CN116639826A - 一种co2驱采出水回注处理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种CO₂驱采出水回注处理系统及方法，属于CO₂驱采出水回注技术领域。本系统中通过重力沉降单元进行水质水量调节，除去水中大量含油、悬浮物；使用汽提单元中设置反应，使得CO₂驱采出水在汽提单元中的填料区和氮气进行反应，脱出采出水中二氧化碳，减少对采出水处理设备及管线的腐蚀；采用电化学反应单元除去采出水中带电离子、悬浮物和胶体等杂质；采用过滤单元实现进一步去除CO₂驱采出水中悬浮物的目的。解决了现有的采出水处理方法处理后净化水水质不能稳定达标，且增加采出水处理设备及管线检维修费用等技术问题。

Description

一种CO2驱采出水回注处理系统及方法

技术领域

本发明属于CO₂驱采出水回注技术领域，具体涉及一种CO₂驱采出水回注处理系统及方法。

背景技术

目前，油田的常规稀油采出水大多采用“重力除油-混凝沉降-压力过滤”三段式处理流程，工艺流程是：采出水先进调储罐进行油水分离后，出水经反应提升泵加压进入反应罐，同时加入采出水处理药剂，出水自流进入混凝沉降罐沉降，出水进入过滤缓冲罐缓冲，之后先后进一级、二级过滤器过滤，水质达到采出水处理系统设计标准，进外输缓冲罐，经外输泵输至油田回注，处理后采出水满足碎屑岩油藏注水水质推荐指标要求，然而，二氧化碳驱采出水腐蚀性强，如果进入已建采出水处理系统处理，将会导致采出水处理设备、管线腐蚀严重，不能满足腐蚀率不大于0.076mm/a的要求，进而处理后净化水水质不能稳定达标，且增加采出水处理设备及管线检维修费用，影响采出水处理系统的正常运行。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种CO₂驱采出水回注处理系统及方法，用以解决现有的采出水处理方法处理后净化水水质不能稳定达标，且增加采出水处理设备及管线检维修费用等技术问题。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明公开了一种CO₂驱采出水回注处理系统，包括重力沉降单元、汽提单元、电化学反应单元和过滤单元；所述重力沉降单元、汽提单元、电化学反应单元和过滤单元通过管线依次连接；

所述汽提单元包括汽提塔，所述汽提塔的上端设有进水口和出气口；汽提塔的下端设有曝气口和出水口；所述进水口和重力沉降单元连接，所述出水口和电化学反应单元连接；所述汽提塔的上端和下端之间设有填料区。

进一步地，所述曝气口连接有氮气瓶；所述填料区中设有空心球填料。

进一步地，所述电化学反应单元中设置有阳极和阴极，所述阳极和阴极之间设有5cm-10cm的间距；所述阳极和阴极为铝极板或铁极板。

进一步地，所述过滤单元中设置有双滤料的过滤器。

本发明还公开了上述一种CO₂驱采出水回注处理系统进行处理的方法，包括以下步骤：

S1:将CO₂驱采出水通过管线进入重力沉降单元，得到处理水A；将处理水A从汽提塔上端的进水口注入，将氮气瓶中的氮气从曝气口中注入与处理水A在填料区中混合进行反应，反应结束后得到处理水B和CO₂；所述CO₂从出气口排出；

S2:将所述处理水B由出水口通过管线注入电化学反应单元的阳极和阴极之间，在电化学反应单元的阳极和阴极之间放入絮凝剂，随后进行反应，反应结束后，得到处理水C；

S3：将处理水C注入过滤单元进行过滤得到处理后的CO₂驱采出水。

进一步地，S1中，所述CO₂驱采出水中悬浮物含量≤500mg/L，油含量≤1000mg/L，CO₂含量≤250mg/L。

进一步地，S1中，所述反应时间为35min-50min，氮气的通气速率为0.2-0.5m³/h。

进一步地，S2中，所述絮凝剂为聚丙烯酰胺与聚乙烯亚胺的混合物，聚丙烯酰胺与聚乙烯亚胺的质量比为1:1；所述絮凝剂的添加量6mg/L。

进一步地，S2中，进行反应时的电流密度为20A-25A，所述反应时间为10min-15min。

进一步地，S1中，所述处理水B中的CO₂含量＜20mg/L。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明公开了一种CO₂驱采出水回注处理系统，使得CO₂驱采出水依次经过重力沉降单元、汽提单元、电化学反应单元和过滤单元，实现CO₂驱采出水的处理；本系统中通过重力沉降单元进行水质水量调节，除去水中大量含油、悬浮物；使用汽提单元中设置反应，使得CO₂驱采出水在汽提单元中的填料区和氮气进行反应，脱出采出水中二氧化碳，减少对采出水处理设备及管线的腐蚀；采用电化学反应单元除去采出水中带电离子、悬浮物和胶体等杂质；采用过滤单元实现进一步去除CO₂驱采出水中悬浮物的目的。解决了现有的采出水处理方法处理后净化水水质不能稳定达标，且增加采出水处理设备及管线检维修费用等技术问题。

本发明还公开了上述系统的使用方法，CO₂驱采出水先通过管线进入重力沉降罐沉降，调节来水水质水量，利用油水密度差原理，除去水中大量含油和悬浮物；随后进入汽提单元进行反应，使得汽提塔出口二氧化碳含量＜20mg/L，分离的气相至CO₂回收注入区用于循环回注；随后进入电化学反应单元，在电离作用和絮凝剂的作用下，使得出水水质满足含油≤15mg/L，悬浮物≤10mg/L；最后进入过滤单元使出水达到油田回注水标准；使用本系统可使得CO₂驱采出水经该创新成果处理后满足含油≤5mg/L，悬浮物≤1mg/L，实现采出水就地处理就地回注的目的。本发明所使用的系统和方法成熟可靠，抗冲击能力强，占地面积小，自动化程度高。

附图说明

图1为本发明公开的CO₂驱采出水回注处理系统的流程示意图；

图2为本发明汽提单元的结构示意图；

图3为本发明电化学反应单元的结构示意图。

其中：1-汽提塔；2-进水口；3-出气口；4-曝气口；5-出水口；6-阳极；7-阴极；8-填料区。

具体实施方式

为使本领域技术人员可了解本发明的特点及效果，以下谨就说明书及权利要求书中提及的术语及用语进行一般性的说明及定义。除非另有指明，否则文中使用的所有技术及科学上的字词，均为本领域技术人员对于本发明所了解的通常意义，当有冲突情形时，应以本说明书的定义为准。

本文描述和公开的理论或机制，无论是对或错，均不应以任何方式限制本发明的范围，即本发明内容可以在不为任何特定的理论或机制所限制的情况下实施。

本文中，若无特别说明，“包含”、“包括”、“含有”、“具有”或类似用语涵盖了“由……组成”和“主要由……组成”的意思，例如“A包含a”涵盖了“A包含a和其他”和“A仅包含a”的意思。

本文中，为使描述简洁，未对各个实施方案或实施例中的各个技术特征的所有可能的组合都进行描述。因此，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，各个实施方案或实施例中的各个技术特征可以进行任意的组合，所有可能的组合都应当认为是本说明书记载的范围。

如图1所示，本发明公开的一种CO₂驱采出水回注处理系统，包括依次通过管线连接的由重力沉降罐组成的重力沉降单元、汽提单元、电化学反应装置组成的电化学反应单元和过滤器组成的过滤单元；如图2所示所述汽提单元包括汽提塔1，所述汽提塔1的上端设有进水口2和出气口3；汽提塔1的下端设有曝气口4和出水口5；所述进水口2和重力沉降单元连接，所述出水口5和电化学反应单元连接；所述汽提塔1的上端和下端之间设有填料区8；其中曝气口4连接有氮气瓶；所述填料区8中设有直径25mm的空心球填料；

如图3所示，所述电化学反应单元中设置有阳极6和阴极7，所述阳极6和阴极7之间设有5cm-10cm的间距；所述阳极6和阴极7为铝极板或铁极板。

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本发明采用上述的CO₂驱采出水回注处理系统进行处理的方法，包括以下步骤：

步骤1)重力沉降单元：将CO₂驱采出水通过管线进入重力沉降罐沉降，调节来水水质水量，利用油水密度差原理，除去水中大量含油和悬浮物，得到处理水A；

步骤2)汽提单元：得到处理水A进入汽提单元。处理水A从汽提塔1上端的进水口2注入，将氮气瓶中的氮气从曝气口4中注入，均匀分散到处理水A中，进水通过填料区8向下流动，填料区8增大了气水的接触面积并通过拦截作用延长了氮气气泡在水中的停留时间，通过控制反应时间在35min-50min、通气速率0.2-0.5m³/h，填加直径25mm的空心球填料后，使得汽提塔出口二氧化碳含量＜20mg/L，分离的气相至CO₂回收注入区用于循环回注，分离出的处理水B进入下一单元；

步骤3)电化学反应单元：将处理水B通过提升泵提升至电化学反应单元，在本单元中，在直流电的电离作用下，阳极6和阴极7电离出的金属离子与电解水生成的羟基形成各种羟基络合物、多核羟基络合物，使处理水B中的胶态杂质、悬浮杂质凝聚沉淀而分离。同时，带电的污染物颗粒在电场中泳动，其部分电荷被电极中和而促使其脱稳聚沉；控制反应时间10min-20min，极板间距5cm-10cm，电流密度20A-25A，使得处理水C的水质满足含油≤15mg/L，悬浮物≤10mg/L；

步骤4)过滤单元：处理水C通过提升泵提升至双滤料过滤单元，得到处理后的CO2驱采出水，实现去除CO₂驱采出水中悬浮物的目的。

其中，汽提单元处理的目的为：脱出采出水中二氧化碳，减少对采出水处理设备及管线的腐蚀；过滤单元的目的为：二次去除采出水中悬浮物，提高出水水质。使出水达到油田回注水标准。

实施例1

一种CO₂驱采出水回注处理方法，包括如下步骤：

(1)重力沉降：CO₂驱采出水(含油934.7mg/L，悬浮物495.6mg/L，二氧化碳248.7mg/L)进入重力沉降单元除油和悬浮物，沉降时间为60min，出水达到含油302.1mg/L，悬浮物147.5mg/L；

(2)汽提：重力沉降单元出水进入汽提单元，氮气的通气速率为0.2m³/h，反应时间35min，出水二氧化碳含量为19.8mg/L；

(3)电化学反应：汽提单元出水进入电絮凝单元，投加絮凝剂6mg/L，反应时间10min，极板间距5cm，电流强度为20A，出水满足含油13.6mg/L，悬浮物9.8mg/L，二氧化碳含量18.7mg/L；

(3)过滤：电化学单元出水进入由无烟煤、石英砂(质量比1:1)组成的过滤单元，二次去除悬浮物，出水达到二氧化碳含量17.9mg/L，含油4.6mg/L，悬浮物0.8mg/L。

实施例2

一种CO₂驱采出水回注处理工艺，包括如下步骤：

(1)重力沉降：将CO₂驱采出水(含油968.5mg/L，悬浮物496.7mg/L，二氧化碳247.6mg/L)进入重力沉降单元除油和悬浮物，沉降时间60min，出水达到含油288.9mg/L，悬浮物132.8mg/L；

(2)汽提：重力沉降单元出水进入汽提单元，通气速率0.5m3/h，反应时间50min，出水二氧化碳含量为13.5mg/L；

(3)电化学反应：汽提单元出水进入电絮凝单元，投加絮凝剂6mg/L，反应时间10min，极板间距为10cm，电流强度为25A，出水满足含油11.8mg/L，悬浮物7.9mg/L，二氧化碳含量11.4mg/L；

(3)过滤：电化学单元出水进入由无烟煤、石英砂(质量比1:1)组成的过滤单元，二次去除悬浮物，出水达到二氧化碳含量10.6mg/L，含油3.8mg/L，悬浮物0.5mg/L。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种CO₂驱采出水回注处理系统，其特征在于，包括重力沉降单元、汽提单元、电化学反应单元和过滤单元；所述重力沉降单元、汽提单元、电化学反应单元和过滤单元通过管线依次连接；

所述汽提单元包括汽提塔(1)，所述汽提塔(1)的上端设有进水口(2)和出气口(3)；汽提塔(1)的下端设有曝气口(4)和出水口(5)；所述进水口(2)和重力沉降单元连接，所述出水口(5)和电化学反应单元连接；所述汽提塔(1)的上端和下端之间设有填料区(8)。

2.根据权利要求1所述的一种CO₂驱采出水回注处理系统，其特征在于，所述曝气口(4)连接有氮气瓶；所述填料区(8)中设有空心球填料。

3.根据权利要求2所述的一种CO₂驱采出水回注处理系统，其特征在于，所述电化学反应单元中设置有阳极(6)和阴极(7)，所述阳极(6)和阴极(7)之间设有5cm-10cm的间距；所述阳极(6)和阴极(7)为铝极板或铁极板。

4.根据权利要求3所述的一种CO₂驱采出水回注处理系统，其特征在于，所述过滤单元中设置有双滤料的过滤器。

5.采用权利要求4所述的一种CO₂驱采出水回注处理系统进行处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1:将CO₂驱采出水通过管线进入重力沉降单元，得到处理水A；将处理水A从汽提塔(1)上端的进水口(2)注入，将氮气瓶中的氮气从曝气口(4)中注入与处理水A在填料区(8)中混合进行反应，反应结束后得到处理水B和CO₂；所述CO₂从出气口(3)排出；

S2:将所述处理水B由出水口(5)通过管线注入电化学反应单元的阳极(6)和阴极(7)之间，在电化学反应单元的阳极(6)和阴极(7)之间放入絮凝剂，随后进行反应，反应结束后，得到处理水C；

S3：将处理水C注入过滤单元进行过滤得到处理后的CO₂驱采出水。

6.采用权利要求5所述的一种CO₂驱采出水回注处理系统进行处理的方法，其特征在于，S1中，所述CO₂驱采出水中悬浮物含量≤500mg/L，油含量≤1000mg/L，CO₂含量≤250mg/L。

7.采用权利要求5所述的一种CO₂驱采出水回注处理系统进行处理的方法，其特征在于，S1中，所述反应时间为35min-50min，氮气的通气速率为0.2-0.5m³/h。

8.采用权利要求5所述的一种CO₂驱采出水回注处理系统进行处理的方法，其特征在于，S2中，所述絮凝剂为聚丙烯酰胺与聚乙烯亚胺的混合物，聚丙烯酰胺与聚乙烯亚胺的质量比为1:1；所述絮凝剂的添加量6mg/L。

9.采用权利要求5所述的一种CO₂驱采出水回注处理系统进行处理的方法，其特征在于，S2中，进行反应时的电流密度为20A-25A，所述反应时间为10min-15min。

10.采用权利要求5所述的一种CO₂驱采出水回注处理系统进行处理的方法，其特征在于，S1中，所述处理水B中的CO₂含量＜20mg/L。