CN101148984A

CN101148984A - 将海水或苦咸水用于油田注水及配聚过程的方法

Info

Publication number: CN101148984A
Application number: CNA2007101132826A
Authority: CN
Inventors: 王铎; 成怀刚; 高学理; 高从堦
Original assignee: Ocean University of China
Current assignee: Ocean University of China
Priority date: 2007-10-29
Filing date: 2007-10-29
Publication date: 2008-03-26

Abstract

本发明涉及一种将海水或苦咸水用于油田注水及配聚过程的方法。该方法的步骤为：进料水首先通过水力旋流分离器去除固体悬浮颗粒物，然后利用超滤膜去除胶体和残留油分并降低浊度等，再利用纳滤或反渗透膜降低矿化度和有机物含量并除去微量油等，最终的透过水为产品出水。所述旋流－膜分离系统的出水可注入油层驱油，或者与进料水混合后注入油层驱油，或者与高分子量水溶性聚合物配制为聚合物溶液后将该聚合物溶液注入油层驱油。本发明以基于旋流－膜分离的集成技术提供采油注水和聚合物溶液配制用水，具有占地小、能耗低、效率高的优点，应用前景广阔。

Description

将海水或苦咸水用于油田注水及配聚过程的方法

技术领域

本发明涉及一种将海水或苦咸水用于油田注水及配聚过程的方法，属于一种提高油田采收率技术。

背景技术

随着我国社会和经济的发展，国内对石油的需求量越来越大；如何提高钻采技术，尽可能地提高油田的采收率，增加原油产量，是当前十分迫切的任务。

通过向地下注入水或水溶性聚合物驱油剂是油田采油过程中重要的增产手段，但水驱或聚合物驱技术对水质的要求很高：回注水如果与地层水不配伍，很容易引起结垢并堵塞地层；或者使配制的聚合物水溶液粘度降低，达不到注入要求，因此水驱或聚合物驱都需要以淡水作为水源。我国是一个缺水大国，这使得已经成熟的水驱、聚合物驱技术的应用受到了限制。目前很多油田已经开始将采油产出污水加以净化处理，用于水驱或聚合物驱，以减少淡水用量。同时，随着我国陆地油田可开采储量的减少和开采难度的加大，海上油田开采的重要性日益突出；海上油田水驱或化学驱对软化水的需求量也很大，目前供水途径主要是采出水处理回注、打水源井取水等。

我国陆上各主要油田大多位于淡水资源匮乏的地区，苦咸水为当地主要的水资源，但无法直接用于驱油；海上油田的首选水源是海水，但海水的矿化度高，含有较多悬浮物、有机物、微生物、胶体等物质，水质也难以满足注水和化学驱油用水的要求。

在现有注水及配聚工艺之中，处理采出污水所提供的水量往往难以满足要求，含水地层打井取水成本又很高，因此亟待开发新的供水方式。如果能将海水和苦咸水用于驱油，就可以有效地缓解用水压力，显著地提高采油过程的经济效益。

发明内容

本发明的目的在于提供一种将海水或苦咸水用于油田注水及配聚过程的方法，该方法基于旋流-膜分离集成技术提供采油注水和聚合物溶液配制用水，以减少淡水资源消耗、提高油田采收率、降低采油成本。

本发明是通过下述的技术方案加以实现的。

一种将海水或苦咸水用于油田注水及配聚过程的方法，其特征在于包括以下步骤：

a)进料水首先通过水力旋流分离器，进料水中粒径5μm以上、比重大于水的固体悬浮颗粒物由水力旋流分离器下端排出，水及其它较轻的组分由水力旋流分离器上端排出；

b)去除比重较大的固体悬浮颗粒物之后，将水力旋流分离器的出水引入超滤膜分离装置，去除水中的胶体、残留油分等，并降低浊度；

c)将超滤膜分离装置的透过水引入膜软化装置，降低矿化度和有机物含量，并除去微量油等，膜软化装置的透过水为产品出水。

上述的膜软化装置是纳滤膜分离装置；或者是反渗透膜分离装置；或者是纳滤膜分离装置串联反渗透膜分离装置，并将纳滤膜分离装置的出水作为反渗透膜分离装置的进水。

上述旋流-膜分离过程的最终出水可注入油层驱油；或者将旋流-膜分离过程的最终出水与进料水混合，然后将混合水注入油层驱油；或者在旋流-膜分离过程的最终出水之中加入高分子量水溶性聚合物，配制为聚合物溶液，然后将该聚合物溶液注入油层驱油。

上述的进料水为总含盐量为500～40000mg/L的苦咸水或者海水。

上述的超滤膜分离装置的特征在于：截留分子量为3～16万，操作压力为0.1～0.5Mpa，操作温度为10～40℃。

上述的纳滤膜分离装置的特征在于：操作压力为0.5～4.2Mpa，操作温度为10～40℃。

上述的反渗透膜分离装置的特征在于：操作压力为1.0～9.0Mpa，操作温度为10～40℃。

上述的高分子量水溶性聚合物为分子量2000万～4500万的聚丙烯酰胺，或者为分子量2000万～4500万的部分水解聚丙烯酰胺，或者为分子量2000万～4500万的两性聚丙烯酰胺，或者为分子量2000万～4500万的离子型聚丙烯酰胺。

上述聚合物溶液的聚合物浓度为500～2500mg/L，溶液粘度为15～100mPa·s。

本发明不引进其它化学药剂，操作简便，能耗低，易于调控，便于推广和应用，具有广阔的应用前景。

油田注水开发和提高采收率技术是油田增产的重要开发技术，采用海水和苦咸水软化技术，利用海水和苦咸水资源，将有效减少淡水消耗量，提高油田注水开发效率和采收率，经济效益与社会效益显著。另外，聚合物驱油对配液用水要求较高；尤其是海上油田，主要靠研制耐盐聚合物来满足聚合物驱油的要求，药剂成本较高；如果采用软化海水，就可以用相对廉价的普通型(耐中等盐度)的聚合物，大大降低药剂成本，有利于聚合物驱油技术的推广，确保油田的持续稳定生产。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明加以进一步说明。

实施例1：

a)海水首先通过水力旋流分离器，进料水中粒径5μm以上、比重大于水的固体悬浮颗粒物由水力旋流分离器下端排出，水及其它较轻的组分由水力旋流分离器上端排出；

b)去除固体悬浮颗粒物之后，将水力旋流分离器的出水引入超滤膜分离装置，去除水中的胶体、残留油分等，并降低浊度，超滤膜分离装置采用截留分子量为8万道尔顿的聚砜超滤膜，操作压力为0.2Mpa，操作温度为25℃；

c)将超滤膜分离装置的透过水引入纳滤膜分离装置，降低矿化度和有机物含量等，纳滤膜分离装置采用美国海得能公司的ESNA型纳滤膜，操作压力为1.1Mpa，操作温度为25℃；

d)将纳滤膜分离装置的透过水引入反渗透膜分离装置，反渗透膜分离装置采用美国海得能公司的CPA2型低压反渗透膜，操作压力为2.0Mpa，操作温度为25℃。

进料海水和旋流-膜分离过程的最终出水的水质分析结果见表1，表中还列出了可以直接回注的浅层地下清水的水质情况。水质分析结果表明，经过旋流、超滤、纳滤及反渗透处理，系统出水的水质优于普通浅层地下清水。

将旋流-膜分离过程的最终出水与海水混合，混合体积比例为22∶1，混合水的水质分析结果列于表1。

表1进料海水、浅层地下清水和旋流-膜分离过程出水的水质分析结果

	Cl^-mg/L	SO₄ ^2-mg/L	HCO₃ ^-mg/L	Na⁺(K⁺)mg/L	Ca²⁺mg/L	Mg²⁺mg/L	悬浮物mg/L	菌类个/mL	pH
	Cl^-mg/L	SO₄ ^2-mg/L	HCO₃ ^-mg/L	Na⁺(K⁺)mg/L	Ca²⁺mg/L	Mg²⁺mg/L	悬浮物mg/L	菌类个/mL	pH	海水	19304	2761	155	11201	436	1265	660	10⁴	8.5
清水	2845	129	93	1366	259	160	11.0	10⁴	7.5	海水	19304	2761	155	11201	436	1265	660	10⁴	8.5
清水	2845	129	93	1366	259	160	11.0	10⁴	7.5	出水	78	11	1	45	1.9	5	0.6	5	7.5
混合水	920	132	9	535	22	61	35	500	7.6	出水	78	11	1	45	1.9	5	0.6	5	7.5

水质分析结果表明，混合水中易引起结垢的SO₄ ^2-、Ca²⁺、Mg²⁺等离子的浓度接近或低于普通浅层地下清水，可将该混合水注入地下油层驱油。

实施例2：

旋流-膜分离过程与实施例1相同，不同之处在于将旋流-膜分离过程最终的出水用于配制驱油用聚合物溶液。所述的聚合物为分子量3000万的高分子量聚丙烯酰胺，聚合物水溶液浓度为1500mg/L。

检测聚合物溶液粘度在不同配制时间后的变化情况，结果列于表2。

表2配制时间对聚合物溶液粘度的影响

时间min	5	10	20	30	60	120	240
时间min	5	10	20	30	60	120	240	浅层地下清水/聚合物溶液的粘度mPa·s	56.9	52.9	50.3	46.6	45.9	44.1	43.6
旋流-膜分离出水/聚合物溶液的粘度mPa·s	66.5	66.2	64.0	61.5	60.5	60.2	60.0	浅层地下清水/聚合物溶液的粘度mPa·s	56.9	52.9	50.3	46.6	45.9	44.1	43.6

将采用旋流-膜分离方法得到的出水用于配制聚丙烯酰胺水溶液时，溶液粘度变化较小，比较稳定，不存在粘度显著降低的现象，粘度保留效果优于用地层清水配制的聚丙烯酰胺水溶液，可以注入地下油层用于驱油。

实施例3：

b)去除固体悬浮颗粒物之后，将水力旋流分离器的出水引入超滤膜分离装置，去除水中的胶体、残留油分等，并降低浊度，超滤膜分离装置采用截留分子量为10万道尔顿的聚醚砜超滤膜，操作压力为0.2Mpa，操作温度为25℃；

c)将超滤膜分离装置的透过水引入纳滤膜分离装置，降低矿化度和有机物含量，并除去微量油等，纳滤膜分离装置美国海得能公司的ESNA型纳滤膜，操作压力为2.0Mpa，操作温度为25℃；

旋流-膜分离过程的最终出水的水质分析结果见表3。

表3旋流-膜分离过程出水的水质分析结果

	Cl^-mg/L	SO₄ ^2-mg/L	HCO₃ ^-mg/L	Na⁺+K⁺mg/L	Ca²⁺mg/L	Mg²⁺mg/L	悬浮物mg/L	菌类个/mL	pH
	Cl^-mg/L	SO₄ ^2-mg/L	HCO₃ ^-mg/L	Na⁺+K⁺mg/L	Ca²⁺mg/L	Mg²⁺mg/L	悬浮物mg/L	菌类个/mL	pH	出水	1922	11	20	1288	4.5	10	0.0	10	7.5

表3的水质分析结果表明，经过旋流、超滤及纳滤处理，最终出水的水质优于表1中的普通浅层地下清水。因此可将旋流-膜分离过程的最终出水用于地下油层注水或配制聚合物。

Claims

1.一种将海水或苦咸水用于油田注水及配聚过程的方法，其特征在于包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的将海水或苦咸水用于油田注水及配聚过程的方法，其特征在于：膜软化装置是纳滤膜分离装置；或者是反渗透膜分离装置；或者是纳滤膜分离装置串联反渗透膜分离装置，并将纳滤膜分离装置的出水作为反渗透膜分离装置的进水。

3.根据权利要求1所述的将海水或苦咸水用于油田注水及配聚过程的方法，其特征在于：旋流-膜分离过程的最终出水可注入油层驱油；或者将最终出水与进料水混合，然后将混合水注入油层驱油；或者在最终出水之中加入高分子量水溶性聚合物，配制为聚合物溶液，然后将该聚合物溶液注入油层驱油。

4.根据权利要求1所述的将海水或苦咸水用于油田注水及配聚过程的方法，其特征在于：进料水为总含盐量为500～40000mg/L的苦咸水或者海水。

5.根据权利要求1所述的将海水或苦咸水用于油田注水及配聚过程的方法，其特征在于：超滤膜分离装置的截留分子量为3～16万，操作压力为0.1～0.5Mpa，操作温度为10～40℃。

6.根据权利要求2所述的将海水或苦咸水用于油田注水及配聚过程的方法，其特征在于：纳滤膜分离装置的操作压力为0.5～4.2Mpa，操作温度为10～40℃。

7.根据权利要求2所述的将海水或苦咸水用于油田注水及配聚过程的方法，其特征在于：反渗透膜分离装置的操作压力为1.0～9.0Mpa，操作温度为10～40℃。

8.根据权利要求3所述的将海水或苦成水用于油田注水及配聚过程的方法，其特征在于：高分子量水溶性聚合物为分子量2000万～4500万的聚丙烯酰胺，或者为分子量2000万～4500万的部分水解聚丙烯酰胺，或者为分子量2000万～4500万的两性聚丙烯酰胺，或者为分子量2000万～4500万的离子型聚丙烯酰胺。

9.根据权利要求3或8所述的将海水或苦成水用于油田注水及配聚过程的方法，其特征在于：所配置聚合物溶液的聚合物浓度为500～2500mg/L，溶液粘度为15～100mPa·s。