聚合物驅采出水特性分析

2013-06-08 01:39:06林剛

石油化工建設 2013年2期

林剛

江蘇石油勘探局工程院江蘇揚州 225009

聚合物驅采出水特性分析

林剛

江蘇石油勘探局工程院江蘇揚州 225009

聚驅含油污水與水驅含油污水不同，其中除含有原油、固體懸浮物、微生物等還含有一定濃度的聚合物，聚合物的存在使含油污水中原油乳狀液穩定性增強，污水粘度增大使得污水泥質砂質攜帶量增加，加大了處理難度。本文通過對含聚污水的組成，聚合物加入后污水特性發生的變化進行總結歸納，為油田含聚污水處理工藝水平的提高提供一定的理論基礎。

含油污水聚合物驅

大慶油田、勝利油田等國內各大油田相繼大范圍開展聚合物驅以提高采收率，開采地層剩余油藏。由于聚合物驅采出的油田污水在組成與性質上均發生了較大變化，常規處理技術處理能力下降，使得含聚污水的處理成為油田水處理領域的重點、難點。

聚合物驅采出污水因為含有殘留的聚丙烯酰胺，使其成分與性狀較之水驅采出污水復雜的多，許多常規水處理設備、工藝處理后水質達不到回注或回填的標準，大多數油田采用延長沉降時間，減慢過濾速度，大大降低了處理效率。

國內油田針對聚合物驅采出污水的處理技術開展了一些研究，在含聚污水的處理上取得了一些進展，但專門針對對聚合物驅采出污水的組成與特性分析的文獻相對較少，本文通過調研國內油田的研究結果，結合生產實際，對聚合物驅采出水的特性進行歸納總結，為油田含聚污水的處理提供一定的理論基礎。

1 聚合物驅采出污水組成及特性分析

聚合物驅采出污水的成分復雜，除了含有石油類物質外，還有注聚采油殘留的聚丙烯酰胺，以及相對于水驅采出污水數量上明顯增加的泥砂等機械雜質，直接排放會造成嚴重的環境污染，因此需要研究更復雜更有針對性的處理技術處理后回填或回注，同時也要避免傷害地層。

聚合物采出水處理難點主要體現在含油、固含和細菌數量這三個指標在常規處理技術處理后依然超標，其與以下特性密切相關。

1.1 聚合物驅采出污水的視粘度高

油田通過聚合物溶液提高水相視粘度注入地層以提高采收率，但同時也為后期采出污水的處理造成了難度。大慶油田用模擬含油污水進行聚丙烯酰胺對水相視粘度影響的實驗，結果見圖1。

從結果可見，在加聚濃度達到400mg/L的時候，其粘度提高了400%。

1.2 原油乳化程度加劇

水相粘度增大，使作用在油珠表面上的粘性剪切應力增大，導致油珠破裂趨勢增強，加劇乳化程度（見表1）。

1.3 油水乳狀液的穩定性增強

乳化油的穩定性受多種因素影響，主要因素有初始含油量、聚合物含量、固體顆粒等。康萬力認為聚合物對穩定油膜的影響不顯著，但顯著提高水膜強度，即對穩定O/W型乳狀液更有利[2]。

表1 聚驅和水驅比較表

（1）低濃度聚合物對油水乳狀液穩定性的影響

圖2是大慶油田聚喇360聯合站所做的油水分離特性試驗結果[10]，從結果中可以看出，聚喇360聯合站含油污水中在投加50mg/L濃度的聚丙烯酰胺后，在沉降1～3h之間，其油水乳狀液的穩定性略微增強，之后含油達到相同水平。

(2)初始含油量與高濃度聚合物對油水乳狀液穩定性的影響

由圖3可見[10]，模擬含油污水在投加200mg/L及以上濃度的聚合物后，油水乳狀液的穩定性明顯增強，并且初始含油量越高，其增強幅度越明顯。

(3)固體顆粒對油水乳狀液穩定性的影響

由上述結果可以得出，聚合物的確對0/W型油水乳狀液有著增穩的效果，但增強穩定性方面，聚合物只是起著間接的作用，起直接作用的是隨著水相粘度增加而在數量上明顯增加的固體顆粒。固體顆粒可以在油水界面膜上形成一定強度的網絡結構，阻礙油珠聚結，使乳狀液的穩定性增強。

由圖4可見[10]，不投加聚合物的情況下，膠態硫化亞鐵顆粒含量對殘余含油量影響不大，在加入100mg/L濃度的聚合物后，殘余含油量隨膠態硫化亞鐵含量升高而升高，說明如膠態硫化亞鐵顆粒的固體顆粒對油水乳狀液的穩定性有增強效果。

1.4 常規藥劑效果受干擾

目前國內油田使用的絮凝劑大多為陽離子型，而這種陽離子型藥劑會與聚合物驅采出水中殘留的陰離子型聚丙烯酰胺發生絡合反應，消耗大量絮凝劑。

江蘇油田曾用真35水樣對不同聚合物濃度下絮凝劑效果進行實驗。

從圖5中實驗數據上看，隨著水體中聚合物含量的上升，投加藥劑水體濁度持續上升，絮凝效果明顯變差，當水體中聚合物濃度達到400mg/L的濃度以上，該藥劑組合的已經無明顯效果。

1.5 微生物大量繁殖

在油田水系統中，常含有硫酸鹽還原菌、鐵細菌、腐生菌、藻類、硫細菌、酵母菌、霉菌、原生動物等微生物，其中數量最多，危害最大的是硫酸鹽還原菌(SRB)、鐵細菌(FB)和腐生菌(TGB)。

水解聚丙烯酰胺的降解產物可作為細菌生命活動的營養物質，反過來營養的消耗可促進聚合物的降解。研究表明SRB和TGB能在不加任何培養基成分的一定濃度的水解聚丙烯酰胺中生長繁殖。根據國內研究表明，SRB在聚合物中生長能力有限，TGB則可以大量生長[9]。

圖6是TGB在300mg/L的HPAM溶液中的生長曲線（37℃），由圖6可見，TGB可在其中生長，最高菌濃度超過了108數量級以上。

2 總結

聚驅采出污水中的殘留聚丙烯酰胺一方面提高了污水的水相視粘度，從而提高了固體顆粒的攜帶量，使得油水乳狀液進一步增穩；另一方面陰離子型聚丙烯酰胺同時又與陽離子型絮凝劑等藥劑發生絡合反應，影響了藥劑處理效果；再者殘留的聚丙烯酰胺本身也有加劇乳化的作用。三方面作用下，用常規污水處理技術繼續處理造成的結果就是固含、含油、細菌數量均超標。