缓蚀剂结构和性质与油气田污水缓蚀剂
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缓蚀剂结构和性质与油气田污水缓蚀剂
祝英剑，陈家坚 （中国科学院金属研究所 国家金属腐蚀控制工程技术研究中心，辽宁沈阳 １ １００１６）
［摘 要］ 从油气田，特别是海上油气田的生产工况和环境因素出发，讨论了用于油气田污水 缓蚀剂的缓蚀作用机理、界面活性及生化活性对使用效果和在油水中分配比、油水乳化特征及生物毒 性、ＣＯＤ值的影响。提出所使用的缓蚀剂除了必须具备足够的缓蚀效率外，还要综合考虑上述因素 才能收到良好的使用效果。
ＣＯＤ值的贡献
１：２．３８ １：３．２４ １：１．６０ １：２．３３ １：１．８３
３．２缓蚀剂生化毒性对环境可能产生的影响
目前，油气田污水缓蚀剂的主体化合物都具有 不同程度的毒性（见表４）∞。。研究出完全无毒的 缓蚀剂是缓蚀剂研究工作者追求的目标。但是，现 实离这一目标还太远，只能选择相对低毒的化合物 又保证足够的缓蚀性能就具有相当的难度。
图１和图２中给出了不同油水比的条件，使用 不同分配性能的缓蚀剂时，油水中实际存在的缓蚀 剂浓度计箅值旧Ｊ。从图１可以看出，在低含水时水 溶性成分在污水中的浓度可以得到提高，提高的 幅度受缓蚀剂水溶性的影响，水溶性越好提高幅度 越大。随着含水量的增加，其实际浓度逐渐降低， 最后达到添加值。而在油相中（见图２）正好相反， 在含水时，实际浓度低于注入值，含水率越高，其有 效浓度越低。上述结果将直接指导油田保持最佳 效果时的实际注入剂量。 ２．２表面活性特征对污水处理系统油水分离的影响
［收稿日期］２００６—０５—２７
水采用有机吸附型缓蚀剂（如咪唑啉、有机胺类） 为好。选择上述类型合适的品种实验室评价腐蚀 速率不一定是最低，但在使用时却能使腐蚀速率达 标且相对安全。
２表面活性特征的影响
２．１ 表面活性特征对缓蚀剂在油水中分配的影响 在油气开采时的油水混输阶段，缓蚀剂的表面
活性特征会影响到它在油水中的分配，这种分配直 接影响到缓蚀剂在油相和水相中的实际浓度，缓蚀 剂的注入剂量必须根据油田污水比例随时进行调 整，以保证在油水中的缓蚀剂浓度都能达到控制腐 蚀必须的最低浓度以上。
ＨＬＢ值范围
孓～ ３
～６
ｍ棚９
ｏ螺 ｎｏ５ 卜ｏ８
应用
消泡 Ｗ／Ｏ型乳化． 润湿、渗透 Ｏ／Ｗ型乳化 洗涤 增溶
３生化活性特征的影响
３．１缓蚀剂对油气田排放污水ＣＯＤ的影响
化学需氧量（ＣＯＤ），是指在一定条件下，用强 氧化剂处理水样时所消耗氧化剂的量，以氧的毫 克／升来表示。化学需氧量反映了水中受还原性物 质污染的程度。水中还原性物质包括有机物、亚硝 酸盐、亚铁盐、硫化物等。水被有机物污染是很普 遍的，因此化学需氧量也作为有机物相对含量的指 标之一。油气田污水的ＣＯＤ值普遍超标，甚至是 规定数值的几十倍。我国的一些沿海的油气田终 端站曾受到这一问题的困扰Ｈ，５ Ｊ。
告）．２００１年．
］ＪｊｒＬ ５
南海西部石油公司振海实业公司，三亚南山终端 污水ＣＯＤ电化学降解技术的应用（内部验收总结 报告），２００２年．
ｒＬ ６ 陈家坚，杨怀玉．环境安全型缓蚀剂的评价和发展．
中科院金属腐蚀与防护研究所国际合作报告．
油气田使用的污水缓蚀剂大都是有机型的，具 有不同的表面活性，这种表面活性有时会影响到油 气田的油水分离效果，特别是海上油气田，往往会 因为处理流程短，强度大希望缓蚀剂对油水分离的
缓蚀剂结构和性质与油气田污水缓蚀剂
∞
跚
∞
∞
如
＿１．普。＼赵喾幂题蝌
ｏ
水０
２０
ຫໍສະໝຸດ Baidu
４０
６０
８０
ｌＯＯ
油１００ ８０
６０
４０
２０
０
图１ 不同油水比时，在水中缓蚀剂的有效浓度
图２不同油水比时，在油中缓蚀剂的有效浓度
影响降到最小３。因此，在确定污水缓蚀剂时应尽 可能把缓蚀剂的ＨＬＢ值选择在油水乳化性（Ｗ／Ｏ 和Ｏ／Ｗ）最低的范围，７～９为最佳，它不促进油相 中油包水，也不会促进水相中水包油（见表２）。
表２面活性剂的Ｉ－ＩＬＢ值范围及其应用
油田污水一般都具有高矿化度、高ｃｌ一的性质 （见表１）ｎ］．
表１我国某陆地油田污水分析数据 总矿化度／（ｍｇ·Ｌ。１）１．８×１０５总矿化度／（ｍｇ·Ｌ。１）１．８×１０５
这种水型采用成膜型缓蚀剂（如有机膦系缓 剂）在实验室评价时能得到非常好的缓蚀效果。 但是在实际长时间使用时，由于膜的不完整性和 ｃｌ一的作用，将会发生严重的局部腐蚀。这在我国 南海东部某油田中是有深刻教训的。对于油田污
油气田污水ＣＯＤ的来原除了产出物中一些水 溶性的有机物外，生产过程中注入的化学药剂（包 括缓蚀剂）也有相当的贡献（见表３）
因此，在确定油气田污水缓蚀剂时，在保证缓 蚀效率的前题下选择对ＣＯＤ贡献小或易于降解的
化合物是更为合适的。
表３ 溶于污水中的有机物对污水ＣＯＤ值的贡献
有机化合物 苯酚 烷基胺 三甘醇 缓蚀剂主体成分 破乳剂主体成分
的腐蚀及缓蚀剂控制［ｃ］．中科院金属腐蚀与防护
研究所成果汇编，１９９５．
２ 陈家坚，祝英剑．油水混输时缓蚀剂对腐蚀的控制
ｒｊ ３
［ｃ］．内部报告，２０００年． 刘程．表面活性剂应用手册［Ｍ］．北京：化学出 版社，１９９２．
４ 南海西部石油公司振海实业公司．涠州岛终端污
水ＣＯＤ电化学降解技术的应用（内部验收总结报
［关键词］ 油田污水；缓蚀剂；生物毒性 ［中图分类号］ＴＧｌ７４．４２［文献标识码］Ａ［文章编号］１００１—１５６０（２００６）０７（增刊）一００４４—０２
０前言 石油天燃气开采过程中伴生的污水往往对油
气田集输管线和设备造成腐蚀。注入缓蚀剂是控 制污水腐蚀的有效技术措施。对污水缓蚀剂的开 发和选择不仅仅考虑缓蚀剂对污水腐蚀的缓蚀性 能，还必须综合考虑到用于油气田污水缓蚀剂的电 化学活性（缓蚀作用机理）、界面活性（油水分配 比、油水乳化特征）及生化活性（生物毒性、ＣＯＤ 值），在尽可能少的影响到油气开采工艺和环境的 前题下，把污水引起的腐蚀控制下安全水准以下。 １缓蚀作用机理的影响
表４ 几类缓蚀剂化合物对斑马鱼毒性试验结果
缓蚀剂化合物 有机胺类
半致死量／（ｍｇ·Ｌ。１）
４ ２Ｏ ．
有机磷酸酯类
８３Ｏ ４４ ．
咪唑啉类
４８
．
有机季铵盐类
３８
．
４结论
用于油气田污水的缓蚀剂除了必备的缓蚀效 率外，还要综合考虑上述因素才能收到良好的使用 效果。
［ 参考文献］
ｒＬ １
陈家坚，曹殿珍．我国陆地油气田开采和集输系统
祝英剑，陈家坚 （中国科学院金属研究所 国家金属腐蚀控制工程技术研究中心，辽宁沈阳 １ １００１６）
［摘 要］ 从油气田，特别是海上油气田的生产工况和环境因素出发，讨论了用于油气田污水 缓蚀剂的缓蚀作用机理、界面活性及生化活性对使用效果和在油水中分配比、油水乳化特征及生物毒 性、ＣＯＤ值的影响。提出所使用的缓蚀剂除了必须具备足够的缓蚀效率外，还要综合考虑上述因素 才能收到良好的使用效果。
ＣＯＤ值的贡献
１：２．３８ １：３．２４ １：１．６０ １：２．３３ １：１．８３
３．２缓蚀剂生化毒性对环境可能产生的影响
目前，油气田污水缓蚀剂的主体化合物都具有 不同程度的毒性（见表４）∞。。研究出完全无毒的 缓蚀剂是缓蚀剂研究工作者追求的目标。但是，现 实离这一目标还太远，只能选择相对低毒的化合物 又保证足够的缓蚀性能就具有相当的难度。
图１和图２中给出了不同油水比的条件，使用 不同分配性能的缓蚀剂时，油水中实际存在的缓蚀 剂浓度计箅值旧Ｊ。从图１可以看出，在低含水时水 溶性成分在污水中的浓度可以得到提高，提高的 幅度受缓蚀剂水溶性的影响，水溶性越好提高幅度 越大。随着含水量的增加，其实际浓度逐渐降低， 最后达到添加值。而在油相中（见图２）正好相反， 在含水时，实际浓度低于注入值，含水率越高，其有 效浓度越低。上述结果将直接指导油田保持最佳 效果时的实际注入剂量。 ２．２表面活性特征对污水处理系统油水分离的影响
［收稿日期］２００６—０５—２７
水采用有机吸附型缓蚀剂（如咪唑啉、有机胺类） 为好。选择上述类型合适的品种实验室评价腐蚀 速率不一定是最低，但在使用时却能使腐蚀速率达 标且相对安全。
２表面活性特征的影响
２．１ 表面活性特征对缓蚀剂在油水中分配的影响 在油气开采时的油水混输阶段，缓蚀剂的表面
活性特征会影响到它在油水中的分配，这种分配直 接影响到缓蚀剂在油相和水相中的实际浓度，缓蚀 剂的注入剂量必须根据油田污水比例随时进行调 整，以保证在油水中的缓蚀剂浓度都能达到控制腐 蚀必须的最低浓度以上。
ＨＬＢ值范围
孓～ ３
～６
ｍ棚９
ｏ螺 ｎｏ５ 卜ｏ８
应用
消泡 Ｗ／Ｏ型乳化． 润湿、渗透 Ｏ／Ｗ型乳化 洗涤 增溶
３生化活性特征的影响
３．１缓蚀剂对油气田排放污水ＣＯＤ的影响
化学需氧量（ＣＯＤ），是指在一定条件下，用强 氧化剂处理水样时所消耗氧化剂的量，以氧的毫 克／升来表示。化学需氧量反映了水中受还原性物 质污染的程度。水中还原性物质包括有机物、亚硝 酸盐、亚铁盐、硫化物等。水被有机物污染是很普 遍的，因此化学需氧量也作为有机物相对含量的指 标之一。油气田污水的ＣＯＤ值普遍超标，甚至是 规定数值的几十倍。我国的一些沿海的油气田终 端站曾受到这一问题的困扰Ｈ，５ Ｊ。
告）．２００１年．
］ＪｊｒＬ ５
南海西部石油公司振海实业公司，三亚南山终端 污水ＣＯＤ电化学降解技术的应用（内部验收总结 报告），２００２年．
ｒＬ ６ 陈家坚，杨怀玉．环境安全型缓蚀剂的评价和发展．
中科院金属腐蚀与防护研究所国际合作报告．
油气田使用的污水缓蚀剂大都是有机型的，具 有不同的表面活性，这种表面活性有时会影响到油 气田的油水分离效果，特别是海上油气田，往往会 因为处理流程短，强度大希望缓蚀剂对油水分离的
缓蚀剂结构和性质与油气田污水缓蚀剂
∞
跚
∞
∞
如
＿１．普。＼赵喾幂题蝌
ｏ
水０
２０
ຫໍສະໝຸດ Baidu
４０
６０
８０
ｌＯＯ
油１００ ８０
６０
４０
２０
０
图１ 不同油水比时，在水中缓蚀剂的有效浓度
图２不同油水比时，在油中缓蚀剂的有效浓度
影响降到最小３。因此，在确定污水缓蚀剂时应尽 可能把缓蚀剂的ＨＬＢ值选择在油水乳化性（Ｗ／Ｏ 和Ｏ／Ｗ）最低的范围，７～９为最佳，它不促进油相 中油包水，也不会促进水相中水包油（见表２）。
表２面活性剂的Ｉ－ＩＬＢ值范围及其应用
油田污水一般都具有高矿化度、高ｃｌ一的性质 （见表１）ｎ］．
表１我国某陆地油田污水分析数据 总矿化度／（ｍｇ·Ｌ。１）１．８×１０５总矿化度／（ｍｇ·Ｌ。１）１．８×１０５
这种水型采用成膜型缓蚀剂（如有机膦系缓 剂）在实验室评价时能得到非常好的缓蚀效果。 但是在实际长时间使用时，由于膜的不完整性和 ｃｌ一的作用，将会发生严重的局部腐蚀。这在我国 南海东部某油田中是有深刻教训的。对于油田污
油气田污水ＣＯＤ的来原除了产出物中一些水 溶性的有机物外，生产过程中注入的化学药剂（包 括缓蚀剂）也有相当的贡献（见表３）
因此，在确定油气田污水缓蚀剂时，在保证缓 蚀效率的前题下选择对ＣＯＤ贡献小或易于降解的
化合物是更为合适的。
表３ 溶于污水中的有机物对污水ＣＯＤ值的贡献
有机化合物 苯酚 烷基胺 三甘醇 缓蚀剂主体成分 破乳剂主体成分
的腐蚀及缓蚀剂控制［ｃ］．中科院金属腐蚀与防护
研究所成果汇编，１９９５．
２ 陈家坚，祝英剑．油水混输时缓蚀剂对腐蚀的控制
ｒｊ ３
［ｃ］．内部报告，２０００年． 刘程．表面活性剂应用手册［Ｍ］．北京：化学出 版社，１９９２．
４ 南海西部石油公司振海实业公司．涠州岛终端污
水ＣＯＤ电化学降解技术的应用（内部验收总结报
［关键词］ 油田污水；缓蚀剂；生物毒性 ［中图分类号］ＴＧｌ７４．４２［文献标识码］Ａ［文章编号］１００１—１５６０（２００６）０７（增刊）一００４４—０２
０前言 石油天燃气开采过程中伴生的污水往往对油
气田集输管线和设备造成腐蚀。注入缓蚀剂是控 制污水腐蚀的有效技术措施。对污水缓蚀剂的开 发和选择不仅仅考虑缓蚀剂对污水腐蚀的缓蚀性 能，还必须综合考虑到用于油气田污水缓蚀剂的电 化学活性（缓蚀作用机理）、界面活性（油水分配 比、油水乳化特征）及生化活性（生物毒性、ＣＯＤ 值），在尽可能少的影响到油气开采工艺和环境的 前题下，把污水引起的腐蚀控制下安全水准以下。 １缓蚀作用机理的影响
表４ 几类缓蚀剂化合物对斑马鱼毒性试验结果
缓蚀剂化合物 有机胺类
半致死量／（ｍｇ·Ｌ。１）
４ ２Ｏ ．
有机磷酸酯类
８３Ｏ ４４ ．
咪唑啉类
４８
．
有机季铵盐类
３８
．
４结论
用于油气田污水的缓蚀剂除了必备的缓蚀效 率外，还要综合考虑上述因素才能收到良好的使用 效果。
［ 参考文献］
ｒＬ １
陈家坚，曹殿珍．我国陆地油气田开采和集输系统