聚驅(qū)油田采出污水再利用技術(shù)的應用

　　油田聚驅(qū)采出污水不能直接用于配注聚合物，其主要原因是：污水配注聚合物使聚合物溶液的粘度大大降低。污水中影響聚合物粘度的因素不僅僅是礦化度，微生物和還原性物質(zhì)起了很大作用。這是由于微生物及還原性物質(zhì)在聚合物存在的條件下，通過與氧發(fā)生氧化-還原反應而造成了聚合物的迅速降解。但利用射流曝氧技術(shù)將污水進行處理，可以實現(xiàn)聚合物驅(qū)采出的污水平衡回注油層，并且取得了較好的效果。

　　1、射流曝氧結(jié)構(gòu)原理

　　1.1 結(jié)構(gòu)

　　它主要由射流器、工作水泵等組合而成，工作水泵出水通過射流器的噴口，形成高速水流，射入射流器的喉部產(chǎn)生負壓，通過進氣管自動吸入空氣，在射流器喉部及擴散管中與水流高速混合攪拌，形成氣水混合物，從射流器中噴出，形成強烈的渦流，強烈攪拌的同時，大量的氧氣溶解于水中(圖1)。

　　主要工藝流程是：濾后污水→水罐→加壓泵→射流曝氧機→水罐→高壓注水泵→注水站配水間

　　1.2 原理

　　射流曝氧是一種較成熟的水處理技術(shù)，其原理是通過污水暴氧，氧化污水中的還原性物質(zhì)，殺滅污水中含有的大部分硫酸鹽還原菌和其它一些厭氧菌，減少生成Fe2+等還原性物質(zhì)的可能性。這樣，聚合物溶液中發(fā)生氧化-還原反應的機會減少，聚合物降解幅度下降，具有很好的抗降解性能，可大幅度地提高聚合物溶液的粘度，在初始粘度與清水配制聚合物溶液保持一致的條件下可以達到相同的驅(qū)油效果。

　　1.3 曝氧后的污水配制超高分聚合物溶液的粘度明顯高于曝氧前的水平

　　根據(jù)室內(nèi)研究結(jié)果，經(jīng)曝氧處理污水稀釋超高分聚合物濃度在1100mg/L，室內(nèi)測得粘度可達45～50mPa?s左右(圖2)。表明污水經(jīng)曝氧處理稀釋超高分聚合物可以增加聚合物溶液的粘度。

　　2、曝氧后污水配注聚合物室內(nèi)實驗

　　為研究曝氧后污水配注新型聚合物驅(qū)油的可行性，同時對不同水質(zhì)、不同分子量聚合物驅(qū)體系現(xiàn)場注入的動態(tài)反映和效果進行評價，開展了曝氧后污水聚合物體系(下文簡稱污水聚合物體系)性能室內(nèi)研究。室內(nèi)實驗結(jié)果如下。

　　2.1 相同粘度下，污水聚合物體系阻力系數(shù)及殘余阻力系數(shù)高于清水體系

　　從室內(nèi)測得的結(jié)果來看，在相同粘度的情況下，污水聚合物溶液阻力系數(shù)、殘余阻力系數(shù)均高于清水聚合物溶液，而污水超高分子聚合物溶液這兩項指標又高于污水中分子聚合物(表1)。

　　2.2 相同濃度條件下粘度的變化特征

　　選擇超高分子量聚合物與暴氧污水配制聚合物溶液，在配制濃度相同的情況下，可以達到與清水配制中分子聚合物溶液的粘度基本相當，保證注入壓力基本一致，同時又可以消化部分污水(表2)。

　　2.3 污水聚合物體系與地層水配伍性好

　　研究表明，油層中礦化度的變化對聚合物的粘度產(chǎn)生很大影響。由于清水、污水兩種聚合物體系在地下運移過程中礦化度變化不同，粘度變化也有區(qū)別。

　　從清水井組來看，聚合物溶液礦化度變化較大，到中間井時已達到1500mg/L，到采出井時已接近污水礦化度;而污水井組聚合物溶液礦化度在注采過程中保持相對穩(wěn)定。

　　模擬實驗表明：清水聚合物溶液與新鮮污水接觸后，溶液粘度大幅度下降;而清水配制污水稀釋的聚合物溶液，溶液的礦化度較高，與新鮮污水接觸后，粘度下降幅度相對較小。

　　2.4 污水體系分子形態(tài)有利于提高驅(qū)油效果

　　為研究不同水質(zhì)、不同聚合物體系的驅(qū)油機理，進行了清水、污水體系聚合物剪切和未剪切分子形態(tài)的研究。

　　從研究結(jié)果看，清水聚合物溶液中聚合物分子形態(tài)以網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)為主，依據(jù)聚合物類型的不同網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)也存在一定差異;污水聚合物溶液中聚合物分子形態(tài)以枝狀結(jié)構(gòu)為主，帶狀和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)為輔;水中懸浮物顆粒主要吸附于聚合物分子鏈上，污水中懸浮物顆粒明顯多于清水。污水和清水聚合物溶液在多孔介質(zhì)中流動性質(zhì)的差異是由在水中聚合物分子形態(tài)差異所引起的。將清水、污水聚合物溶液剪切后對比發(fā)現(xiàn)，剪切作用使得聚合物分子鏈發(fā)生斷裂，長度減少。剪切作用使聚合物分子形態(tài)和尺寸發(fā)生了明顯變化，進而影響聚合物溶液在多孔介質(zhì)中的滲流特性，尤其是滯留特性。分析認為：污水聚合物分子形態(tài)更容易驅(qū)替盲端剩余油，提高聚驅(qū)效果。

　　2.5 粘度相近的污水稀釋超高分子聚合物與清水稀釋中分子聚合物驅(qū)油效果一致

　　這說明污水稀釋的聚合物溶液若能保持較高的初始粘度，在多孔介質(zhì)中流動時工作粘度較高，可以取得較好的驅(qū)油效果。

　　2.6 注入濃度的確定

　　根據(jù)室內(nèi)研究結(jié)果，采用污水稀釋超高分子聚合物，溶液粘度可達到清水配制中分子聚合物的水平，經(jīng)曝氧處理污水稀釋新型聚合物濃度在1000mg/L，室內(nèi)測得粘度可在35～40mPa?s左右。提高采收率1.3%左右，既能提高采收率又節(jié)約了清水。

　　室內(nèi)研究表明污水體系條件下2500萬超高分子量聚合物具有較好的增粘性和抗剪切性，相同濃度條件下比普通中分子高出10～15mPa.s，剪切降解率比普通中分子低12個百分點。

　　從污水配注超高分子量聚合物巖心驅(qū)油實驗結(jié)果看，與普通中分子對比相對提高采收率在1.3～2.4%。

　　成功的室內(nèi)實驗結(jié)果，為現(xiàn)場應用提供了可靠的理論依據(jù)。

　　3、污水配注2500超高分子量聚合物現(xiàn)場應用

　　3.1 污水配注聚合物現(xiàn)場應用效果評價

　　2014年8月至2016年6月，在薩中油田北一區(qū)斷東東塊注聚后期進行污水配注2500萬超高分子量聚合物礦場應用，應用井數(shù)29口，周圍主要連通的43口采出井應用前后對比，月含水上升速度下降0.16個百分點，產(chǎn)量遞減幅度由6.9%控制到0.53%，產(chǎn)油量基本保持穩(wěn)定不降。累計多增油3.7652×104t，累計節(jié)約清水270.1045×104m3。區(qū)塊多提高采收率0.81%。

　　3.2 污水配注聚合物現(xiàn)場應用經(jīng)濟效益

　　北一區(qū)斷東東塊污水配注2500超高分子量聚合物礦場應用到2016年6月結(jié)束，在相同注入孔隙體積下，比注普通中分聚合物累積多增油37652t，多提高采收率0.81個百分點。

　　新增投資：

　　地面改造：175萬元;

　　聚合物差價：3680萬t×0.16萬元=588.8萬元;(超高分聚合物噸1.68萬元，中分子量聚合物噸1.52萬元，差價0.16萬元)

　　節(jié)約投資：

　　清水：2702260方×3.45元=932.2797萬元;(每方清水3.45元)

　　排污費：2702260t×1.2元=324.2712萬元;

　　多增油：37652t×0.10萬元/t=3765.2萬元;

　　經(jīng)濟效益：

　　3765.2萬元+932.2797萬元+324.2712萬元-175萬元-588.8萬元=4257.9509萬元。

　　4、結(jié)論

　?、賾蒙淞髌匮跫夹g(shù)處理后的污水稀釋超高分子聚合物體系具有良好的驅(qū)油性能，能滿足油田聚驅(qū)工業(yè)生產(chǎn)的需要。

　?、谏淞髌匮跫夹g(shù)能大幅度地降低污水聚合物驅(qū)的成本，實現(xiàn)油田環(huán)保、節(jié)能、降耗，具有顯著的經(jīng)濟效益。(來源：黑龍江省大慶油田有限責任公司第一采油廠)