曹妃甸油田注水除氧剂BHO_04的研制与国产化_刘振国

第33卷第1期2013年1月

工业水处理

IndustrialWaterTreatment

Vol．33No．1Jan.，2013

油气田水处理

曹妃甸油田注水除氧剂BHO-04的研制与国产化

刘振国，方

健

（中海能源发展股份有限公司采油技术服务分公司，天津300452）

［摘要］根据油田注水除氧剂的作用机理及海上注水系统的技术要求，开发了除氧剂BHO-04并在曹妃甸油田

WHPD和FPSO现场试验中获得成功，能将缓冲罐出口的溶解氧控制在0.01mg/L以内。目前，除氧剂BHO-04已经

完全替代进口除氧剂IRU-145CH，成功实现国产化。

［关键词］除氧剂；注水；溶解氧［中图分类号］X703

［文献标识码］A

［文章编号］1005-829X（2013）01-0072-03

Preparationanddomesticmanufactureofoxygenscavenger

BHO-04forCFDoilfieldinjectionwater

LiuZhenguo，FangJian

（CNOOCEnergyTechnology&Services-OilfieldTechnologyServicesCo.，Tianjin300452，China）

Abstract：OxygenscavengerBHO-04hasbeenprepared，basedonthemechanismofoxygenscavengerandtechno-logicalrequirementsofoffshorewaterinjectionsystem.ThefieldtrialsofoxygenscavengerBHO-04atWHPDandFPSOinCFDoilfieldaresuccessfulthatthedissolvedoxygenattheoutletofbuffertankscanbecontrolledwithin0.01mg/L.Atpresent，theimportedoxygenscavengerIRU-145CHhasbeensubstitutedbyoxygenscavengerBHO-04，realizingthedomesticmanufactureofoxygenscavengersuccessfully.Keywords：oxygenscavenger；injectionwater；dissolvedoxygen

油田注水中存在的溶解氧会导致注水系统腐蚀速率的增大，不仅腐蚀注水系统的设备及管线，对原油开采同样具有危害，易导致油层空隙减小降低原油的采收率〔1〕。因此，去除油田注水中的溶解氧是注水水质处理的一项重要工作。除氧方式主要包括物理除氧和化学除氧，其中利用化学除氧剂除氧效果稳定，应用在海上油田的注水处理时可节约成本，操作方便。

曹妃甸油田采用生产水回注，并不采用海水，理论上注水中不应含有溶解氧。但注水缓冲罐使用氮封技术，由于密封的氮气纯度并非100%，其中混有未完全分离的氧气，因而导致注水缓冲罐中水的溶解氧含量超标（达到0.2mg/L左右），而曹妃甸油田注水标准要求溶解氧应在0.02mg/L以下，所以需要去除注水中的溶解氧。

供应链中不确定因素多，若能将除氧剂国产化则可节省油田的生产费用。笔者对除氧剂进行开发及现场试验，为除氧剂在海上平台的应用提供一定参考。

1

1.1

除氧剂BHO-04的开发

除氧剂的选择

油田注水系统中使用的除氧剂应具备以下条

件：（1）除氧反应快速完全且不产生沉淀；（2）用量少，效果好；（3）水溶性好；（4）不污染环境；（5）价格便宜；（6）使用、储存、运输安全方便。

根据马宁强〔2〕的研究经验，常用的几种脱氧剂有肼类、二氧化硫、亚硫酸盐、连二亚硫酸盐等。其中肼类在常温下与氧的反应速度很慢，用量为理论值的5倍，当催化剂（Cu2+）用量为5mg/L时，反应30min后只能除掉63%的氧。连二亚硫酸盐在常温下不稳定，易分解、潮解。而二氧化硫常温常压下为气体，运输和储存都不方便。亚硫酸盐完全符合油田注水除氧剂的各项要求，除氧比的理论值为8。因此，选择

2012年以前曹妃甸油田使用的化学药剂均由

国外公司整体提供并管理，其中注水系统使用除氧剂IRU-145CH。进口药剂采办周期长，价格昂贵且

工业水处理2013－01，33（1）亚硫酸氢铵为除氧剂的主要成分。

刘振国，等：曹妃甸油田注水除氧剂BHO-04的研制与国产化

罐的入口。

1.2催化剂的选择

注水在曹妃甸油田注水系统中的停留时间较

短，WHPD注水缓冲罐的停留时间为8min，FPSO注水缓冲罐的停留时间为6min，这就要求除氧剂与注水中的溶解氧快速反应，而常规的亚硫酸盐与氧彻底反应需要较长的时间，所以除氧剂中还应加入催化剂以加快除氧反应的进行。诸多试验证明，亚硫酸盐作除氧剂时，Co2+、Mn2+、Ni2+、Cd2+的催化活性呈递减趋势，故选择氯化钴为催化剂。

在特定设备和条件下，将亚硫酸氢铵、氯化钴和溶剂按一定比例复配，得到除氧剂BHO-04，其性能指标为：浅黄色液体，相对密度1.25~1.4，闪点（闭口）>65℃，倾点<-15℃，凝点≤-20℃。

图2

除氧剂现场试验加药装置

2.2试验标准

现场试验期间密切监测脱氧剂注入浓度、溶解

氧、腐蚀速率3项指标，以确认两种脱氧剂IRU-

145CH和BHO-04的除氧效果。表1是现场试验期

间的监测地点和监测标准。

表1

现场试验的监测情况

监测仪器秒表溶解氧测定仪RCS腐蚀电极测量器

监测标准

稳定在设计浓度下

试验指标监测地点脱氧剂注入浓度除氧剂加药撬

溶解氧腐蚀速率

缓冲罐出口缓冲罐出口注水管线

1.3产品表征

采用傅里叶红外光谱仪对产品进行红外分析，

见图1。

BHK5-HK258

<0.02mg/L<0.05mm/a

2.3试验过程

根据原水中的溶解氧含量及除氧剂的理论除氧

比确定除氧剂的加注浓度。WHPD注水中原始溶解氧为0.8~0.9mg/L，理论除氧剂用量为7mg/L，现场试验时除氧剂注入质量浓度为17mg/L，FPSO注水中的原始溶解氧为0.2~0.3mg/L，理论除氧剂用量为

2.5mg/L，现场试验除氧剂注入质量浓度为5.5mg/L。

在固定注入浓度的基础上，分别对比除氧剂IRU-图1

除氧剂BHO-04的红外谱图

145CH和BHO-04的各项效果。2.4

试验数据分析

从整个过程来看，除氧剂加药浓度基本保持稳定，偶尔有波动也会及时调整回来，另外加药泵冲程也会随生产污水量的波动而变动以保持加药浓度的稳定。试验主要监测缓冲罐出口处的溶解氧含量和腐蚀速率比较IRU-145CH和BHO-04的除氧效果。

（1）除氧剂作用后溶解氧含量变化。缓冲罐出口处的溶解氧是检验脱氧剂除氧效果的最重要指标。图3和图4分别是除氧剂IRU-145CH和BHO-04在WHPD、FPSO缓冲罐出口处的溶解氧含量变化。

图3中垂直线左侧为除氧剂IRU-145CH作用下缓冲罐出口的溶解氧，第1天—第3天溶解氧波动较为频繁（0.01~0.06mg/L之间），随后稳定在

从图1可见，在500、630、980cm-1处的峰分别为SO32-的面外弯曲振动、面内弯曲振动和反对称振动。3000~3500cm-1的双峰为N—H键的振动峰。

2除氧剂BHO-04的现场试验

除氧剂现场试验分别在WHPD和FPSO两个

地点开展。试验过程中，在相同条件下对除氧剂

BHO-04和IRU-145CH进行各项效果对比，最终确

认效果最好的除氧剂。

2.1加药方式及加药点

现场试验采用移动式加药撬加注，主要设备为

威廉姆斯气动加药泵，利用快速接头直接连接装有脱氧剂的IBC桶出口，加药装置如图2所示。曹妃甸油田WHPD和FPSO的加药点均位于注水缓冲

0.01~0.02mg/L之间；第8天提高IRU-145CH的注

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油气田水处理

入质量浓度后（21mg/L），缓冲罐出口溶解氧有所下降并稳定在0.01mg/L上下。图3垂直线右侧为除氧剂BHO-04作用下缓冲罐出口的溶解氧，在第10天将脱氧剂BHO-04注入流程后，直至第14天注入质量浓度一直保持在16~18mg/L，而缓冲罐出口的溶解氧基本保持在0.01mg/L以下，最低达到

工业水处理2013-01，33（1）

腐蚀电极监测腐蚀速率，除氧剂IRU-145CH和

BHO-04在WHPD现场试验中的注水管线腐蚀速率对比见图5。第7天为了降低注水的高腐蚀速率，

将脱氧剂IRU-145CH投加质量浓度提高到21mg/L直至开始应用脱氧剂BHO-04。

0.004mg/L，其去除溶解氧的效果明显优于同浓度下的IRU-145CH。

图5两种除氧剂作用下的腐蚀速率对比

由图5可知，自第5天起腐蚀速率直线上升并

图3

WHPD现场除氧试验缓冲罐出口溶解氧变化趋势

于第6天超过0.05mm/a，第7天超过0.1mm/a。在第7天将IRU-145CH质量浓度提高到21mg/L后腐蚀速率开始慢慢下降；应用脱氧剂BHO-04后，在加注质量浓度为16~18mg/L条件下，腐蚀速率仍逐渐下降至0.08mm/a以下。说明在相同投加浓度下除氧剂BHO-04的控制腐蚀能力强于除氧剂IRU-

145CH。

在FPSO现场试验期间，注水系统的腐蚀速率均稳定在0.001mm/a，远低于标准腐蚀速率0.05mm/a。

3

图4

结论

经过现场试验验证，除氧剂BHO-04已成功替

FPSO现场除氧试验缓冲罐出口溶解氧变化趋势

代IRU-145CH正式加注于曹妃甸油田注水流程中，其除氧效果优异，缓冲罐出口溶解氧能控制在0.01

由图4可见，除氧剂IRU-145CH作用下FPSO缓冲罐出口溶解氧在0.007~0.017mg/L之间波动，平均为0.012mg/L。而在除氧剂BHO-04作用下缓冲罐出口溶解氧在0.007~0.016mg/L之间波动，平均为0.01mg/L。

整个现场试验期间，除氧剂BHO-04均能将

mg/L以内。且BHO-04的价格大大低于IRU-145CH，成功实现了曹妃甸油田除氧剂的国产化，并

节约了油田的生产成本。

参考文献

［1］尹先清，朱米家.油田注水除氧剂的研究进展［J］.广东化工，

FPSO、WHPD缓冲罐出口处的溶解氧控制在0.01mg/L左右，达到油田注水溶解氧＜0.02mg/L的标准

要求，除氧效果显著。

（2）除氧剂作用后注水管线的腐蚀速率比较。系统中存在的溶解氧会对注水系统的设备及管线造成点蚀，故需监测缓冲罐出口管线段的腐蚀速率。利用

2010，37（3）：21-22.

［2］马宁强.油田注水的化学除氧［J］.油田化学，1989，6（3）：214-220.———————————

［作者简介］刘振国（1979—

），工程师。E-mail：boptsc_lzg@126.

com。

［收稿日期］2012-11-10（修改稿）

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/9zlm.html