聚合物驱采出水处理技术研究进展

聚合物驱采出水处理技术研究进展

钱宇程

大港油田公司第五采油厂 天津 300280

摘要：石油作为重要的化工原料，是我国重要的战略物资，也是国际竞争和控制的焦点。随着聚合物驱油大面积的推广应用，目前全油田已建成聚合物驱含油污水处理站28余座，存在油水沉降分离设备庞大、占地面积大，现有过滤工艺很难适应水质变化的需要，排泥设施及方式不适应，原有过滤罐反冲洗工艺技术已不适应油田水处理要求等问题。因此，需要对已建站的处理工艺技术以及单体处理设备的运行状况进行技术分析，提出改进措施及建议，从而确定能满足油田开发后期需要的聚合物驱采出水处理工艺技术及配套设施，确保达到节能降耗、工艺简化和节省工程投资的目的。本文就聚合物驱采出水处理技术展开探讨。

关键词：提高采收率;聚丙烯酰胺;聚合物驱采出水;处理技术

引言

聚合物驱油技术措施是三次采油的关键技术，当油田处于开发的中后期，采取有效的技术措施提高采收率，同时，对采出水进行处理和利用，通常需要去除含油污水中的油和悬浮颗粒，使其满足注水的水质标准，实现再利用。节约了油田生产成本，提高油田开发的经济效益。

1聚合物驱采油技术

聚合物驱。聚合物驱的原理是在注入水中加入高相对分子质量的聚丙烯酰胺(PAM)，增加注入水的粘度。当这种溶解了PAM注入水接触地层时，通过油层间隙时不容易流动，残余阻力系数高，改善油水流度比。粘度越大，聚合物驱扩大油层宏观和微观波及效率的作用就越大。（2）化学复合驱。化学复合驱是在驱替液中添加碱剂(A)表面活性剂(S)和聚合物(P)等驱替剂，形成三元或者二元驱替体系。驱替剂之间的协同作用增加驱替液的粘度，降低油水界面张力，降低水油流度比和减少驱替液流动指进，从而提高驱油效率和波及效率，提高原油采收率。复合驱可根据实际的工作要求进行适应性调整，灵活性强。热力采油法是通过提高油藏的温度，降低原油的粘度，增加原油的流动性，提高采收率。热力采油主要包括热流体法、化学热法和物理热法。气驱是以气体作为主要驱油介质的采油方法，按照相态特性分为混相驱和非混相驱。气驱的原理是在驱替液中注入气体，和油层在油藏条件下形成混相，消除界面效应，降低地层孔道中的毛细管力，释放由于毛细管力所圈闭的原油，提高微观驱油效率。用于气驱的气体包括烃类和非烃类气体两种。微生物采油(MEOR)是利用微生物及其代谢产物作用于油层及油层中的原油，提高驱油剂的波及体积和微观驱油效率。微生物采油按照注入的方式分为微生物吞吐和微生物驱。

2聚合物驱对含油污水处理技术的影响

聚合物驱油技术措施，就是利用聚合物溶液注入到油层中，增加注入剂的粘度，扩大注入剂在井下油层部位的驱替面积，增大波及体积，提高油田的采收率。由于聚丙烯酰胺溶液的注入，改变了采出液中水的成分，给含油污水处理带来了新的课题。聚合物驱采出水含有原油，基本上以浮油、分散油、乳化油及溶解油的状态存在，还含有盐类物质、有机物以及机械杂质，同时含有一定量的微生物，如果不进行处理，直接外排会对环境造成很大的污染。由于采出水中含有聚合物成分，使油水的乳化程度增高，含油污水的水相粘度也增大了。油水分离的速度减慢，延长了含油污水处理的时间，使水中胶体颗粒的稳定性增加，给水质处理带来更高的难度。含油污水中的油珠颗粒直径变小了，单独使用静止沉降的方式很难除去。含油污水沉降分离的时间大大增加，去除悬浮颗粒和油的技术措施需要进行优化处理。因为聚合物中含有阴离子型的表面活性成分，对絮凝剂的应用效果影响比较大，影响到油珠颗粒的絮凝，对含油污水除油技术起到阻碍作用。絮凝剂一般为阳离子的表面活性剂和聚丙烯酰胺发生络合反应，消耗大量的絮凝剂，使处理效果变差。而聚合物由于粘度高，吸附性能极强，可能携带大量的泥沙杂质颗粒，使含油污水中机械杂质的含量增高，因此，需要更长的时间和更先进的设备进行沉降分离，才能使含油污水中的机械杂质含量符合水质标准。缓蚀剂和杀菌剂也是含油污水处理的基本化学药剂，当加入到含聚污水时，效果明显下降或者根本没有效果，而浪费了大量的化学药剂。

3聚合物驱采出水处理技术措施

3.1油水沉降分离设备中增加气浮技术油田

采用的两级重力沉降处理工艺技术具有处理效果稳定、耐冲击负荷、操作简便、运行费用低的优点，而气浮选处理技术具有停留时间短、除油效率高、占地面积小等优点，但也有不耐冲击负荷的缺点。由于聚合物驱采出水中含有聚丙烯酰胺，使污水的黏度较水驱含油污水的黏度有所增加，从而降低了油珠的浮升速度，增加了水膜强度，阻碍油珠聚并。为了提高最终出水水质，在现有处理工艺中的油水分离沉降设备中加入气浮选技术，可使较小的油珠及乳化油得以碰撞和聚并，在沉降设备中上浮被去除，从而提高沉降设备的除油及去除悬浮固体的效率及效果。相比含油量和悬浮固体处理量均得到提高，去除率达到20%以上。沉降罐加气浮技术既利用了沉降罐耐冲击负荷的特点，同时又因增加气浮设施提高分离效率，实现了两者的有机结合。该技术在不改变污水站原处理工艺的条件下对沉降罐实施改造，可有效提高沉降段对油、悬浮固体的去除能力，从而减轻过滤段的处理负担，从整体上提高了处理后出水的质量，确保系统处理后水质达标回注。

3.2重力分离技术

重力分离技术措施就是利用油和水的密度差异以及油水的不相溶特性，将含油污水通入重力除油罐，使其在其中停留一定的时间，实现油珠颗粒、悬浮物和机械杂质的分离，使含油污水得到净化的技术。由于含有聚合物的含油污水乳化严重，在含油污水处理过程中，很少单独使用重力分离技术，需要和过滤、气浮选等技术结合使用，效果更佳。

3.3生物法

研究发现在聚合物驱过程中，注入的地层中的PAM粘度损失大，除去物理和化学降解之外，生物降解也起到了主要的作用，这一发现对于生物法处理聚合物驱采出水提供可行性。油田中存在的本源微生物硫酸盐还原菌(SRB)能够降解PAM，降解的产物可以作为生命活动的营养物质。通过筛选和驯化，强化微生物的生命活动和适应能力，用于聚合物驱采出水的降解处理。从聚合物配注站的熟化罐中分离得到以PAM为碳源的硫酸盐还原功能菌。富集纯菌培养在厌氧条件下水解酸化降解PAM，乳酸钠作为碳源要好于砂糖作为碳源，去除率在50．89%左右，高效的降解菌株和水解酸化工艺对处理含聚污水有一定的可行性，后续工作将在菌种的强化和工艺的优化上做进一步的研究。

3.4滤前投加少量絮凝剂

因油田开发后期采出水中悬浮固体颗粒明显变得细小，现有的粒状滤料很难将细小的悬浮固体颗粒杂质截流去除。为了提高现有过滤设备的去除效果，建议在过滤之前投加少量絮凝剂，使污水中的小颗粒杂质快速絮凝聚并，进而被滤料吸附截流，提高过滤后的出水水质。除此之外，还需要筛选出适合聚合物驱采出水处理的絮凝剂以保证污水处理的絮凝效果。

3.5加压气浮处理技术

为了解决含聚污水处理化学药剂成本高的问题，在含聚污水处理过程中，采用在不同药剂浓度的情况下，将填料聚结和加压气浮技术结合起来，除去聚合物污水中的含油。当含聚污水经过亲油的聚结填料时，使一些分散的小油滴聚结在填料表面，借助于气泡上浮到容器的顶部，经过碰撞而变成大油滴，而从含油污水中分离出去。对于含聚的污水处理比常规含油污水处理的难度大些，必须加入一定量的洗油剂，再经过加压气浮的结合，能够达到油珠颗粒的去除效果。单纯的气浮选技术效果并不理想。

结论

聚合物驱采出水水质复杂，粘度大，单一的处理工艺无法达到处理的目的，因此要采用多工艺联动的方式，经济高效、环境友好和易于运行的物理法、化学法和生物法单元工艺联合以达到最好的处理效果。

参考文献

[1]林刚．聚合物驱采出水特性分析[J]．石油化工应用，2017，32（4）：60-62．

[2]张伟．聚合物驱采出水的处理与利用[J]．石油规划设计，2018（3）：13-15．