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新型管道式投加二氧化氯发生器在油井回注水中的应用

2018-09-11 10:31:53      点击:
[摘要]:新型管道式投加二氧化氯发生器对油田回注水的应用结果表明, 该新型设备用于油田回注水, 杀菌效果明显, 可有效去除水中的硫酸盐还原菌(SRB)等微生物, 并对污泥有剥离和抑制作用, 可降低腐蚀率, 达到回注水质标准, 吨水处理成本较低。新型管道式投加二氧化氯发生器有效解决了北方冬季天气寒冷和油田作为重点消防保护单位的二氧化氯发生和投加环境带来的困难。

[关键词]:二氧化氯;硫酸还原杆菌;回注水;管道式。

引言


油田回注水中存在着各种各样的微生物群体,其中对油田危害最大的是硫酸盐还原菌(SRB),SRB是一种生长在水中的厌氧菌,由于油田回注水水质适合SRB的生存,导致SRB大量繁殖,造成油套管和注水管线等设备的腐蚀穿孔。SRB的腐蚀产物也会引起地层的堵塞造成注水量下降,直接影响原油的产量。据中国石油天然气总公司1992年的统计显示,每年由于腐蚀给油田造成的损失超2亿元,其中SRB腐蚀占很大一部分,因此确定有效的防治措施对油田的生产具有重要意义。
SRB腐蚀的防治方法主要有物理方法和化学方法,物理方法有改变生存环境、紫外线照射、阴极保护和选用耐蚀材料。而化学方法是简便且行之有效的方法,已经广泛应用于油田回注水处理,其主要措施是投加杀菌剂来杀灭或抑制SRB的生长,从而控制SRB对油田设备的腐蚀。二氧化氯作为一种广谱高效的消毒杀菌剂,具有以下优点:
1.广谱性:能杀死病毒、细菌、原生生物、藻类、真菌和各种孢子及孢子形成的菌体;
2.高效:0.1ppm下即可杀灭所有细菌繁殖体和许多致病菌,50ppm可完全杀灭细菌繁殖体、肝炎病毒、噬菌体和细菌芽孢;
3.受温度和氨影响小:在低温和较高温度下杀菌效力基本一致;
4.pH适用范围广:能在pH2~10范围内保持很高的杀菌效率;
二氧化氯杀菌机理:二氧化氯是高效强氧化性杀菌剂,性质极不稳定,遇水能迅速分解,生成多种强氧化剂,如HClO3、HClO2、HClO、Cl2、O2、H2O2等,这些氧化产物组合在一起产生多种氧化能力极强的活性基因(即自由基),能激发有机环上的不活泼氢,通过脱氢反应生成RH自由基,成为进一步氧化的诱发剂。
ClO2的氧化性能能消除FeS引起的阻塞,能破碎硫化物和细菌粘泥与原油混合物形成的沉积物胶团;同时也能消除H2S的诱导腐蚀。这是提高原油产量、降低油田水系统腐蚀的有力措施。其效果优于过去油田水处理常用的杀菌剂戊二醛。虽然戊二醛有良好的杀菌性能,但缺少ClO2的强氧化性。即使Cl2也只及ClO2氧化能力的38%,杀灭硫酸盐还原杆菌的性能不及ClO2[1]。
二氧化氯发生器国内多采用水射器负压抽吸的加药方式,在油田回注水处理中,受各种条件限制,此种方法应用困难且实用性差,故采取改良措施,应用新型管道式投加二氧化氯发生器工艺。
FeS几乎是配水系统中污泥的全部成分, 其经ClO2逐步氧化可转化为可溶物,使污泥中其他成分不稳定,从而失去对管线的附着力。因此,在注水中维持低浓度的ClO2可逐渐地清洗系统,并长期控制住管线腐蚀和油层堵塞物的产生[2]。
本文主要介绍该新型管道式投加二氧化氯发生器在北方某油田的工艺流程、工程建设及性能特点。
1.发生工艺介绍
复合型二氧化氯发生工艺

三种工艺各有特点,工艺一是目前国内使用最广泛的反应工艺,产物为含氯气的复合型二氧化氯,对成分复杂的待处理水效果较好,且成本低廉;工艺二是制取高纯二氧化氯使用的工艺,原料转化率高,产品二氧化氯浓度高,成本偏高;工艺三的成本低,无需加热,由于是三元法,投加及控制工艺复杂。针对大庆油田联合站回注水成分复杂的实际情况,用于杀灭回注水中的SRB等细菌,我们采用工艺一。


二氧化氯发生工艺的反应温度会影响反应的转化率,北方冬季天气寒冷,可达-20~-30℃。一般二氧化氯发生器采用的是对反应釜直接加热的方式提高转化率,本工程采用了水下浸没式反应釜,反应釜加热条件受限,故采用原料加热的方式,原料由加药计量装置提供压力,经盘管式换热器加热后进入反应釜反应,解决了反应温度低造成转化率低的影响。


2.投加工艺
油田属重点消防安全单位,二氧化氯为有毒有害、易爆气体。为保障安全,本工程采用新型管道式投加二氧化氯发生器。本设备主要由原料预热、远距离伴热投加装置和水下浸没式反应釜、出口药液分布管、管道混合器一体式管道安装反应器组成。


水下浸没式反应釜、出口药液分布管、管道混合器集成在长6.5m、直径600mm的法兰连接式管道中。水下浸没式反应釜的出口连接药液分布管,分散多点均匀出药到回注水中,回注水携带药液经管道混合器混合均匀,由注水泵投加到各注水点,工艺系统如图1所示:
新型管道式投加器集反应釜、分布管均匀投加、管道混合器、集排气装置于一体,外形美观,结构紧凑,维修安装方便于一身,并且解决了反应釜的安全问题和高浓度药液的腐蚀问题。