聚合物對原油破乳脫水和污水處理影響的研究

易麗娜

（大慶市富杰化工有限公司，黑龍江 大慶 163000）

隨著石油行業(yè)的迅速發(fā)展，聚合物的應用范圍越來越廣泛，不僅在人們的實際生活以及生產的過程中起著至關重要的作用，而且在科研中以及國防領域也在使用聚合物材，甚至已經超過了天然材料和很多金屬材料的使用。目前各油田為了提高采收率，聚合物普遍用于調剖調驅作業(yè)中，所采用的聚合物由以前的聚丙烯酰胺逐漸向耐溫型的功能聚合物轉化，聚合物在地層降解后相對分子質量仍然比較大，給采出液的破乳脫水和污水處理帶來不同程度的影響。同時油田的生產過程中采用了各種不同的增產措施，如酸化、壓裂、封層補孔和打新井等，大量的化學藥劑隨著采出液進入集輸系統(tǒng)，導致集輸系統(tǒng)運行不穩(wěn)定，針對不同因素造成的集輸系統(tǒng)波動，為此需要采用不同的方法，而不是簡單地歸結于聚合物的影響，否則不僅無法有效解決現場開采過程中的問題，還會對生產效率和質量造成影響。本文對聚合物的概念以及分類進行了介紹，通過開展探究活動，證實聚合物對原油破乳脫水和污水處理具有一定的影響，并為此提出有效的處理措施，希望可以為現場生產提供有效的借鑒和指導。

1 聚合物的概念以及分類

1.1 聚合物的概念

單體在產生共價鍵的過程中與其他單體結合時，會形成更大的一種分子，這種分子被稱為聚合物。

1.2 聚合物的分類

1.2.1 天然聚合物

天然聚合物為最常見的一種物質，蛋白質屬于氨基酸聚合物，淀粉和纖維素都屬于糖類的聚合物，也被稱為生物高聚物[1]。這種具有天然特性的聚合物，具有可降解的特征，正因如此，它在使用的過程中就不會對所處的環(huán)境造成嚴重的威脅，但是當前天然聚合物種類比較少，存在應用局限性[2]。

1.2.2 合成聚合物

與天然聚合物相比，合成聚合物具有種類多樣的特征，而且應用范圍也非常廣泛，使用情況也比較多，不受局限。在實際生活中，最常出現的聚合物為樹脂、橡膠、聚苯乙烯等，這些都具有難降解的特性，所以在合成后，雖然可以為我們的生活提供一定的便利，但是在具體應用過程中會對周圍環(huán)境造成染污，影響人們的生活質量。

2 試驗方法與步驟

2.1 試驗藥品

油田某區(qū)塊采出液；聚醚類破乳劑；聚小陽離子凈水劑；油田現用二元復合驅聚合物（耐溫聚合物，相對分子質量1900 萬）。

2.2 試驗儀器

乳化機；高速離心機；水浴鍋。

2.3 試驗步驟

2.3.1 聚合物配制

取1 L 地層水，配制質量分數為0.2%的耐溫聚合物水溶液，加入到質量分數為0.1%的過硫酸銨，在90 ℃烘箱中降解24 h，用以模擬采出液中聚合物。

2.3.2 模擬地層采出液的配制

在地層水中分別加入2.3.1 中配制的聚合物水溶液，使地層水中聚合物的質量濃度分別為5、20、35、50、65、80、95、120 mg/L，將含不同質量濃度聚合物的地層水與同層位原油按照3∶7 的體積比制成油包水乳狀液。

2.3.3 含聚合物污水的配制

在地層水中分別加入1.3.1 中配制的聚合物水溶液，使地層水中聚合物的質量濃度分別為5、20、35、50、65、80、95、120 mg/L。

2.3.4 脫水效果評價

按照SY/T 5280—2018《原油破乳劑通用技術條件》給出的方法評價含有不同濃度聚合物的乳狀液脫水情況，并觀察界面是否清晰，測定脫出污水含油。乳化油的使用量為100 mL，破乳劑質量濃度為50 mg/L，脫水溫度為50 ℃。

2.3.5 污水處理效果評價

取1.3.3 中配制的含有不同濃度聚合物的污水，分別倒入100 mL 比色管中，置于40 ℃的恒溫水浴中，保溫15 min。加入50 mg/L 的凈水劑，比色管軸向振蕩50 次，在放入水浴中，恒溫2 h，取比色管中部清液測定水含油、懸浮物。

2.4 結果與討論

2.4.1 聚合物對原油脫水的影響

含有不同濃度的聚合物的原油乳狀液在50 ℃、破乳劑添加質量濃度為50 mg/L 的條件下，脫水時間為1 h，分別記錄了不同時間點的脫水量。

從表1 可以看出，隨著乳狀液中聚合物濃度的增加，原油脫水速度降低，隨著脫水時間的延長，高聚合物含量的乳狀液脫水量與低聚合物含量的乳狀液脫水量差距逐漸縮小，在60 min 時，脫水量差距縮小至2 mL 以內，脫水率均在90%以上，能夠達到行業(yè)標準SY/T 5280—2018《原油破乳劑通用技術條件》中規(guī)定的脫水率的要求[3-4]。說明在聚合物的質量濃度為300 mg/L 以內時，隨著聚合物含量的升高，降低了原油脫水速度，但并不影響最終的脫水量，脫水率能夠滿足標準要求。

表1 不同濃度聚合物對原油脫水的影響

2.4.2 聚合物對污水處理的影響

含有不同濃度的聚合物的含油污水在40 ℃條件下，加入50 mg/L 的凈水劑，靜置2 h 后，分別取上層清液測定水含油、懸浮物和COD，測定結果見表2。

表2 不同濃度聚合物對污水處理的影響

從表2 中可以看出，在聚合物質量濃度在50 mg/L以下時，處理后的污水水含油和COD 均呈現出明顯降低的趨勢，主要是因為少量的聚合物在污水中起到了協(xié)助絮凝的作用，聚合物質量濃度在50 mg/L 以上時，隨著聚合物含量的不斷增加，處理后污水的含油量和COD 值均出現了明顯的上升趨勢，這就可以直接說明在聚合物質量濃度超過50 mg/L 的時候，聚合物對污水處理后的含油量、COD 有影響；隨著污水中聚合物含量的增加對于污水處理后的懸浮物基本上是有利的[5-6]。

基于對污水的影響和保障用水的安全性，提出以下幾點處理污水的方式方法：一是高滲透油藏采出水處理工藝。具體操作流程：兩級沉降+緩沖罐+壓力過濾罐+緩沖罐，兩級沉降包括自然沉降和混凝沉降，采用這種工藝技術對污水進行處理，整體的含油量在20 mg/L 以內，懸浮固體質量濃度在10 mg/L 以內，粒徑中值低于3 μm，硫酸鹽的還原菌個數在25 個/mL 以內[7]；二是低滲透油藏采出水處理工藝。這種工作操作流程比較復雜，最常采用普通方式對污水進行處理，或者是采用兩級過濾的方式。具體操作流程是：兩級沉降+緩沖罐+過濾罐+過濾罐+過濾罐+緩沖罐，這種工藝與第一種工藝相比，就是多進行了兩次過濾罐，這一點主要是為了避免因降低滲透率值導致其發(fā)生嚴重堵塞。采用此工藝對污水處理完成之后，其含油量降低到8 mg/L，懸浮固體質量濃度為3 mg/L，粒徑中值低于2 μm，硫酸鹽的還原菌個數不超過25 個/m；三是特低滲油藏污水處理工藝，流程為曝氣沉降+渦凹氣浮+流砂過濾+膜處理，即：曝氣沉降罐+渦凹氣浮機+緩沖罐+增壓泵+流砂過濾罐+緩沖罐+增壓泵+中空超濾膜裝置，此工藝是目前效果最佳的一種，含油量、懸浮固體含量及粒徑中值都明顯降低[8]。

3 污水處理技術應用注意事項

3.1 經濟性和可靠性

油田污水處理技術作為注水工藝的關鍵，該技術的應用就是為了更好地減輕用水污染度，控制操作成本，提高水資源的使用效率，真正實現經濟效益和社會效益的最大化目標。為此，要想更好地降低水資源的污染率，還需要采取有效方式對實施成本進行合理化的控制，促使水資源的利用率得到顯著的提高。為此，為了更好地實現此目標，一定要站在技術應用綜合效果的角度上進行分析，注重該技術應用的經濟性和可靠性的特征，同時還需要注重對技術處理情況和使用周期的分析，盡可能地保障技術使用過程中的經濟性[9]。在實際應用過程中，結合油田污水內的成分、油田建設環(huán)境及工程情況做好對成本的分析，基于綜合性的考慮，確保技術使用價值。

3.2 環(huán)保性和穩(wěn)定性

污水處理技術不僅具有經濟性、可靠性的特征，而且還具有環(huán)保性、穩(wěn)定性，在應用過程中為了保障其特性能夠被充分地發(fā)揮到最大，一定要重視相關事宜，油田企業(yè)需要從多個方面來加強對該技術使用和推廣的控制，確保該技術價值得到充分的使用[10]。其一，做好對技術屬性的分析，掌握該技術處理過程中產生污染的狀態(tài)；其二，分析處理裝置運行的狀態(tài)，保障其運行的穩(wěn)定性，另外，對單位時間內裝置運行過程中所消耗的數據進行分析，結合分析情況對技術的應用情況和特征進行分析，準確評估該技術環(huán)保性和穩(wěn)定性，可以降低技術應用過程中不良事件的發(fā)生，保障產品質量，避免安全事故的發(fā)生。

4 結語

本文針對油田含聚合物采出液的處理，設計了合理的試驗方法，發(fā)現聚合物對原油脫水和污水處理存在不同程度的影響，即聚合物質量濃度在300 mg/L以下時，主要會對原油乳狀液的脫水速度造成影響，最終對脫水量造成的影響并不大；含聚合物污水處理時，當聚合物質量濃度在50 mg/L 以下時，對污水處理不存在任何不良利影響，當聚合物質量濃度在50 mg/L以上時，主要影響處理后污水的水含油和COD 值，所以在使用時一定做到具體情況具體分析，采取合理措施加強管控和處理，降低其影響程度。