隨著地下原油不斷開采,地層原始能量消耗越來越多,不足以將地下原油舉升至地面,因此需要人為注水提高地層壓力,這種采油方法即為二次采油。目前,我國大多數油田開采均需采用注水方式,且大部分油田已進入高含水期。隨著國家環保要求不斷提高,油田采出水經深度處理后排放或回注已愈來愈受到人們的重視。因此,積極開發油田水處理藥劑對治理油田污水、節能減排起著重要作用。本文簡述了緩蝕劑、阻垢劑、殺菌劑等三種常用油田水處理藥劑的研究現狀及發展展望。
阻垢劑
阻垢劑主要通過螯合金屬,吸附分散微晶和晶格畸變作用,從而阻止水中致垢鹽類在設備表面沉積。我國開發和應用的水處理阻垢劑主要分3大類,無機磷酸鹽系阻垢劑,有機膦酸系阻垢劑,聚合物系阻垢劑。
(1)無機磷酸鹽系阻垢劑
無機磷酸鹽是最早開始使用的化學阻垢劑。無機磷系阻垢劑主要包括六偏磷酸鈉和三聚磷酸鈉。把微量的三聚磷酸鹽加到水中,它能破壞碳酸鈣晶體的生長過程,阻止碳酸鈣晶體的生成。無機磷酸鹽類阻垢劑具備用量少、價格低、且同時兼具緩釋性能等優點,由于P-O容易在高溫環境下水解生成PO43-,且PO43-還可以與Ca2+結合生成Ca2(PO4)2沉淀,從而導致阻垢效率降低。磷元素能造成水體富營養化,使得大量菌落、藻類在水中迅速繁殖,從而嚴重污染環境破壞生態。目前油田現場,單純的使用磷酸鹽作為阻垢劑的阻垢方式已經被逐漸淘汰。
(2)有機膦酸系阻垢劑
有機膦酸系阻垢劑的分子結構式中都含有膦酸基團,部分有機膦酸分子中還含有羥基,羧基和磺酸基等基團。有機膦酸類阻垢劑主要有以下幾種:甲叉膦酸型、同碳二膦酸型和羧基膦酸型等。當阻垢劑加入水環境中,甲叉膦酸型阻垢劑可與鈣鎂等成垢離子形成穩定的雙五元環螯合物,該螯合物的具備較大溶解度,從而達到阻垢的效果。同甲叉膦酸型阻垢劑不同,同碳二膦酸型阻垢劑分子一般只含有C-P鍵,該鍵具有較強的抗氧化性能,在水溶液中與鈣鎂等成垢離子形成多元環螯合物,該類阻垢劑不僅對Ca2+具有良好的阻垢效果,同時對于Fe3+也具有優秀的抑制分散作用。羧基膦酸型阻垢劑的主要特性是分子結構中含有羧基。在水溶液中羧基與膦酸基團能夠螯合住溶液中的鈣鎂等成垢離子,從而避免沉淀生成達到阻垢的目的。
聚合物系阻垢劑
聚羧酸類阻垢劑可分為丙烯酸類、馬來酸類、馬來酸/丙烯酸類、磺酸類和含磷類聚合物阻垢劑等。熊蓉春等以水為溶劑,H2O2為引發劑,馬來酸酐為單體,一步合成了水解聚馬來酸酐(HPMA)。在HPMA中,羥基官能團對Ca2+有較強的螯合作用,其用量達2mg·L-1時,對Ca2+的阻垢率達100%,表現出良好的低劑量效應。劉京等采用馬來酸酐(MA)、烯丙基磺酸鈉(SAS),丙烯酸(AA)為原材料,合成了MA-SAS-AA共聚物系阻垢劑,并對其加藥量、使用溫度及使用pH值等因素對阻垢性能的影響作了分析,結果表明該阻垢劑具備加藥量低適用溫度及環境適用范圍廣等優點。
3.殺菌劑
隨著油田系統的運行系統內部微生物不斷生長、代謝和繁殖造成系統設備、管線及其他金屬材料堵塞與腐蝕;有些微生物甚至可以降解其他藥劑從而使藥劑效率降低。所以研究油田系統細菌控制技術成為迫切需要。油田用殺菌劑主要分為氧化型殺菌劑與非氧化型殺菌劑兩大類。具體聯系污水寶或參見http://www.bnynw.com更多相關技術文檔。
氧化型殺菌劑
氧化型殺菌劑具有效率高、成本低、制備簡單等優點,是使用時間最長、應用較廣的一類殺菌劑。氧化型殺菌劑主要分為氯系列與溴系列。近些年,該系列殺菌劑研究方向主要向環保安全、提高殺菌效率方向發展。王征等人制備了有機溴化物殺菌劑,現場應用表明該藥劑具備用量低、環保、殺菌效率高等特點,是新一代殺菌劑。
非氧化型殺菌劑
非氧化型殺菌劑主要包括:有機醛類、氯代酚類及其衍生物、有機錫化合、含氰類化合物、雜環化合物殺菌劑等。李建芬合成了DBNPA新型環保殺菌劑,有效解決了殺菌劑對環境的污染問題;陳霞等研制的FDBH殺菌劑能有效殺滅油田水中的SRB,研究表明在較短時間與加藥量下對SRB的殺滅率達高達100%,性能優于1227型殺菌劑。
展望
當今社會對油田生產環保要求越來越高,如何高效處理與合理利用油田污水是研究者亟需解決的問題,在油田污水處理中合理使用化學藥劑能有效提高處理效率、降低成本,因此對今后油田化學劑發展提出了更高的要求:
(1)不斷優化現有產品,提高質量、降低成本,使其成為多功能、高效、廉價、無毒的藥劑,并能推廣使用。
(2)應用綠色化學原理開發有利于生態保護的水處理,設計并合成出具有特殊結構、可環境友好的新型藥劑。
(3)進一步研究藥劑的作用機理,充分利用藥劑間協同效應和復合機理,開發多功能復合型藥劑,爭取一劑多用,降低產品成本,提高產品效率。


