次氯酸钠消毒系统在油田回注水处理领域的应用

次氯酸钠消毒系统在油田回注水处理领域的应用

摘要：随着我国油田开采业的发展，多数油田进入采油后期，油田回注水产量

巨大。回注水中含有较多的细菌，对管道及环境产生不利影响。次氯酸钠消毒系

统是采用电解食盐水或海水的方式生产次氯酸钠溶液，所产生的溶液具有强氧化性，使回注水中的细菌受到不可逆的损害，从而起到灭菌作用。次氯酸钠消毒系

统根据现场的实际需求进行系统设计，具有杀菌效果好、无人值守化程度高、绿

色经济等特点，是油田回注水消毒技术的重要发展方向。

关键词：回注水；次氯酸钠；电解食盐；绿色环保

1.油田回注水

油田投入开发后，随着开采时间的增长，油层本身能量将不断地被消耗，致使油层压力

不断地下降，地下原油大量脱气，粘度增加，油井产量大大减少，甚至会停喷停产，造成地

下残留大量死油采不出来。为了弥补原油采出后所造成的地下亏空，保持或提高油层压力，

实现油田高产稳产，并获得较高的采收率，必须对油田进行注水[1]。

图一油田注水系统

Fig 1 Oilfield water injection system

采出水的作用是保持油层的压力，原油在注入的高压水的压力下向一侧移动，最终原油

和水一同被采出，随着我国油田开采程度的不断深入，采出液中含水率也在不断升高，高含

水后期开采阶段采出液含水率可高达90%以上，采出水在油田污水总量的占比最大，如处理

不当，将会造成注水管路的腐蚀结垢，对油田所在地的地下土壤、水体产生污染[2]。

油田采出水中含有大量的有机物、悬浮物及微生物，容易引发管道大面积的堵塞和腐蚀，将对采油系统产生负面的影响，因此需要对采出水进行合理处理，以达到可回注的条件[3]。

回注水消毒杀菌技术从作用方式上可以分为物理法和化学法[4]。物理法包括紫外线照射、超声波处理、脉冲杀菌等；化学方法包括常见的TS-789A、1227、790药剂消毒等[5]。目前

化学杀菌剂在我国油田回注水消毒杀菌领域应用非常广泛，但药剂对环境产生的潜在污染风

险和细菌对药物的抗药性的不断增加等问题逐渐暴露出药剂类杀菌的弊端。

现场制备次氯酸钠系统作为一种利用食盐水为原料直接制备消毒药剂的高性能的消毒工艺，已在广泛的应用于火电、核电、自来水厂及沿海炼油企业的冷却水杀菌系统中，具有高效、稳定、安全等优势，此技术逐渐受到广大读者的重视并在油田回注水中推广。

2.次氯酸钠消毒系统

2.1 消毒原理

现场制备次氯酸钠消毒系统原理为采用电解食盐水制备次氯酸钠技术，其反应机理为：阳极反应：2C1--2e→Cl2

阴极反应：2H++2e→H2↑

水解反应：Cl2+H2O→HClO+HCl

总反应：NaC1+H2O+（2F）=NaC1O+H2↑

由于产生的次氯酸钠化学性质的不稳定性，在水中将快速发生一系列的反应，产生具有强氧化性的新生态氧，其成分可以与蛋白质发生反应，破坏生物细胞壁及内部结构，使生物发生病变失去活性，导致其丧繁殖和存活的能力，从而达到杀菌灭菌的目的[6]。

2.2系统流程组成

次氯酸钠发生器系统包括软化水系统、溶盐系统、次氯酸钠发生器、次氯酸钠储存、排氢装置、投加系统、酸洗中和系统以及供电和控制部分组成，组成见图三。

图三现场制备次氯酸钠系统图

Figure 3 System diagram of on-site preparation of sodium hypochlorite

现场制备次氯酸钠系统采用的原料为食盐，在溶盐池或溶盐罐中将盐进行溶解，然后通过盐水配比装置将浓盐水配比为浓度为3%-5%的稀盐水；配备好的稀盐水进入电解装置，进行反应；稀盐水采用下进上出的方式通过电解槽，在电流的作用下产生次氯酸钠，后经管道流入储罐中；在加药部分配置加药泵，将储罐中制备好的次氯酸钠输送至加药点。

软水器的作用为软化来水，除去溶盐和电解用的自来水钙镁等离子，为整个系统的溶解盐、稀盐水配比等装置运行提供软水，降低由于水体硬度过高导致的结垢速度加快的情况。软水器阀头可采用多路控制阀技术，配套树脂罐、盐箱、管道构成全自动软化水机模块，可全自动实现运行，反洗，再生，整个过程无需人员干涉，自动进行。

次氯酸钠发生器主要部件为电解槽，目前电解盐水制次氯酸钠的形式主要有板式电解槽和管式电解槽两种，根据现场的不同情况进行选择使用；

由于此反应为析氢反应，氢气为易燃易爆气体，需对氢气浓度进行严格控制，在储罐设置排氢通道，通过排氢风机进行强制通气排氢，将氢气浓度稀释到1%以下后排放。同时考虑安全隐患，在设备附近设置氢气报警仪，对空气中氢气浓度进行监控。

2.3技术特点

1.现场制备次氯酸钠系统原料为食盐，如靠滨海现场可利用海水电解，原料易于获取，并且储存方便；

2.整个反应过程没有涉及到危化品，属于环境友好型技术；

3.系统可采用全自动设备，实现无人值守作业，自动控制设备的启停状态，从而实现自动加药，自动运行；

4.所产生的次氯酸钠浓度为8000ppm左右，可以满足系统投加要求，并且产生的次氯酸钠可以放置于储罐中存储；

5.设备启动后，次氯酸钠储罐液位不断升高，当达到高液位，次氯酸钠发生装置停机，加药模块正常运转；随着液位的降低，次氯酸钠储罐液位再次达到中液位时，次氯酸钠发生装置此时再次启动，次氯酸钠储罐开始上升；如此循环，在此过程中，加药模块一直处于运转状态，无人值守程度高。

3.温度及水体中还原性物质对杀菌效果的影响

温度对杀菌效果的影响与pH值类似，随着温度的升高而增加；回注水中主要的还原物

质为S2-，随着硫化物含量的增加，水中余氯含量呈现较为明显的降低趋势，杀菌能力效果

随之减弱[7]。

因此，为了保证系统的稳定运行和较好的杀菌效果，需要着重考虑来水硬度、回注水的pH值、温度和还原性物质含量。

2.5应用效果

通过新疆某油田现场信息可看出，现场制备次氯酸钠系统在油田回注水处理过程中具有

杀菌效率高、杀菌效果稳定的特点，与传统的化学药剂杀菌技术相比，成本大大降低[8]。与

常用的有机杀菌剂相比，有机杀菌剂短时间内效果理想，但由于细菌抗药性的提高，药剂的

使用量将不断提高，处理成本也随之增加，现场制备次氯酸钠不会产生抗药性，加药量均匀，具有相当好的经济效益。此外次氯酸钠消毒系统还具有杀菌范围广、毒性低、不存在泄露危

害人体生命健康安全、有毒有害副产物小、对环境的危害小等优势[9]。

3.结束语

现场制备次氯酸钠消毒系统与紫外线消毒、二氧化氯杀菌、臭氧等消毒方式相比具有理

想的消毒效果，获得较好的出水水质。次氯酸钠消毒系统原料易于获得，工艺简单，安装方便，在水体中可以保持适当的余氯量，确保后续水体短时间内不会发生细菌的大面积增长，

设备在运行中自动化程度高，安全可靠，可以长期稳定工作，对周围环境不产生污染源和危

险点，具有良好的社会效益。设备采购成本一次性投入相对其他消毒手段较高，但节省了大

量的人员运行费用，从长远的角度看，符合国家节能减排、绿色环保的发展要求，在油田回

注水领域消毒技术方面具有极大的推广价值。

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