油气田系统除氧规律及除氧机理研究
为了提高石油采收率,我国许多油田(如塔河油田)采取了注氮气及天然气驱油工艺。虽然采收率有了很大的提升,但是注气开采不可避免地引入了氧气,一部分氧气溶解在地层水中形成溶解氧,导致井下管材和设备发生严重的腐蚀,故除氧防腐是油气田系统生产中一个重要的研究课题。<br>  以溶解氧测试仪(电化学探头)为主要仪器、以碘量法为辅助方法对化学除氧规律、除氧机理进行了系统探究。<br>  1、研究测试并筛选了Na2SO3、水合肼、次亚磷酸钠、焦性没食子酸及其碱性溶液、没食子酸及其碱性溶液、L(+)抗坏血酸、丁二酮肟、丙酮肟和D-异抗坏血酸钠等除氧剂在油田水系...
为了提高石油采收率,我国许多油田(如塔河油田)采取了注氮气及天然气驱油工艺。虽然采收率有了很大的提升,但是注气开采不可避免地引入了氧气,一部分氧气溶解在地层水中形成溶解氧,导致井下管材和设备发生严重的腐蚀,故除氧防腐是油气田系统生产中一个重要的研究课题。
  以溶解氧测试仪(电化学探头)为主要仪器、以碘量法为辅助方法对化学除氧规律、除氧机理进行了系统探究。
  1、研究测试并筛选了Na2SO3、水合肼、次亚磷酸钠、焦性没食子酸及其碱性溶液、没食子酸及其碱性溶液、L(+)抗坏血酸、丁二酮肟、丙酮肟和D-异抗坏血酸钠等除氧剂在油田水系统中的除氧效果。实验筛选出Na2SO3、水合肼的除氧性能尤为突出,适合作为除氧剂使用,但水合肼毒性强,故最终选定Na2SO3作为除氧剂,进行水系统中除氧规律与除氧机理的实验探究。
  2、利用电化学探头法分别在管道水和油田水系统中对Na2SO3的除氧浓度、除氧时间、除氧温度、最佳pH、复配物以及多个金属离子催化规律进行了探究及分析,得出了以下重要结论:
  (1)在管道水中,单独使用Na2SO3时,最佳除氧条件分别为c(Na2SO3)=300mg/L、t=20min、T=25℃、pH≥4.3,此时Na2SO3除氧率为96.6%。与NaHSO3混合使用,混合溶液与单独使用Na2SO3除氧效果相同;与焦性没食子酸混合使用时,除氧效果无改善。Co2+、Cu2+、Mn2+、Ni2+、Zn2+、Fe3+、Mg2+、Pb2+等金属离子对Na2SO3除氧反应均有影响,其中效果最显著的是Co2+、Cu2+,其催化下(T=20℃、c(Na2SO3)=200mg/L、pH=7、t=10min)的除氧率分别可达96.42%和96.35%。
  (2)在油田水中,单独使用Na2SO3,最佳除氧条件分别为c(Na2SO3)=120mg/L、t=15min、T=30℃、pH≥7,此时Na2SO3除氧率为97.2%。与NaHSO3混合使用,混合溶液与单独使用Na2SO3除氧效果相同。在Co2+、Cu2+、Mn2+、Ni2+、Zn2+、Fe3+、Mg2+、Pb2+等金属离子对Na2SO3除氧反应的影响中,效果最显著的是Co2+、Cu2+,其催化下(T=25℃、c(Na2SO3)=50mg/L、pH=5.5、t=10min)的除氧率均可达到69%左右。
  (3)各金属离子对亚硫酸钠除氧作用效果各不相同。Co2+、Cu2+易形成配体络合物(活化络合物),故对Na2SO3与溶解氧反应具有良好的催化作用;对Na2SO3与O2反应催化效果不明显的金属离子,多因其结构特点而不易形成配合物;Pb2+与SO32-反应生成了PbSO3沉淀,故不能催化Na2SO3与O2反应。
  上述研究结果为油气田水系统中的化学除氧应用提供了坚实的理论依据。
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作者: 刘丹
学科专业: 物理化学
授予学位: 硕士
学位授予单位: 辽宁师范大学
导师姓名: 王凤平
学位年度: 2016
语 种: chi
分类号: TE983 TG174.42
在线出版日期: 2017年3月1日