含聚合物的采出液处理技术研究

1 / 6 含聚合物的采出液处理技术研究 随着聚合物驱油技术的发展，含聚合物采出水的处理问题已经成为化学驱油的技术难题之一。 胜利油田三次采油储量为 04t ，至 2006 年底地面系统处理含聚合物采出液量已达 04m3/d 。注聚合物开发对油田地面集输系统的最大影响是油站脱出污水的含油量增大。孤岛采油厂6 个联合站中的油站平均来水含油量为 2028，污水站进站水质的恶化严重影响了污水处理系统的运行效果。孤岛油田的注水标准是含油量小于 30，悬浮固体含量小于15。按照常规处理工艺和加药 量，处理后的水不能满足注水标准 的要求。 中国的大庆、河南等注聚合物较早的油区相继开展了高效药剂的研制、沉降、聚结及旋流等含聚合物采出液处理工艺研究，但在如何实现这些处理工艺长期有效运行、经济效益分析等方面还没有进行深人的矿场研究 1。这里着重介绍胜利油田开展的一系列含聚合物污水处理矿场试验，以及所形成的一条经济、有效的技术路线。 1 存在问题 与油田常规水驱的回注污水相比，聚合物驱具有采出水粘度高、油水乳化严重、携带固体悬浮物能力强、油滴和固体颗粒上浮或下沉阻力大、对化学处理剂的吸附损耗严重等 特点 2。目前普遍采用的 “ 自然沉降一混凝沉降一过滤”处理工艺整体处理效率降低 3，已不适应含聚合物污水处理的需要。主要表现在 4 个方面： 污水沉降2 / 6 分离时间增加。通常重力沉降污水处理工艺的一次自然沉降设计时间为 3 一 4h，二次混凝沉降时间为 2 一 3h。大庆油区的含聚合物污水设计一次沉降时间为 次沉降时间为 沉降时间为 水驱系统污水处理沉降时间高出 1 倍多 4。胜利油田仍采用常规沉降分离时间，油水分离效果变差。 净化剂投加量增大。现场应用表明，常规的聚合铝混凝剂、聚丙烯酞胺絮凝剂 可以满足含聚合物污水的净化 要求， 但由于阴离子型聚合物的存在，严重降低了絮凝剂的使用效果，使絮凝作用变差，大大增加了药剂的用量 5，药剂投加量较常规采出水成倍地增加，以孤六污水站为例，注聚合物开发后，净化药剂成本增加了 3 一 4 倍。 絮凝沉淀后产生的污泥量增大。由于被处理污水中油、悬浮物含量高，药剂投加量增大，混凝反应后形成的污泥量相应增大，同时，形成的污泥含油量高，脱水困难。 污油回收品质下降，影响了电脱水器的正常生产。目前聚合铝混凝剂对含聚合物污水的净化效果较好，但投加量大，现场试验最大浓度为 600，经过其分离出的污油中含 有大量的 金属离子，回收进人到电脱水装置，极易破坏电场，影响联合站的生产。 矿场试验 针对上述问题，胜利油田首先在原油脱水高效破乳剂和脱水工艺上进行研究，通过开发高效破乳剂和油气水分离设备，提高原油脱水段的处理效果，降低污水站的处理负荷。同时，在污水处理上积极探索3 / 6 新的除油工艺，进行了不加药的聚结气浮和加药气浮技术试验，取得了较好的试验效果。 合物驱采出液破乳综合处理剂的研制 山东大学曾经通过分子改性技术开发了新型的污水处理药剂，取得了较好的工业化应用效果6。由于聚合物的存在，含 聚合物采出 液中易于形成更稳定的乳状液体系，其粘弹性使得油水界面膜强度增高，同样增大了采出液油水分离的难度 7针对聚合物驱采出的复杂混合乳状液，从其稳定机理和破乳机理的理论研究人手，研制了适合聚合物含量大于 50 的聚合物驱采出液列破乳综合处理剂，该药剂既可破坏 W/O 型乳状液，又可破坏 O/W 型乳状液。在胜利油田孤二联合站进行了现场应用试验。在 20 下，孤二联合站原油密度为 理液量为 17000m3/d，采出液平均聚合物含量为 200。油井来 液首先进人油气分离器 进行气液分离 。分离后的油水进分队计量装置进行分队计量，然后进一次沉降罐进行油水分离，分离的污水进人污水站，低含水原油进二次沉降罐，提升加热后进人电脱水器脱水，最后进好油罐外输。试验前采用常规破乳剂，投药量为 480kg/d，一次沉降罐脱出污水含油量为 3743。投加 乳综合处理剂浓度为30，一次沉降罐脱出污水含油量降至 1500 以下，处理效果显著提高。连续试验 1 个月，处理效果稳定，原油流失量减少了 d，一年多回收原油 9300t。 6 效聚结三相分离工艺 选 择适合的聚结材 料通过聚结使油珠聚并，改变原油颗粒的分布状况更易于重力分离 5。因此，针对含聚合物采出液乳化严重、乳状液异常稳定、油水不易分离的难题，在原油脱水处理工艺方面，研制了高效聚结三相分离器。该分离器在进口端设有预 分离筒，采用螺旋流道等结构，利用旋流预分离技术，使油气实现预分离；设备内部有微涡迷宫式整流器、防砂波纹板聚结填料、斜板分离填料等，可提高油水分离效果，以期在设备内同时实现原油脱水和污水净化。来液在设备内的停留时间为30 该设备在孤二联合站进行了现场试验，油井来液直接进人 三相分离器，依次 对各队的来液进行处理试验。试验结果表明，对于聚合物含量小于 的采出液，在不投加药剂的情况下，分离器分离出的原油含水率为 21一 27%，分离出的污水含油量小于 350;对于聚合物含量大于 100 的采出液，要想实现分离污水的含油量小于500 必须投加药剂。为此，在药剂投加上，结合工艺设备的特点，针对不同的来液采取分队加药的方式，污水综合含油量降至 522 时，综合药剂成本从 /t 降至 t。 为解决含聚合物污水处理药剂 成本高的问题，在强 化原油脱水药剂和工艺的同时，形成了在不加药剂的情况下将填料聚结和加压溶气气浮相结合的聚结气浮除油技术，去除含聚合物污水中的原油。5 / 6 污水经过亲油聚结填料时，材料表面的聚结性能使分散小油珠聚并 7，并借助气浮形成 的微小气泡携带油珠上浮、分离。 试验装置内部由预处理槽、一次处理槽、二次处理槽和出水缓冲槽等 4 个部分组成。第 1 个槽为预处理槽，主 要 功 能 是 针 对 含 油 污 水 含 油 量 高 的 情 况 (5000 一10000)，进行必要的预处理，内部不设填料。第 2、第3 个槽分别为为一、二次气浮槽，内部设有除油填 料，并结合溶气气浮进 一步分离油珠和悬浮物。第 4 个槽为出水缓冲槽，通过 2 次加压气浮后的水进人出水缓冲槽，进一步沉淀输出。聚结气浮段的停留时间为 20 一 30环水量为20一 30%，气液混合比分 10： 10。 矿场试验处理量为 15m3/h，油站来水直接进人试验装置，在整个运行过程中不投加化学药剂，当来水含油量为 1980 一 3720 时，出水含油量小于 30，产生的浮油含水率较低，与孤二联合站的原油按比例混合后，不影响原油电脱，可直接回收到原油处理系统。 该工艺对污水中的悬浮物去除效果较差 ，出水悬浮固体含量为 50 左右；聚合物基本不去除，仍保留在水中。按照现行的注水水质