辽河油田稠油污水除硅实验研究

辽河油田稠油污水除硅实验研究
发布时间：2021-07-20T05:32:57.080Z 来源：《防护工程》2021年8期作者：刘治羽[导读] 辽河油田稠油生产过程中的硅垢结垢问题常常会严重地影响正常生产和开采。

针对辽河油田稠油高温分离水含硅量较高的情况，根据SYT 5523-2006油田水分析方法对各个水处理单元采集到的水样所含离子进行分析，发现高温分离水中偏硅酸含量较高，所以本文对四种除硅剂的除硅效果进行实验研究，确定镁剂为最佳除硅剂。

选择镁剂作为除硅剂，通过SPSS软件设计三因素的正交实验，考察影响除硅
效果的因素，结果表明，温度对实验结果的影响不显著，药剂投加量在400mg/L，pH在10的时候除硅效果最佳，硅的去除率达到90%以上。

刘治羽
辽宁华孚环境工程股份有限公司辽宁盘锦 124013
摘要：辽河油田稠油生产过程中的硅垢结垢问题常常会严重地影响正常生产和开采。

针对辽河油田稠油高温分离水含硅量较高的情况，根据SYT 5523-2006油田水分析方法对各个水处理单元采集到的水样所含离子进行分析，发现高温分离水中偏硅酸含量较高，所以本文对四种除硅剂的除硅效果进行实验研究，确定镁剂为最佳除硅剂。

选择镁剂作为除硅剂，通过SPSS软件设计三因素的正交实验，考察影响除硅效果的因素，结果表明，温度对实验结果的影响不显著，药剂投加量在400mg/L，pH在10的时候除硅效果最佳，硅的去除率达到90%以上。

关键词：稠油污水；硅垢；正交试验；除硅率
辽河油田是以石油、天然气勘探开发为主，油气深加工等多元开发为辅的大型联合企业，曾是中国第三大油田，目前原油年开采能力1000万吨以上，天然气年开采能力8亿立方米[1]。

辽河油田采用的蒸汽驱采技术，会产生一种高矿化度、高含硅量的高温分离水，高温分离水
中的离子在循环过程中不断累积，对污水处理单元及管线、锅炉都产生严重影响，导致炉管结垢现象频发。

通过对采集的垢样分析发现，垢样为硅垢。

而且采用常规的除垢方法，如酸洗，很难除去，最终将会导致炉管和注汽管线穿孔甚至报废[2,3]。

在整个污水处理系统中，原有的除硅系统等并没有持续有效的运作，导致处理后的水中仍含有大量硅离子，通过对水样的分析也证实水中硅离子含量过高。

原有工艺存在一定问题，除硅剂也存在一些缺点，因此，选择合适的除硅剂或除硅配方对稠油污水除硅以及防垢有重大意义。

1 实验材料和方法 1.1材料
实验所用材料与仪器见表1。

实验中采集处理单元的水样，根据油田水分析方法（SYT 5523-2006）对采集到的水样水质进行分析，总碱度、重碳酸盐、碳酸盐、氢氧化物采用电位滴定法，用玻璃电极为指示电极，甘汞电极为参比电极，用酸标准溶液滴定，其终点通过[]pH计指示。

偏硅酸的测定采用硅钼黄分光光度法，在酸性溶液中，可溶性硅酸与钼酸铵反应能生成黄色硅钼杂多酸，在浓度范围内，根据吸光度与可溶性硅酸含量成正比，测定水样中偏硅酸含量[4]。

1.2除硅药剂的筛选
针对含硅的废水，不同的类型的除硅药剂均有一定的效果，常用的除硅混凝药剂有镁剂、铝剂和铁剂等[5]。

本实验选取不同除硅药剂对模拟水样的进行除硅实验，筛选出效果最理想的除硅药剂，然后进一步对目标除硅药剂进行药剂投加量、反应温度、反应pH值的单因素试验，确定目标药剂的最佳反应条件。

模拟水样初始偏硅酸浓度400 mg/L，考察四种药剂镁剂、钙盐、铝盐、铁盐的除硅性能，根据高温分离水采出时的温度与pH，设定反应pH值为10.0、设定反应温度为90℃，在药剂投加量为100 mg/L、反应时间为20 min的条件下进行试验。

1.3影响除硅剂除硅效果的因素分析
取100 mL模拟水样置于恒温水浴锅中加热至反应温度，反应过程中保持温度恒定。

用20%NaOH和盐酸1+1调节pH值，反应过程中随着药剂的投加pH值需随时调节，使溶液始终保持在设定pH±0.5的范围内，设定pH=8、9、10、11、12时，反应温度分别选择60℃、70℃、80℃、90℃，镁剂投加量100 mg/L、200 mg/L、300 mg/L、400 mg/L和500 mg/L缓慢投加目标药剂同时进行搅拌。

加药时快速搅拌1分钟，速率选择200 rpm，之后在慢速搅拌条件下继续反应19分钟，搅拌速率选择50 rpm。

反应结束后用中速滤纸过滤，检测滤液中偏硅酸含量。

2 实验结果与讨论 2.1水质分析结果
水样的水质分析结果见表1。

表1 稠油污水水质指标分析结果
由表1可见，废水经过处理，水的硬度得到改善由76.4mg/L降到2.2mg/L，Ca2+、Mg2+含量基本为0，但是阴离子并没有得到有效去除，偏硅酸含量极大，是引起成垢的最关键离子。

2.3影响因素分析实验
以镁剂作为最佳除硅药剂，分别考察温度、药剂投加量、pH值等实验条件对除硅率的影响。

药剂投加量和pH的显著性分别为0.004、0.000，均小于0.005，所以药剂投加量和pH对因变量除硅率的作用明显，而温度的显著性为0.385，说明温度对因变量的影响不大。

因此对药剂投加量和pH进行进一步分析，药剂投加量的两两水平比较结果显示出，药剂投加量为100mg/L的时候，与其他四组剂量比较显著性均小于0.05，说明投药量在100 mg/L时与其他剂量有显著差异，这与其他剂量时的对比数据相符，药剂量提高到100 mg/L以上时处理效果增
强，对实验结果变化较明显。

而当投加量大于100 mg/L时与其他剂量对比显著性均大于0.05，说明药剂投加量大于100 mg/L后的效果变化在稳步增长，但是差异并不显著。

pH的多重比较结果显示出，pH小于9的时候，与其他pH比较显著性均小于0.05，说明pH在8和9的时候对除硅效果影响不大，这可能是由于碱度较小的时候镁剂不易形成氢氧化物，从而影响除硅剂与水中偏硅酸的反应。

当pH大于9时实验结果变化明显，处理效果得到增强。

而当pH达到10以上时，显著性均大于0.05，pH对数据影响较稳定。

3 结论
根据常用除硅药剂的类型，选出镁剂、钙剂、铝剂和铁剂四种除硅剂，对比考察四种除硅剂的除硅效果，最后通过药剂筛选试验，镁剂的除硅率为65%，优于铝剂、钙剂、铁剂药剂，确定镁系除硅剂为最佳药剂。

参考文献：
[1]张真权.随钻测井技术在油田水平井钻探中的应用[J].硅谷,2014,156(12):127-127.
[2]王连生,古建国,王文忠等.稠油采油污水回用于热采锅炉用水的研究[J].城市环境与城市生态,2002,15(3):59-61.
[3]邹启贤,陆正禹.油田废水处理综述[J].工业水处理,2001,21.(8):l-3.
[4]中华人民共和国国家卫生和计划生育委员会,国家食品药品监督管理总局.GB8538-2016.食品安全国家标准饮用天然矿泉水检验方法[S].北京:中国标准出版社,2016.
[5]杜聪,阿柔娜,包仓等.硅酸水垢及防治方法研究进展[J].工业水处理,2017,37(10):6-10.。