——石油磺酸钡等（1930年）——硫脲系列——酰胺类——吡啶类衍生物——有机胺及季铵盐类——咪唑啉及衍生物类——氮、氧、磷等杂环类——有机磷酸酯类——炔醇类阻垢剂——油田设备结垢的影响1.地面管线及泵站等的结垢会明显降低整个注水系统的流量和效率。2.地下储层结垢会直接堵塞近井通道，降低油井的产量。3.井筒结垢会造成泵卡、筛管堵死，井下管柱、工具堵死，作业拔不出、测试仪器下不去，不能实现分注，严重影响油田的正常生产和经济效益。4.管线结垢造成管道缩径，流通截面积变小，导致注水压力升高、排量减小及管道堵塞。5.诱发注水井管线局部腐蚀。结垢会诱发注水井管线发生垢下局部腐蚀，从而导致注水管线漏失频繁，严重的甚至可使注水井管线穿孔，造成破坏性事故。6.使油水井和注水系统的免修期缩短，维修费用增加，造成巨大经济损失，影响油田产能建设。阻垢剂——结垢图片油田注水井下工具结垢图片阻垢剂——结垢图片油田注水管线的结垢图片阻垢剂——结垢图片冷却水系统换热器内的污垢沉积图片阻垢剂——结垢类型1垢的类别表观形状溶解性CaCO3无杂质致密的白色细粉状易溶于酸且产生大量气泡含MgCO3细碎的菱形结晶溶解慢混有氧化铁或硫化铁致密的黑色或褐色固体易溶于4%HCl且产生气泡，剩余物为不溶性的褐色或黑色物体CaSO4无杂质致密的长针状结晶，浅色粉末在酸性中溶解慢，无气泡，残液用BaCl2试验为阳性混有腐蚀物或氧化物致密的褐色物常温下基本不溶于盐酸，加热后褐色物溶解使酸液变黄，剩下的白色物不溶解阻垢剂——结垢类型2垢的类别表观形状溶解性BaSO4SrSO4无杂质坚硬致密的白色或浅色细颗粒不溶于盐酸，垢层坚硬不易清除混有腐蚀物或氧化铁等褐色致密物常温下基本不溶于盐酸，加热后褐色物溶解使酸液变黄，剩下的白色物不溶解FeS坚硬易碎的致密黑色物在盐酸中缓慢溶解，放出H2S气体，酸液变黄阻垢剂——结垢成因1垢的类型成因CaCO3垢物理条件改变，使水中Ca(HCO3)2分解所致CaSO4垢回注水与地层水不相容Ba(Sr)SO4垢回注水与地层水不相容Fe垢酸性腐蚀及细菌腐蚀硅铝垢三元复合驱油技术阻垢剂——结垢成因2第一步：水中离子结合形成溶解度很小的盐类分子。Ca2++CO32-→CaCO3(aq)；Ca2++SO42-→CaSO4(aq)Ba2++SO42-→BaSO4(aq)；Sr2++SO42-→SrSO4(aq)第二步：结晶作用，分子结合和排列形成微晶体，然后产生晶粒化过程（形成新相）。CaCO3(aq)→CaCO3(S)；CaSO4(aq)→CaSO4(S)BaSO4(aq)→BaSO4(S)；SrSO4(aq)→SrSO4(S)第三步：大量晶体堆积长大，沉积成垢。阻垢剂——阻垢的方法物理法：应用物理仪器设备的功能抑制垢的形成。化学法：通过加入化学防垢剂，利用防垢剂的络合增溶、分散、晶体畸变作用阻止垢物形成。工艺法：通过改变或控制某些作业工艺条件来破坏或减少垢的生成机会。阻垢剂——常用的阻垢剂无机聚磷酸盐有机磷酸有机磷酸酯聚电解质天然化合物环境友好型阻垢分散剂阻垢剂——作用机理晶格畸变络合增溶阈值效应双电层作用静电斥力作用再生一自解脱膜假说表面吸附作用强极性基团的作用去活化作用阻垢剂——直观图解CaCO3CaCO3阻垢剂对碳酸钙晶体生长的影响阻垢剂分子不加阻垢剂形成的垢样加入阻垢剂的结垢情况注水专用杀虫剂给油田生产带来严重危害的细菌主要有三类：①硫酸盐还原菌(SRB)；②腐生菌(TGB)，又叫粘液形成菌；③铁细菌（FB）。注水专用杀虫剂油管腐蚀穿孔注水专用杀虫剂增压泵出口腐蚀穿孔注水专用杀虫剂异养菌粘泥滋生菌垢堵塞腐蚀注水专用杀虫剂硫酸盐还原菌形态注水专用杀虫剂球菌肠球菌丝状菌杆状菌弧状菌螺旋菌注水专用杀虫剂杀生剂对微生物的影响是多方面的，通常是影响微生物的生长分裂、孢子萌发、细胞膨胀以及呼吸受到抑制、细胞壁的破坏和细胞质的瓦解等。注水专用杀虫剂无机杀生剂有机杀生剂非氧化型杀生剂氧化型杀生剂如：Cl2、Br2、ClO2、O3、NaClO等如：氯酚类、季铵盐类、有机酸类、苯并咪唑类、醛类等如：Cl2、Br2、NaClO、氯氨、ClO2、氯化异氰尿酸、卤代海因等如：氯酚类，季铵盐类、有机硫化物等按化学结构按杀生机制注水专用脱氧剂+絮凝剂配合使用其他化学药剂简介原油降凝剂原油降凝剂的作用是降低原油粘度，使原油在开采和运输过程中，减少阻力，增产增效。（改性聚羧酸酯）原油减阻剂原油减阻剂的作用是在原油长输管线中，降低原油流动阻力，以大分子结构的包裹蠕动形式减少摩擦阻力。（高分子聚合物）化学药剂注入系统注入药剂储罐注入泵化学药剂注入系统选用什么泵合适呢？探讨问题思考问题1、药剂注入浓度的问题；2、药剂注入点的选择问题（逐个分析）；3、药剂注入泵的问题（常见故障分析）；4、新增药剂需要注意的问题（清水剂的案例）；5、钡锶阻垢剂的现场案例分析（管汇结垢的案例）；6、降凝剂的使用现场案例（外输泵的案例）；7、海水粗过滤器的清洗大家觉得用什么药剂合适？