1、應用化學脫氧劑脫氧工藝降低海水溶解氧含量，提高油田注入水質馬向輝周明亮張春光(勝利油田有限-2-海洋石油開發公司)摘要海水脫氧是一種技術復雜曲工藝。吼往采用機械方式，而|tC一3是一種新型脫氧 劑其聰氧原理為亞硫酸鹽與海水中氧氣發生化學反牲，生成硫酸鹽，從而達到脫氧的目的。 同時，生成的硫酸鹽溶液化學性質穩定注入地層后不會對地層產生不良反應而堵塞地層。脫 氧劑投加工藝于2004年7月16日改造完成并在埕島中心二號平臺試用脫氧效果穩定，在加藥 濃度80algL條件下，注水泵入口臺氧量小于0 04mgL，控制在指標范圍內，達到預期效果。關鍵詞中心二號 海水脫氧HC一3型脫氧劑應用埕島中心二號平臺位

2、于埕島油田CB25區主體部分2000年6月海水處理、注水系統正 式投產。海水處理系統設計規模m000m3d，由3臺海水提升泵、粗濾器、2座壓力斜板沉 降罐、5座細濾器及2套超重力場脫氧裝置組成。海水處理系統脫氧工藝采用機械式超重力 脫氧。超重力脫氧自投產以來，逐步暴露出脫氧成本高、機組側控難度大、潤滑密封系統竄 油以及易導致天然氣集輸管網波動等問題，嚴重影響r海水的正常脫氧，進而影響到埕島油 日I的止常注水開發。因此，有必要研制一種新型脫氧工藝以降低脫氧成本，提高脫氧效 果，實現海水高效、穩定脫氧。1原超重力脫氧工藝簡介及存在問題海水中氧的存在可導致注水管道及殳備的腐蝕加劇，嗜氧細菌的滋生，反

3、應后生成 R、(On)，沉淀，堵塞管線及油層，使吸水能力下降。所以，對注入水的溶解氧指標有著嚴格 要求。經過實驗證明埕島油田海域海水含氧量一般為78ppm，含氧量隨季節的變化略有不同而隨水深的變化影響不大(見表1)，根據灃人地層水溶解氧的要求，水中溶解氧含量低于005ppm。目前，常用于海水脫氧的方法有三種：氣提、真空和化學脫氧。此前，中心二號海水脫氧t藝采用超重力脫氧機氣提脫氧技術。1I超重力脫氧工藝原理 溶解在液體中的氣體量與氣體在系統中的分壓有關。向海水中通入無氧天然氣后，在脫氧塔內氣體空間，天然氣形成一定的分壓。當氣體窄問總壓1；變時，氧在氣體空問的分壓 低，促使海水中氧的蒸發，這就意

4、昧著海水中氧含量降低。12超重力脫氧工藝存在問題 脫氧機自投用以來，隨著時間的延長，存在的問題逐步暴露出來，主要存在問題如下，1Sl二l解，2000年6月畢業于吉林大學石浦與天然氣勘查，現從事海油氣集輔管理工作。地址：山東告身、營布河口 阿仙洲鎮海洋石油開發公司，郵編：257237聯系電話：(0546)8484297。188表I不同季節、不同層位海水溶解氧含量采樣深度m采樣季節 測試地目2 8 10，、冬季北風風力 溫度C 3 53 53 5 j 5 3 567級臺氧璧(L18 08 08 08 OS 0眷季南風風力溫度 63 8 3 03 O3 034級含氧量(wgk) 77 07 O7 O

5、6 5 6 5夏季東南吼呲溫度 2624 240242412級占氧量(mg1，)6 06 o6 0 6 O6 0備注 取樣地點：中心二號乎1121維護工作量大由于工況惡劣，機械密封壽命短，極易發卡滲漏，造成潤滑油箱發生竄油、竄氣、竄水，使潤滑油乳化變質，無法使用，造成維護工作量較大。 I22機組震動大 旋轉床運行中轉動不平衡，鈦絲網破碎損壞較快，機組震動大。123潤滑油極易發生溢油 “兩站一體”的密封、潤滑系統，存在兩路潤滑油路壓力不平衡現象，導致壓力波動范l目定，潤滑油極易發生溢油現象。124脫氧成本較高根據2003年全年的統計結果，超重力脫氧機每隔3個月就需維修一次，維修周期非常 短，每次

6、維修需耗資10萬元，且需動用平臺吊機、施工船舶、吊車、卡車等，一年的維修 費川商達40，元。潤滑油平均每兩個月更換一次，每次需更換CIM0潤滑油400kg折合人 民幣4400元，每年單潤滑油一項就達26400元。同時，超重力脫氧機耗電量、耗氣量巨大， 每年所耗電能達1401600kWh，折合人民幣644736元按3：L的氣水比算，每天消耗天然氣 約12000m3，折合人民幣1200元，每年消耗的天然氣折合人民幣達438萬元，使胃超暈力脫 氧機總費用約545萬元。125機組調控難度較大，嚴重影響了整個生產系統的穩定運行 機組調控難度較大，容易造成二級氣水分離器竄氣、壓縮機、熱媒爐進氣壓力波動，造

7、成整個天然氣管網壓力波動，已多次發生因竄水、竄氣導致天然氣壓縮機停機、天然氣分離器進水等現象，嚴重影響r整個生產系統的穩定運行。 綜合以上因素分析，超重力脫氧技術已經無法滿足目前海水脫氧的需要， -方而故障頻繁，維修周期短，維護費用高，調控難度大，脫氧成本高，耗費大量人力物力；另 一方面頻繁的出現故障影響了平臺其他系統的正常運行，同時也影響其海水脫氧效果， 長期將影響到埕島油田的注水升發。為此我“】聯合有關單位研制了HC一3型海水基脫 氧劑，2 HC一3型海水基脫氧劑脫氧原理及特點21HC一3型海水基脫氧劑脫氧原理 脫氧劑脫氧工藝屬化學脫氧，其主要成分為業硫酸鹽與肟類復配合成化臺物，亞硫酸鹽1

8、89i海水中氧氣發生化學反應，生成硫酸鹽(2s0；一十02=2S嵋)，從而達到脫氧的H的1日 時，t成的硫酸鹽溶液化學性質穩定，注入地層后不會對地層產牛不良反應堵塞地層。其土 耍技術指標如表2。表2 I-IC一3型海水脫氧劑主要技術指標22 HC一3型海水基脫氧荊復配篩選及定型 為確保脫氧劑能適J1埕島油田水域實際情況，存最佳經濟效益條件下獲取最佳的脫氧效果，我們與有關單位認真進行了脫氧劑與海水的配fh性、與絮凝劑、昆凝劑、殺菌劑、緩蝕 劑等海水藥劑的混溶、配伍的室內實驗、現場試驗，并根據試驗結果確定了HC一3型海水 璉脫氧劑為埕島油田第一種脫氧藥劑。為提高脫氧劑脫氧效果，還為脫氧劑復配了催化

9、劑， 加速了脫氧速度。221不同類型除氧劑的試驗研究與篩選 (1)除氧荊除氧效果理論與試驗用量效果分析(摩內)見表3。表3除氰劑除氟效果理論與試驗用量效果分析【室內)除靼劑理論用星 除皇L劑使用量(理論用量倍數)隙氧刺類型 (氧濃度的倍數JO 5 I Ol 5 2 0亞硫酸鹽 83 66 0 85，012 3 6 4 5 15 5兒5 oo 聯氯l 6 8 6 4 6 l 5 9 肟糞447 7 727 24 6 8 6 4啞硫酸鹽+vc 9 7 I 8 0 o O 亞硫酸鹽+聯氡 6 1 3 4 o 15 o o 業硫酸鹽+肟類 6 8 1 2 0 o 0 箭注：體系中使用催化劑的濃度為15

10、L。斜體部分為海水加除軾劑后的溶解氧的最低維度從表3中町以看出：“亞硫酸鹽+肟類”復合脫氧劑相比其他類型脫氧劑，添加濃度較 低，獲得的脫氧效果最佳。(2)除氧劑除氧效果理論與實驗用量效果分析見表4、表5。表4除氯劑除氧效果理論與試驗用量效果對比(現場一)乇劑吲L)50607080120160200加藥量催化N(mL) 678 10 20HC一1含氧(nw，L)l 01 00 8 0 4O 2 010 05(qt硫酸鹽) 脫氧率 93 3 83 3 Be,6 93 3 96 7 99 3 99 2IlC一2古氧(mgL) l 0l 0l 0l O080 60 4(異抗壞血酸)脫氧率83 3 83

11、 3 83 3 83 3 86 6 90 93 3備注：空白海水舍氧6晰L，實驗溫摩為20，使片5測氧比色管檢惻190表5除氧劑除氧效果理論與試驗用量效果對比(現場二蝴l(mgL)30小l5070女藥量 催億劑(ngL)】0】，】O10Ilc一3 含氧(ngL) 34l 60 080 04 (砸硫酸鹽+肟類)脫氧率83 3 83 3 86 6 93 3 備灃：空白海水古氧8 0rngL，實驗溫度20cc，使用JPB一701型便攜式溶解氧分析倥檢測，匣麻時間盎I 52nil,內，通過現場試驗我們發現，與HC一1和HC一2型脫氧劑相比，HC一3(啞硫酸鹽+肟類) 型海水基脫氧劑脫氧效果最佳，添加濃

12、度為70mgL時，即可將含氧量為80mgI的海水存 中心t號現場條件下脫氧至O。04JI】igL，達到了埕島油團注人水質的要求。222除氧劑毒性與腐蝕性分析(見表6)表6除氧劑毒性與腐蝕性分析(現場二)除氧利類型 毒性腐蝕!墜!蘭竺)亞硫酸鹽 低毒，攝八后救鞋刺撤忖較小無 7 27 9(工業級，10)較小 聯氡較大，強烈刺激性 14極強肟類 無毒 78，較小 亞硫酸鹽4-Vc 無毒，攝人后微量刺激性 78，較小 亞硫酸鹽+聯氨 較大 11極強Hc3(亞硫酸鹽十肟糞) 無甚，攝衍微量刺激性78較小分析結果顯示HC一3(亞硫酸鹽+肟類)型海水基脫氧劑，無論是毒性還是腐蝕性都是較低的。223HC一3

13、除氧劑溶液的儲存穩定性限于海上交通受海況制約的特殊條件，要求除氧劑必須能夠長期放置而保持性能穩定， 勻此我們對HC一3除氧劑溶液的儲存穩定性做了實驗。實驗表明在采用油封的情況F HC一3型。除氧劑溶液可以在8d內保持性能基本穩定，蕞 而日前海上的最長風期一般不超過7d，所以鐾 l心一3型除氧刺在穩定性方面也是完全適臺鑫 海卜使用的(見圖1)。2，24隙氧荊的定型存放時時閫d以上系列實驗證明：HC一3型海水基脫+除氧荊+催化劑十除氧荊+除氧荊甩由封氧劑具有無毒、低刺激、低腐蝕、狀態穩定蹦及高效脫氧的特點，完全適合埕島油田的 劇j HC一3型脒氧劑穩定性吏驗7窶際情況。23 HC一3型海水基脫氧荊

14、脫氧工藝優點HC一3型海水基脫氧劑所具有的低毒、低腐蝕性、用量少、除氧速度快等特點，反映出 其非常適用于海上油田海水處理的脫氧。經處理過的注水可完全達到工業水標準反應出良19l好的除氧效果，且克服丁超重力脫氧耗費成本高、凋拄難度大、故障頻繁的缺點。 與超重力脫氧方式相比，HC一3型海水基脫氧劑脫氧具有以F優點： (1)脫氧成本低，相比超重力脫氧劑脫氧每年可節約成本407萬元； (2)故障率低，維護j作量小，節省大蕈人力物力； (3)易調控，系統運行穩定； (4)j：使用天然氣脫氧，無二次天然氣處理流程，安全系數高； (5)地面站用空ful：b，噪音小，口常管理簡單，特別適臺海上甲臺。2 4中心

15、二號具備實施脫氧刺脫氧的基礎條件一是目前化學脫氧技術已經成熟，經淵研，同前的水處理脫氧均采JH化學脫氧f藝；：是注水系統建成投產時化學脫氧部分已經設計在內，所需設備、流程早已建成，只需梢肌改造即可具備投加脫氧劑的條件。鑒于HC一3型海水基脫氧劑脫氧工藝具有以上特點，于2004年7月在埕島中心一號平白海水處理系統中得以實施應用，并取得了實際的良好效果。3 HC一3型海水基脫氧劑在中心二號海水處理系統的應用及效果分析31工藝改造簡介利用原6號加藥汁量系統進行防腐并改造連接計量泵出口流程至生產三層細濾器出【1藥剎投加點投加HC一3型脫氧劑，在此投加點下端60cm處安裝催化劑投加裝置。系統優選采用德國

16、進1：3隔膜計茸象，實現r脫氧劑與催化劑的精確配比；對脫氧劑儲存力式進行了研究并采用了氮封的存儲方式，使脫氧劑的存放時問提高到15d；采用了IlriS一5100高精度便攜式溶解氧分析儀，大大降低了化驗人員的勞動強度；通過合理復配防凍液， 使脫氧劑凝固點下降至零下18C，大大提高r脫氧劑防凍性能。通過以上措施，使該一I藝 啞桃完善，蜓加適應海上實際情況。32應用她果分析3 21脫氧效果完全達到油田注入水質要求，且運行平穩HC一3型海水基脫氧劑脫氧系統投運后，按照先期試驗確定的60m再L的濃度進行添加， 水質信氧基本控制在r 005mgL，且水質穩定；將添加濃度提高到了801119J。，水質含氧摹

17、 奪控制在了0204mL之間，完全達到了浦田注入水質要求的含氧量必須O05mgL的 標準(見表7、表8)。表7 60I呵L藥劑量化驗數據序號 日期時問細濾器出水 罐人u 泵入u催化荊 脫氧劑17月18日8：00 7 980 04 0 042 8kh 14 25kg礦h27月19阿8：00 787 0 05 0 052 8k再h13 25kg，h3 7月20日8：00 8 20 0 050 05 2 8kb 13 25kh47月21口 8：00 8】8 0 040 052 8kh 13 25 J,h5 7月22日g：00 8 00 0 040,052 8kh 13 25ksh192續表序號 日期

18、肘HJ 細濾器出水 罐If 泵入口催化劑 脫氧劑67月23 H8：00 8 llCJI)4 0 042 8kgh 13 25kh77月24日8：00 82l0IH 0 05 2 8kgh13 25kgh8 7月25日8：1107 83 0 040 042 8kgh13 25gh97月26 El8：00 8 320 050 05 2 8kgh 13 251gh10 7爿27 El8：00 8 12 0 040 052 8kgh 13 251gh表880l,agL藥劑量化驗數據序號 幾期 時帕I細濾器出水 罐口泵u 件化劑 脫缸劑l11 H】6同8：00 7 890 030 03 3 3kgh 1

19、6 50kgh211月17日8：7 780 03 0 04 3 3kgh 16 501tgh311月18曰8：00 7 780 03 O 033 3kgh 16 50kgh411月19同 8：00 7 93 0 02 0 033 3kgh 16 50kgh5 11月20日8：00 7 65O 030 033 3kh 16 501gh611月2l臼 8 007 980 030 04 3 3kgh 】6 50kgh7 11月22口8：00 7 56)tR 0 023 3kgh 16 50kgh8 11爿23日8：110812 0 03 0 033 3kgh 16 50kgh9 11月24日8：11

20、07 950 02 O 02 3 3kgh 16 50kgh10 11月25日8：1107 95】030 0333kgh 16 50kgh322克服了原超重力脫氧系統調控難度大，影響整個生產系統穩定運行的缺點 目前的HC一3型海水基脫氧劑脫氧工藝，可調控點只有脫氧劑、催化劑的添加量。目前藥劑的添加采用r德國進口的G系列GM0010型防暴隔膜計量泵，無論泵是否運行，均可 在0100范嗣內調節流量，在10至100范圍內穩態精度達到2，確保了脫氧劑 與催化劑的精確配比，而且整個過程簡單易操作。同時藥劑添加系統的調控由于不涉及其他 藝系統，也就避免了對其他系統的影響，從而確保r整個生產系統的穩定運行。

21、32，3脫氧成本大大降低，由原來的每年545萬元下降到137 42萬元，每年可節約成本407萬元目前Hc一3脫氧劑在投加濃度80mgL的條件下，可控制含氧在O04meL以下。巾心號每天海水處理最約為5000m3，每天需投加脫氧劑400kg，每噸脫氧劑按9000元算，每是 耗資036萬元，每年耗資036 x 365=1314萬元，加上耗電及維護成本，每q二只需13742 玎元，相比超重力脫氧劑脫氧每年可節約資金407萬元(見表9)。表9成本對比表項 目超重力脫氧(按年計)化學脫氧(按年計)差值 達到的指標 0 05mgI，0 05mgL0 耗氣成本438萬兀 438萬元耗電成本 64 47萬元4

22、打元 60 47萬元 維護成本 40萬元 38元 藥刑成本 13l 4打712 一130萬元 潤滑成本2 64萬元 0 02萬元 2 62萬兀 臺仆 54511萬元137 42萬元407 69萬元193324 克服了睬系統故障頻繁，維護工作量大的缺點，大大減輕了職工勞動強度系統內只有2臺計鼉泵為機械運行設備，而系統所采用的GM0010型防暴隔膜計量泵的 可變偏心機構驅動，確保了脈動平緩；其采用r耐磨球軸承，使其工作更穩定；驅動部件為 油浴潤滑，確保了驅動部件的“長壽”。2臺計量泵自7月份投產以來術出現一次故障，也月】 實際汪明了它的耐用性。同時藥劑添加系統所采用的管線采用了不銹鋼管材，關鍵管段使用 JPVC管，特殊點采用了內襯銅套的不銹鋼管件(例如催化劑添加入口)，以上工藝都保證 了