油田化学药剂.ppt
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1、油田化学助剂评价应用及管理油田工艺研究所 李甫2013年8月,采油工程技术培训之,油田化学助剂是原油生产、集输等过程中的重要的生产材料(钻井、完井、压裂、酸化、调剖、三采、油气集输、防腐阻垢等)。并且随着油田的不断开发,油田化学助剂的作用越来越重要(三采化学、高含水、高粘原油的开采、集输等)。油田化学助剂的应用是化学、化工以及石油工程、安全工程等多门类学科的综合,并在石油工业上游前沿技术中不断迅速发展。,采油化学剂,调剖、调堵助剂,油井降粘剂,粘土稳定剂(注水、酸化),清防蜡剂、防砂剂等,压裂、酸化液等,集输化学剂,原油破乳剂,水处理助剂,降凝减阻剂等,其他化学剂,钻井泥浆,完井液,目前,采油
2、一厂在用油田化学助剂分5大类:破乳剂、水处理助剂、粘土稳定剂、清防蜡剂、除硫剂。5大类助剂的使用区域涵盖了我厂的稠油、稀油采油作业区以及所有站库。,2011年,采油一厂6大类9种油田化学助剂共计消耗费用约5800万元。2012年,采油一厂6大类9种油田化学助剂的预计费用为6800万元,厂里计划的控制费用为4000万元,实际结算费用为6010.6 万元。2013年上半年采油一厂所用的破乳剂、除硫剂、清防蜡剂、粘土稳定剂、水处理助剂五大类油田化学助剂共4122吨,费用支出1890万元。其中,除硫剂、粘土稳定剂的实际使用量与年初计划用量差异较大外,其余油田化学助剂的用量基本与年初的计划用量吻合。预计
3、2013年油田化学助剂费用可控制在4000万元以内。,破乳剂在原油脱水处理过程中的应用,概 述,绝大部分的油田采出液中都含有水,其中,一部分为游离水,一部分由于原油自身的性质以及开采过程中剪切、搅拌或者添加不同化学助剂形成的乳化水(W/O、O/W乳状液)。,原油含水影响增大了液流体积,降低了设备和管道的有效利用率增加了输送过程中的动力消耗增加了升温过程中的燃料消耗引起金属管道、设备的腐蚀和结垢对炼油厂加工的影响(1t水加热汽化后的体积比同等质量的油大10倍,蒸馏中的冲塔危险),新疆油田外交原油含水标准:(1)稠油含水1.0%以内(2)稀油含水0.5%以内,概 述,破乳剂的破乳机理,界面膜接触、
4、反相破乳机理(置换机理)破乳剂在热能和机械作用下与油水界面接触且排替出原界面膜内的活性物质,形成新的界面,这种新的油水界面膜亲水性强,牢固性差,外相的水易于相互聚结,当达到一定体积后,因油水密度差异,水便从油相中沉降出来,形成油水分层,实现稠油乳状液破乳。胶溶机理(溶解机理)破乳剂在油水界面发生了胶溶作用,即将疏水性的成膜物质(如沥青-胶质类物质和大分子蜡晶等)转化成脂溶物(或烃溶物),使它们以胶体形式分散在原油中,油、水之间界面张力大大提高,从而促进油相液滴间的聚结作用,逐渐形成油、水分相,最终实现乳状液破乳。,絮凝-聚结机理(集聚机理)该机理认为在热能、机械能的作用下,具有一定分子量的破乳
5、剂分散在乳状液中会引起细小的液珠絮凝,使分散相中的液珠集合成松散的团粒,松散的团粒会自动不可逆地集合成一个大液滴,当液滴长大到一定直径后,因油水之间的密度差异,油水自然发生沉降分离。中和界面膜电荷机理(中和机理)乳状液的液滴表面带有负电荷,其Zeta电位达50mV,致使乳状液体系相当稳定,所以当加入具有一定分子量的阳离子型破乳剂可以对乳状液起到中和界面电荷、吸附桥联、絮凝聚结等作用,因此具有良好的破乳性能。,破乳剂的破乳机理,采油一厂已建有原油处理站3座,设计处理能力145104t/a,均采用大罐热化学沉降工艺。,破乳剂现场应用总体情况,破乳剂现场应用关键节点参数,采油一厂稠油一段混合油样脱水
6、试验结果,破乳剂现场应用室内评价,采油一厂稠油二段混合油样脱水试验结果,破乳剂现场应用室内评价,红浅原油脱水参数优化,一段沉降罐出口含水在20%以内,一段沉降罐出口温度为5560;二段出口含水3%以内,二段沉降罐出口温度为7585;一段沉降罐进口加药量为600kg/d,一段沉降罐出口加药量为200kg/d。,破乳剂现场应用脱水参数优化,脱水温度在30左右,破乳剂加药浓度在30ppm左右,可以满足车排子原油的脱水需要一段油层控制在4m以内,保证原油在沉降罐内有充分的水洗,有利于车排子低含水原油的脱水一段出油需加热至45以上进入净化油罐,以保证车排子高凝原油的外输。,车排子原油脱水参数优化,破乳剂
7、现场应用脱水参数优化,破乳剂近三年加药情况对比,破乳剂现场应用使用对比,2013上半年,全厂共使用破乳剂197吨,费用约257万元,主要消耗在稠油处理上。,破乳剂现场应用使用对比,破乳剂安全注意事项,破乳剂主要成分,危险性概述危险性类别:易燃,对眼、皮肤有刺激性侵入途径:食入、经皮肤吸收健康危害:产品中含有一定量的甲醇,破乳剂闪点大于20,现场使用时注意通风,应避免与皮肤直接接触;在密闭环境下,接触其高浓度蒸汽时,应配带防毒面具,破乳剂接触皮肤,应用流动清水彻底冲洗环境危害:该产品正常使用中对环境危害较小燃爆危险:本品属易燃烧物品,应注意防火,急救措施眼睛接触:翻开上下眼睑,用流动清水或生理盐
8、水冲洗干净皮肤接触:脱去被污染的衣服,用清水冲洗干净吸入:脱离现场至空气新鲜处食入:误服者饮大量温水,催吐就医。,水处理剂的应用,目前,采油一厂在用水处理剂有:,污水处理助剂,助凝剂,缓蚀剂,杀菌剂,絮凝剂(净水剂),阻垢剂,助沉剂,反向破乳剂(除油剂),概 述,概 述污水处理剂,油田污水处理回用是油田开发的配套工程,也是一个环保项目,属于环境治理的社会公益项目,能够实现水资源再利用,具有巨大的社会效益和环保效益。在目前国内外环保形势要求越来越高的前提下,开展油田污水处理回用对树立中石油重视环境保护的企业形象起到正面作用。同时,随着国家对节能降耗以及环境保护的日益重视,污水回用对油田的节能减排
9、起到了积极的示范作用。,采油一厂在用污水处理站2座,污水的处理能力2.1104m3/d,在用污水处理站均采用离子调整旋流反应处理工艺,且均和原油处理站合建。,污水处理剂的应用,红浅稠油污水回用锅炉工程采用“离子调整旋流反应水处理技术”该技术采用化学和物理方法相结合方式,技术关键在于旋流反应器的内部结构及与之配套的污水处理助剂性能。,污水处理剂的应用,关键技术污水处理助剂体系的优选,污水处理剂优选,反向破乳剂(除油剂)筛选,关键技术污水处理助剂体系的优选,污水处理剂优选,絮凝剂筛选,关键技术污水处理助剂体系的优选,污水处理剂优选,助沉剂筛选,关键技术污水处理助剂体系的优选,污水处理剂优选,助凝剂
10、筛选,关键技术污水处理助剂体系的优选,除油剂最适加药浓度25mg/L,絮凝剂最适加药浓度200mg/L,助沉剂最适加药浓度100mg/L,助凝剂最适加药浓度8mg/L,污水处理剂优选,污水处理剂优选,关键技术污水处理助剂体系的优选,通过室内评价及优选,使得污水处理剂在短时间内反应,并且絮体较大,抱团密实,沉降速度快,水色清亮。最终要求满足“双2”指标(含油2mg/L,悬浮物2mg/L)(红浅稠油处理站与车排子处理站均为同一标准)。,污水药剂体系的管理优化,污水处理药剂是一个体系,合理药剂浓度和加药组合,是水质合格处理的关键:技术管理部门不定期对药剂进行抽样化验,及适应性评价基层单位派专人管理药
11、剂,确保药剂质量达标,并根据生产实际及时进行加药浓度的调整,优化了污水药剂浓度,降低污水处理成本。,污水处理剂现场管理,红浅稠油污水处理系统运行检查大表,污水处理剂现场管理,红浅稠油污水处理系统各节点控制参数,污水处理剂现场管理,污水处理剂的安全注意事项,使用过程中的安全注意事项:加药间保持通风,加药过程中戴防护手套严禁吸入、食入,若发生立即饮水催吐,并就医;正常皮肤接触可用清水清洗储存于阴凉、通风的库房防止泄露,避免环境污染。,概 述阻垢剂,1、结垢是油田水水质控制中遇到的最严重问题之一。2、结垢会给生产带来严重危害:降低了传热效果引起设备和管道的局部腐蚀,在短期内穿孔而破坏水垢还会降低水流
12、截面积,增大了水流阻力和输送能量增加了清洗费用和停产检修时间,概 述阻垢剂,影响碳酸钙结垢因素二氧化碳:分压降低,结垢倾向增大温度、压力:温度溶解度,压力结垢pH值:pH 结垢盐度:同离子效应、盐效应,概 述阻垢剂,碳酸钙1、机理:Ca2+CO32-CaCO3Ca2+2HCO-CaCO3+CO2+H2O2、特点:碳酸盐垢是油田生产过程中最为常见的一种垢在25,溶解度0.053g/L,概 述阻垢剂,油田防垢技术结垢本质:油田水成为过饱和,其中一种盐不能再溶解时,则发生结垢。防垢的本质:改变系统条件,以增大盐的溶解度防止晶核化或抑止结晶变大分离晶核控制成垢阳离子,主要是螯合二价金属离子防止沉积,保
13、持固体颗粒在水中扩散并防止在金属表面沉积。,概 述阻垢剂,阻垢技术,阻垢机理,分散作用:抑制沉淀,螯合、络合作用:抑制阴阳离子结合,絮凝作用:吸附晶体颗粒,变形作用:破坏晶体生长,阻垢机理,阻垢剂的安全注意事项,健康危害眼睛接触:会造成眼睛流泪,有轻微的刺激。皮肤接触:不会造成对皮肤的腐蚀伤害。误饮、误食:少量误饮、误食不会造成药物中毒,大量饮入会造成胃粘膜受伤,甚至中毒事故。吸入:呼吸不会成为阻垢剂对人体伤害的侵入途径。,急救措施眼睛接触:翻开眼皮用清水清洗15分钟,将阻垢剂液体彻底清洗干净。皮肤接触:用大量的清水冲洗干净。食入:误饮、误食阻垢剂后要多喝清水催吐,或去医院就医处理。吸入:呼吸
14、不会成为阻垢剂对人体伤害的侵入途径。,概 述缓蚀剂,一类以适当浓度和形式投加在水中后,可以防止或减缓水对金属材料或设备腐蚀的化学品,具有效果好、用量少、使用方便等特点。缓蚀剂的类别和品种很多,按其化合物的种类,可分为无机缓蚀剂和有机缓蚀剂。按其抑制的反应是阳极反应、阴极反应或两者兼而有之,可分为阳极型缓蚀剂、阴极型缓蚀剂或混合型缓蚀剂。缓蚀剂还可以按照在金属表面形成保护膜的机理而分成钝化膜型、沉淀膜型和吸附膜型等。在水处理中常用的钝化膜型缓蚀剂如铬酸盐、亚硝酸盐、钼酸盐等;常用的沉淀膜型缓蚀剂有聚合磷酸盐、锌盐等;常用的吸附膜型缓蚀剂如有机胺等。,现场使用的缓蚀剂(KL-0308)主要用于红山
15、嘴联合站,投加浓度为30mg/L。室内试验表明:在该浓度下,对腐蚀挂片的腐蚀率低于红山嘴油田注水水质标准规定的0.076mm/a的标准。,现场应用情况,危险性概述危险性类别:低毒,对人体无直接危害侵入途径:皮肤接触健康危害:对皮肤有一定刺激性环境危害:对环境无危害燃暴危险:不易燃,无燃爆危险急救措施皮肤接触:立即用流动清水冲洗干净,然后用2的苏打水清洗。,接触控制/个人防护工程控制:生产过程密封,加强通风、防止粉尘呼吸系统防护:佩带防护口罩眼睛防护:戴防护眼镜身体防护:穿防护服手防护:戴防护手套其他防护:工作现场禁止吸烟、进食,安全注意事项,概 述杀菌剂,杀菌剂又称杀菌灭藻剂或污泥剥离剂、抗污
16、泥剂等,指一类用于抑制水中菌藻等微生物滋长,以防止形成微生物粘泥的化学品。通常分为氧化性杀菌剂和非氧化性杀菌剂两类。氧化性杀菌剂,如常用的氯气、次氯酸钠、漂白粉(主要成分次氯酸钙)、二氧化氯等;非氧化性杀菌剂中效果好、应用比较广泛的是能破坏细菌的细胞壁和细胞质的化学品,如季铵盐等。季铵盐中如氯化十二烷基二甲基苄基铵或溴化十二烷基二甲基苄基铵等,往往兼具杀菌、剥离、缓蚀等多种作用,有发展前途,现已应用于油田水、工业冷却水等方面。,现场使用的杀菌剂(KL-204)主要用于红山嘴联合站,目的是将水源井中的硫酸盐还原菌(SRB)、铁细菌(FB)以及腐生菌(TGB)消灭或消除至满足注水标准的范围内,以免
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