油田化学药剂课件

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2013年油田化学助剂费用可控制在4000万元以内。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①界面膜接触、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。②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。采油一厂已建有原油处理站3座，设计处理能力145×104t/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—关键节点参数助剂适应性破乳温度加药浓度沉降分离破乳剂具有很强的针对性，不同性质的原油所适应的破乳剂不同，需有针对性的开展筛选、评价温度升高，原油的粘度降低，有利于沉降脱水，视情况选择合适温度根据实际的处理情况确定最佳浓度沉降罐油层、净化油罐沉降时间、含水等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55~60℃；二段出口含水3%以内，二段沉降罐出口温度为75~85℃；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。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起到了积极的示范作用。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-

＝CaCO3↓Ca2++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，以免造成注水管线腐蚀、结垢、破漏，从而保障注水工作的顺利进行。现场应用情况尽管室内评价认为在50mg/L的加药浓度下，在用杀菌剂对三种细菌的消除率为100%。但实际上，考虑到水中微生物菌种长时间经历同一种型号助剂、同一使用浓度后，会产生抗药性。因此，有必要持续开展水质的监测工作，同时考虑不同型号、不同浓度的杀菌剂交替使用，或定期进行大剂量脉冲式投加方式，以达到更好的杀菌效果。现场应用情况通过科力公司和厂化验室近期几个批次的跟踪监测，红联站过滤器出口水质的腐蚀率和细菌总数均在控制范围内，表明杀菌剂和缓蚀剂均起到了效果。监测结果现场应用情况危险性概述危险性类别：该产品有一定毒性，直接接触对人体有一定危害侵入途径：食入、吸入，皮肤接触健康危害：本品对眼睛有一定刺激性环境危害：该产品中对环境无危害燃暴危险：本品不易燃，无燃爆危险毒理学资料急性毒性：本身低毒，但直接接触会对呼吸道、眼睛产生一定伤害生态学资料该物质对环境有一定损害安全注意事项急救措施眼睛接触：翻开上下眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗干净食入：误服者饮大量温水，催吐。迅速就医皮肤接触：立即用流动清水冲洗干净接触控制/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、进食纵观2013年上半年（1-6月），红浅稠油污水共使用污水处理药剂约2537吨，药剂费用支出583.5万元。占全年计划的43.5%。其中：反相破乳剂用量124吨，费用支出123.2万元；絮凝剂用量1684吨，费用支出381万元；助沉剂用量711吨，费用支出50.0万元；助凝剂用量18吨，费用支出30.1万元。阻垢剂实际使用约13吨，费用约9.6万元。现场应用情况

粘土稳定剂的现场应用概述

1、选择油田注水水源的原则选择油田注水水源主要有以下几个方面的考虑：有充足的水量；有良好的水质，与地层配伍，水处理工艺简单；考虑水的二次利用，特别是含油污水。

2、注水过程中油层损害的因素注水引起油层损害的主要原因有两个：一是与储层性质不相配伍的注入水水质；另一是不科学的水质处理及注水工艺。注入水水质与储层特性不符、不配伍表现在对地层孔隙的堵塞，从而造成吸水能力下降，注水压力上升。不溶物对地层的堵塞来源于以下因素：沉淀、粘土膨胀剂运移、腐蚀结垢、细菌、油及乳化物等。3、油田开发对水质的基本要求严格控制水中的固相物质的浓度和粒径（回注水标准？）严格控制水中腐蚀性介质（回注水标准？）水敏性油藏的防水敏水中含油量控制严格控制细菌含量（回注水标准？）控制水垢的形成（回注水标准？）严格控制总的腐蚀速度（回注水标准？）概述水敏：油气层中的粘土矿物在原始的地层条件下，一定矿化度的环境中处于稳定状态，当淡水进入地层时，有的粘土矿物就会发生膨胀、分散、运移，从而减少或者堵塞地层孔隙和喉道，造成渗透率降低。粘土稳定剂（又叫：防膨剂）能有效地吸附在粘土表面，防止水敏性矿物水化膨胀及分散运移而对油气层造成的伤害。概述根据油田公司油新监字〔2012〕4号文件，以及2012年效能监察工作和指示，并结合我厂年初制定的在用油田化学助剂重新评价计划，油田工艺研究所于2012年11月28日-2013年3月8日对我厂在用的3家供应商的5种粘土稳定剂进行了重新评价工作。2012年，采油一厂使用粘土稳定剂的注水区块总共有4个，分别为车2井区、车60井区、卡6井区和拐20井区。概述按照油田公司效能监察的精神，油田工艺研究所对上述五种粘土稳定剂进行现场取样后，经重新编号后，于2012年11月28日委托实验检测研究院对我厂卡6井区、拐20井区、车2井区和车60井区进行粘土稳定剂相关评价工作。主要针对各区块是否有必要添加粘土稳定剂，需要添加何种型号的粘土稳定剂，以及添加浓度的确定，最终筛选出适合该区块的一种粘土稳定剂。概述卡6车2车60拐20粘土稳定剂评价结果根据评价结果：卡6井区在添加粘土稳定剂后对该区块的渗透率起了负作用，认为该区块不适宜添加粘土稳定剂。车2井区经评价后认为采用0.3%的1#粘土稳定剂进行日常添加较为合适。车60井区考虑采用0.5%的1#助剂，拐20井区适合使用1.0%的1#粘土稳定剂。粘土稳定剂评价结果目前，我厂卡六井区已于2013年1月停止加药，现场已无助剂存货。车60井区由于注水调整，采用的车排子集中处理站处理后的污水进行回注，该污水自身具有一定防膨作用，不需要添加粘土稳定剂。因此，我厂已于2013年6月停止使用原车60的水源井水和粘土稳定剂。对于车2井区，由原来两家助剂供应商轮流供货改为现在的一家供货，现场采用0.3%的GY-2粘土稳定剂。另外，由于拐20井区，注水工作尚未开始，目前未进行加药。待注水工作开始后，将使用浓度为1.0%的GY-2粘土稳定剂。粘土稳定剂的现场调整及应用粘土稳定剂目前使用情况采油一厂目前粘土稳定剂的使用区块仅有1个：车2井区。采取连续注入的方式，将粘土稳定剂按照一定的浓度配入注入水中，然后随水注入地层。粘土稳定剂的现场调整及应用2013年上半年使用量约406吨，约合成本306万元。由于年初物资供应处对该药剂的价格进行了整体下调，同时除去卡6井区停加所节约药剂270吨，以及车60井区停加350吨，因此，预计2013年粘土稳定剂成本不会超过700万元，较年初预计减少300万元，较2012年节约500万元（2012年为1224万元）粘土稳定剂的现场调整及应用粘土稳定剂的安全注意事项粘土稳定剂剂主要成分

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。

清防蜡剂的现场应用油田在开发之前，原油埋藏在地层中，这是原油中的蜡处于高温高压的条件下，是完全溶解在原油中的。原油在开采的过程中，压力、温度随之降低，当压力降低至一定的程度时，破坏了石蜡在原油中的溶解平衡，致使石蜡结晶析出并粘附于油井设施的金属表面，这就是油井结蜡。概述概述结蜡是采油过程中经常遇到的问题。由于石蜡析出并不断沉积于油管管壁、抽油杆、抽油泵及其他井底设备、地面集输管线、阀门等金属表面，增加了原油的流动阻力，导致油井减产，集输管线压力上升。结蜡严重时，导致杆卡、杆不下等问题，需要修井作业；堵塞集输管线，导致停产。结蜡因素：原油性质（1）原油的组成（2）原油的蜡含量（3）原油中的含水量（4）原油中的机型杂质含量（5）原油中的含盐量压力温度流速油井结蜡规律：（1）原油中含蜡量越高，油井结蜡越严重（2）油井开采后期较开采前期结蜡严重（3）高产井及井口出油温度高的井结蜡不严重或不结蜡（4）低含水阶段结蜡严重，含水量升高到一定程度后结蜡减轻（5）表面粗糙或不干净的设备和油管易结蜡（6）出砂井容易结蜡（7）油层、井底和油管下部不易结蜡（8）井口附近很少结蜡概述化学清防蜡剂清防蜡剂的作用过程是将已沉积的蜡溶解或分散开使其在油井原油中处于溶解后小颗粒悬浮状态而随油井液流出，中间涉及到渗透、溶解和分散等过程。同时，助剂中的表面活性剂可在管壁上形成活性水膜，使蜡晶不宜粘附。水基清防蜡剂水表面活性剂互溶剂：增加油水溶解度碱性物质化学清防蜡剂适用于含水较高的油井清防蜡，性质较温和溶蜡能力强、溶蜡速率快，但芳烃具有一定毒性油基清防蜡剂馏分油芳烃表面活性剂有机溶剂根据近年来对在用的几种清防蜡剂室内评价效果来看，不论是水机还是油基，在加药浓度较大的情况下，防蜡率几乎都不足60%。而现场所用的清防蜡剂使用量已远超过室内试验的浓度，因此，限于清防蜡剂本身的效果，盲目使用或是加大使用量，都不会产生更好的效果。清防蜡剂室内评价清防蜡剂的现场应用采油一厂目前清防蜡剂主要适用于红五和车排子作业区的部分结蜡井上，现场采用套管加药的方式，根据油井的结蜡情况，按一定周期加入清防蜡剂。其中加药周期主要在15-30天，周期加药量在300-600kg。

上半年清防蜡剂实际用量与计划用量差距较大，主要差别在于：红五作业区积极进行清防蜡剂套加井加药周期及加药量的摸索。部分井由去年加药周期30天，延长为40天；同时部分井的实际加药量有进一步降低，因此，实际加药量较计划的低。红山嘴由于多数井要上修或检泵，时间正好与加药周期接近或冲突，因此这类井并未进行清防蜡剂的套管加药措施。清防蜡剂的现场应用红山嘴和五一区去年共有12口井进行电磁油管加热技术的应用，同时今年红五作业区和生产技术科在这两处尝试使用新型的防蜡技术，因此，一些井就未采用化防的措施。2013年油田工艺研究所在车排子作业区进行10口井的微生物清防蜡项目的试验，因此，该10口井在6月上旬便停止套加清防蜡剂。清防蜡剂的现场应用2013年清防蜡剂计划量虽较大，但实际使用量却可以控制。上半年费用约为180.6万元，全年预计该项费用400万元（2011年、2012年该项费用均超过400万元）。清防蜡剂的现场应用清防蜡剂的安全注意事项

使用过程中的安全注意事项：加药过程中戴防护耐油手套及相关的防护工具（防护面罩、防护镜等），最好站在上风口；严禁吸入、食入，若发生立即饮水催吐，并就医；避免皮肤接触，若接触，用肥皂水彻底清洗；远离火种、热源，避免与氧化剂接触；严禁泄露，避免环境污染。除硫剂的现场应用硫化氢的有害特性及预防硫化氢的有害特性及预防硫化氢的有害特性及预防硫化氢的有害特性及预防概述新疆油田车89井区是该油田发现的第一个高含硫稀油区块，随后车排子油田陆续投入开发的车95、车峰13、车峰15、车510（稠油）等井区均检测出含有硫化氢。高的硫化氢含量给油田的生产运行带来了巨大的安全隐患，并且这些井区地处克拉玛依市小拐乡、新疆生产建设兵团农七师129团所辖农田地，属于环境敏感区域，因此，必须对该井区的原油进行除硫化氢处理，做到了高含硫化氢区块的安全生产，杜绝污染。概述车排子硫化氢含量测定（2012年）无机转化机理如: