雙河油田污水催化脫硫配聚現場試驗

盧衛蕓

中國石化河南石油工程設計有限公司

雙河油田污水催化脫硫配聚現場試驗

盧衛蕓

中國石化河南石油工程設計有限公司

目前國內主要還是采用清水配置聚合物溶液或母液，這需要消耗大量的清水資源。河南雙河油田通過脫出S2-來解決聚合物溶液的黏度降低問題。前期實驗研究發現，通過改進的催化脫硫工藝，進口濃度為30 mg/L的S2-曝氣30 min后濃度可以降低至0.2 mg/L。采用催化脫硫工藝處理雙河污水，曝氣時間為30 min，將處理后的污水用作聚合物母液配制及母液稀釋，現場試驗證明該方案可行且效果較好。以深度脫硫后的污水配制母液并稀釋得到的聚合物溶液其黏度高達48.1 mPa·s，較現有工藝黏度可提高24.9%。該方案每年可節約成本1 245.1萬元，取得了巨大的經濟效益和社會效益。

雙河油田；污水；催化脫硫工藝；聚合物溶液；母液；現場試驗

聚合物三次采油技術已在我國中后期開發的油田得到了大規模工業化應用，取得了較好的經濟效益。河南油田的三采原油產量逐年提高，目前已達46×104t/a，占河南油田總產量的26%，其中雙河油田三采原油產量已達25×104t/a，占雙河油田原油產量的46%。但目前國內主要還是采用清水配置聚合物溶液或母液，需要消耗大量的清水資源。另一方面，油田生產又會產生大量的污水，環境污染嚴峻的形勢，嚴格的環保法規的出臺，致使污水的排放壓力日益增大[1]。目前雙河油田采用清水配制聚合物母液，然后用污水稀釋得到注聚溶液，日需清水量3 700 m3，同時又有6 100 m3/d剩余污水需要外排。若能采用污水配制聚合物母液，不僅能節約大量清水，解決注采不平衡問題，而且有利于環境保護。因此，探討深度處理油田污水配聚工藝技術具有重要的作用與意義。

1 催化脫硫工藝

大量的現場試驗及文獻報道表明，采用污水配注以后，污水中含有的化學組分對聚丙烯酰胺分子的降解有一定的促進作用，導致聚合物溶液在配制和注入過程中黏度損失嚴重，控制流度能力變差，從而限制了聚合物驅油技術在部分油藏條件下的推廣應用。雙河聯合站凈化含油污水中的陽離子和硫化物對聚合物溶液黏度的降黏比率如圖1所示。由圖1可以看出，污水中金屬陽離子對聚合物黏度降低的貢獻率達到60%，目前去除Na+、K+主要采用水脫鹽處理技術（如電滲析、反滲透、電解法、超過濾和微孔膜過濾等），存在工程建設投資大、對入口水質要求高及再生成本較高等問題。同時可以發現原性物質（S2-）對聚合物溶液降黏的影響占比可以達到40%，因此，可以通過脫出S2-來解決聚合物溶液的黏度降低問題。前期實驗研究發現，通過改進的催化脫硫工藝，進口濃度為30 mg/L的S2-曝氣30 min后濃度可以降低至0.2 mg/L。采用催化脫硫工藝處理雙河污水，曝氣時間為30 min，處理后的污水用于聚合物母液配制及母液稀釋，現場試驗證明該方案可行且效果較好。催化脫硫主要是通過在催化脫硫塔中添加氧化催化劑，在較溫和的條件下，高效氧化污水中S2-為硫單質，并且能夠提高氧氣利用率，增大水氣比，降低能耗。

圖1 陽離子和硫化物對聚合物溶液黏度降黏比率

2 深度脫硫污水配聚現場試驗

為了考察脫硫污水對注聚液黏度的影響，選取不同脫硫程度的污水進行了現場試驗，圖2為催化脫硫的中試流程。該裝置的處理量為5 000 m3/d，運行水氣比（污水∶空氣）為1∶1.2，經過一周的連續監測表明，曝氣時間分別為10、20和30 min時，污水的平均S2-含量分別小于5、1.5和0.5 mg/L[2]。

圖2 催化除硫中試流程

將上述處理過的污水用于現場配聚試驗，具體試驗結果見表1。由表1可知，含硫0.5 mg/L的除硫水用于配制母液并稀釋，與清水母液、未除硫污水稀釋相比，初始黏度提高24.9%；清水母液，含硫0.5 mg/L的除硫污水稀釋，與清水母液、未除硫污水稀釋相比，初始黏度提高63.1%；含硫1.5 mg/L的除硫水用于配制母液并稀釋，與清水母液、未除硫污水稀釋相比，初始黏度提高15%；清水母液，含硫1.5 mg/L的除硫污水稀釋，與清水母液、未除硫污水稀釋相比，初始黏度提高49%；含硫5 mg/L的除硫水用于配制母液并稀釋，與清水母液、未除硫污水稀釋相比，初始黏度提高19.2%；含硫5 mg/L的除硫水稀釋清水母液，與清水母液、未脫硫污水稀釋相比，初始黏度提高10.6%。

表1 不同脫硫程度污水配聚液黏度數據

3 效益分析

（1）直接經濟效益。與現有以清水配置母液，污水直接稀釋的工藝相比，若采用脫硫污水配母液，脫硫污水稀釋的配注方式，可有效降低成本費用[3]。據計算，年可節約清水費用411.9萬元，剩余污水處理費用384.9萬元，排污費39.2萬元，干粉用量及費用841.4萬元。去除污水脫硫處理成本費用432.3萬元，每年可節約成本費用約1 245.1萬元。

（2）間接經濟效益。由于用油田產出的含油污水配制聚合物溶液與油藏的配伍性較好，使得聚合物溶液在油藏內的黏度保留率較高，這對提高油田采收率、增加原油產量也是有利的因素。同時利用污水配聚，節約了清水資源，減少了污水外排，避免了環境污染問題。因此其間接經濟效益和社會效益都是巨大的。

[1]丁慧．油田含聚污水的資源化利用[J]．油氣田地面工程，2013，32（6）：20-22.

[2]馬自俊，史列軍．聚合物驅采出液分析與利用研究[J]．油田化學，1997，14（3）：243-247.

[3]張世東．喇嘛甸油田二類油層污水注聚試驗研究[J]．石油地質與工程，2010，24（3）：130-131.

（欄目主持 楊軍）

山東LNG接收站罐區及碼頭全景

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.10.015

2015-03-12