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微纳米处理污水在复合驱油体系的应用

2020/12/08 阅读:

摘要:自1987年开展室内研究,先后经历探索性试验、先导性试验、工业化推广几个阶段,三元复合驱已经完善形成了利用深度曝氧水配制并稀释注入的成熟的配注工艺。随着三元复合驱开发进程的加快,三元区块不断增多,对深度曝氧水的需求日益增加。由于油田目前应用的深度曝氧水处理工艺仅适用于低见剂的水驱采出水处理,缺乏针对高见剂的聚驱、三元驱采出水的深度曝氧处理工艺,而随着水驱区块逐步被聚驱、三元驱区块所取代,深度曝氧水的水源逐步减少,无法满足三元复合驱现场日益增加的深度曝氧水需求。

关键词:微纳米处理;复合驱油体系;可行性探讨

1微纳米工艺处理油田污水的先进性

为了保证以聚合物为核心组分的驱油体系的黏度,油田目前普遍采用清配深度曝氧水稀或深度曝氧水配深度曝氧水稀:使用清水和深度曝氧水进行驱油体系的配制,实现延缓聚合物的降解,保证驱油体系整体的黏度和驱替性能的目的,过程中的关键在于清水和深度曝氧水中含有更低含量的低还原性物质。当然相比油田普通污水,这两种水质中的含油和悬浮物等含量也更低,不过含油和悬浮的存在对驱替体系黏度不存在显著影响,因此本文中不做讨论。微纳米处理污水工艺是一种三级物理处理水工艺配合化学辅助加药技术,实现对污水的更深度氧化的技术。关键技术之一就是通过膜管路,在压力的作用下由金属微孔管内外压差提供推动力,推动管内气体从管上的微孔流出,在管外壁形成微气泡,管外高速流过的剪切流把气泡带走,形成气液混合水的气泡制造方法[1]。这种技术形成的微纳米气泡主要是指直径在0.1~120μm的微小气泡,具有气泡体积小、上升速度慢和强氧化性等特点[2],按照产生的气泡粒径,大气泡>100μm,可以进行水体和底质吹脱,强制水体推流循环;中型微米气泡10~100μm可实现高效富氧作用;小型超微气泡0.1~10μm的比表面积大,氧传质系数高,可高效促进水质净化。图1微气泡产生机理相比油田现场目前普遍应用的曝氧工艺,微纳米处理污水工艺在污水中生成的微气泡用气量更低,仅有曝氧工艺的1/10,但是微纳米工艺生成的微气泡在污水中的悬停时间最长可达150s,远超曝氧工艺产生的气泡在污水中停留的时间。当水中这种气泡大量存在的情况下,由于光的折射作用现场可以观察到的水溶液呈乳白色,俗称牛奶水。同时,微纳米气泡对水的增氧作用明显,短时间内就可以使水中的溶解氧大幅提高。这是因为微气泡可以使单位体积内气泡表面积增加,气泡表面积的增加和气泡内部能量增加可以加强气泡表面氧化反应,从而能够提高氧的溶解率。因此微纳米处理污水工艺可以对油田污水实现超过普通曝氧工艺的更加深度的氧化反应,实现污水中还原性物质的深度去除。

2微纳米处理污水的适应性讨论

2.1用于普通聚合物驱替体系的可行性

2016~2019年,大庆油田开展室内及现场微纳米处理后污水配注聚合物体系试验,试验采用区块污水处理站一滤出口普通污水,水质平均含油48.1mg/L,悬浮24.11mg/L,经微纳米工艺处理后进行聚合物体系的配注聚,聚合物分别选取1200~1600的中分聚合物(北一断西)和1600~1900的高分聚合物微纳米处理污水在复合驱油体系中应用可行性的探讨杨威刘俊德大庆油田第一采油厂黑龙江大庆163000摘要:自1987年开展室内研究,先后经历探索性试验、先导性试验、工业化推广几个阶段,三元复合驱已经完善形成(中区东部),并与同条件下同区块清配污稀聚合物井进行对比,试验结果表明:(1)相比于同浓度下清配污稀工艺,平均井口黏度提高82.3%;(2)30天井口黏度保留率可达到78.1%;相比于同黏度下清配污稀工艺,可节省聚合物干粉23.2%;(3)节省清水量达到总注入量的33.2%以上;(4)微纳米处理后污水用于普通聚合物驱替体系的配制,已经经过室内和现场的充分验证,是可行的。

2.2用于抗盐聚合物驱替体系的可行性

对深度污水处理站出口污水采用微纳米工艺处理后,配制抗盐聚合物溶液(微配微稀),考察浓粘曲线及稳定性;同时对比清水配制母液、深度污水稀释的抗盐聚合物体系性能(清配污稀)。试验数据结果表明:(1)在800~1400mg/L范围内,微配微稀溶液具有比清配污稀更佳的黏度水平;(2)聚合物溶液浓度超过1500mg/L后,微配微稀的初始黏度较清配污稀略低,仅有清配污稀黏度95%。分析原因是随着配制浓度的升高,清配污稀工艺中使用的清水比例变大,整体矿化度变小,矿化度导致的黏度损失就越小,因此黏度逐步超过微配微稀工艺;(3)微配微稀和清配污稀两种工艺配制的抗盐聚合物均具有较好的黏度保留率,30天黏度保留率均可以达到60%以上。但微配微稀工艺更佳。综合上述室内实验取得的结论,微配微稀工艺配制抗盐聚合物可行,效果需要进一步现场试验进行验证。

2.3三元采出污水处理后配聚的可行性

选取三元污水处理站处理后三元普通污水,微纳米工艺处理后分别配制中分和高分微配微稀聚合物溶液,评价初始黏度及黏度稳定性;同条件对比中分和高分清配污稀聚合物溶液性能(三元普通污水稀释):见表3。试验数据结果表明,利用处理后的三元普通污水进行聚合物溶液的配制。微配微稀所得聚合物溶液与同条件清配污稀工艺相比,在1000mg/L以下时,黏度水平相当,随着浓度升高,微配微稀受矿化度影响变大,初始黏度低于清配污稀。微配微稀工艺配制聚合物溶液具有较好的黏度稳定性,30天黏度保留率高于60%,同条件下清配污稀工艺30天黏度保留率低于15%。

3结论与认识

(1)随着三元复合驱开发进程的加快,水驱及聚驱区块采出污水逐年减少,深度曝氧水的水源逐步减少,无法满足三元复合驱现场日益增加的深度曝氧水需求;(2)探索新型污水处理工艺,利用微纳米工艺处理后的普通污水取代深度曝氧水,进行三元复合驱及其他类型复合体系的配制,以缓解油田深度曝氧水用水的紧张形势,为复合驱实现区域注采平衡提供技术支撑是有必要的;(3)微纳米处理水关键技术之一,是通过膜管路,在压力的作用下由金属微孔管内外压差提供推动力,推动管内气体从管上的微孔流出,在管外壁形成微气泡。这种微气泡在污水中的悬停时间最长可达150s,远超曝氧工艺产生的气泡在污水中停留的时间,具有对污水更佳明显的增氧作用,提高氧的溶解率,实现污水中还原性物质的深度去除;(4)相关室内和现场试验结果表明:微纳米处理后的污水进行普通聚合物体系配制,30天井口黏度保留率可达到78.1%;相比于同黏度下清配污稀工艺,可节省聚合物干粉23.2%。效果较为明显,技术较为成熟,可用于工业化推广使用;室内研究表明,微纳米处理后的污水用于抗盐聚合物体系以及对三元普通污水进行处理后配聚均具备可行性,效果需要现场试验验证。

参考文献

[1]惠恒雷.射流发泡制造微气泡技术试验研究[J].硕士学位论文,2011(5).

[2]李佳佳.孙丽华.张鑫.基于数值模拟的微纳米气泡发生器的研究现状[J].净水技术.2018,37(sl):89-92.

作者:杨威 刘俊德 单位:大庆油田第一采油厂

微纳米处理污水在复合驱油体系的应用

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