含聚合物的采出液处理技术研究.docx

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 3.4104t，至 XX 年底地面系统处理含聚合物采出液 量已达 25.0104m3/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 2028mg/L，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 30mg/L，悬浮固体含量小于 15mg/L。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 10.3h，二次沉降时间为 5.2h，总沉降时间为 15.5h， 比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 600mg/L，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。 2 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。 2.1 聚合物驱采出液破乳 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7-8。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 50mg/L 的聚合物驱采出液 ARK 系列破乳综合处理剂，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 0.9658g/cm3，处理液量为 17000m3/d，采出液平均聚合物 含量为 200mg/L。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 3743mg/L。投加 ARK 破乳综合处理剂浓度为 30-40mg/L，一次沉降罐脱出污 水含油量降至 1500mg/L 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 25.5t/d，一 年多回收原油 9300t。 2.2 高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 30-40min。 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 l00mg/L 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 350mg/L;对于聚合物含量大于 100mg/L 的采出液，要想实现分离污水的含油量小于 500mg/L 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 522mg/L 时，综合药剂成本从 1.2 元/t 降至 0.4 元/t。 2.3 聚结气浮处理工艺 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。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 10000mg/L)，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 30min， 循环水量为 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 3720mg/L 时，出水含油量小于 30mg/L，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 50mg/L 左右； 聚合物基本不去除，仍保留在水中。按照现行