CN1995695A - 用于提高石油采收率的采出水解吸除氧配制聚合物的回注方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种用于增强三次采油效果提高油田污水配制聚合物溶液粘度的污水除氧处理与注聚方法。回注除氧采用低温解吸除氧工艺，由循环除氧水箱、除氧水泵、解吸除氧器依次连接。提高油田回注水配制聚合物溶液粘度的注聚过程由污水除氧过程、聚合物溶解与污水的混合配制及高压水泵注入过程组成。污水配制聚合物溶液采用PAM。通过计量泵从溶药罐投加PAM，进行混合后配制成聚合物回注液，再通过高压水泵注入地层采油。实验结果表明，该解吸除氧技术处理油田采出水，消除了采出污水中的氧活性物质对聚合物产生的严重降解，提高了注入液粘度，增强了聚合物驱的采油效果。该法操作简便，实际应用价值大。特别适合油田高含氧采出废水处理后回注，运行费用低廉，设备简单，无二次污染产生。

Description

用于提高石油采收率的采出水解吸除氧配制聚合物的回注方法

技术领域

本发明涉及油田采出水处理后循环回注采油，具体地说是一种用于增强油田三次采油效果提高油田回注水配制聚合物溶液粘度的污水注聚解吸除氧回注方法。

背景技术

随着油田开发的不断深入，油田采出水含水率逐渐上升。考虑到经济效益和环境保护问题，如何经济、高效地对大量的油田采出水进行处理回注，对油田经济发展有着重要的意义。回注水中溶解氧的存在加速金属管道及设备的腐蚀，输送高含氧水的注水管道在使用10年后，往往就得更换。注水管网、设备及注水井套管由于长期腐蚀变形，大量的腐蚀产物氧化物随注水进入油层，造成油层堵塞，使一些低渗透油田过早失去开采价值。水中溶解氧进入油层后，对水中溶解铁和原油中的胶体进行缓慢的氧化，形成很细的沉淀导致油层孔隙减小，降低原油的采收率。

水中溶解氧会氧化聚合物，使高分子的聚合物分子链变短，致使粘度变小，最终降低了驱油效果。因此，无论从延缓管道腐蚀、改善地层渗透率还是提高原油采收率上考虑对回注水进行除氧是十分必要的。对油田回注水进行解吸除氧处理，以提高水溶液的粘度增加原油采收率。对于解决我国油田采出水回注问题具有十分重要的意义。

研究表明，污水配制聚合物注入对聚合物溶液的粘度存在着不同程度的降解，污水对聚合物降解降粘的主要原因，是回注水中的活性物质氧等对聚合物产生的严重降解，导致了注入液粘度达不到要求，降低了聚合物驱的效果。虽然增加聚合物的注入浓度可以提高水溶液的粘度，但相应增加了生产操作成本，使聚合物驱难以发挥应有的经济效益。因此，利用聚合物及相应配套的污水除氧处理技术，在满足油田污水配制聚合物溶液需求的前提下可大幅度降低聚合物驱过程中聚合物用量，有利于三次采油的发展及油田的稳产增效。

油田污水是伴随采油作业采出的经原油脱水分离后的含油污水，考虑到环境保护和节约水资源等问题，将这部分污水进行处理和除氧后配制聚合物作为生产用水回注地层是最经济有效的办法。

目前，利用聚合物及相应配套的污水回注处理技术主要有化学药剂法。该法一般采用加入三防药剂(缓蚀剂、阻垢剂和杀菌剂)。油田注水系统常用的有机缓蚀剂主要有：季铵盐类、咪唑磷酸胺类、脂肪胺类、酰胺衍生物类、吡淀衍生物类、胺类和非离子表面活性剂复合物等。对油田注水使用效果好的是季铵盐类、咪唑啉类。阻垢剂是油田最为常用的抑制和减缓结垢的一项工艺技术。油田中广泛使用的聚合物阻垢剂主要是聚丙烯酸及其衍生物。其优点在于无毒，不污染环境，阻垢率较高。缺点是其生物降解性差，且在高温、高pH值、高Ca²⁺含量下阻垢能力较差。

加入杀菌剂是抑制油田注入水系统中硫酸盐还原菌、铁细菌等微生物腐蚀危害最广泛、最有效的方法之一。目前，国内油田应用的主要为有机胍类、双季铵盐类、异噻唑啉酮、季铵型杀菌剂等。为了提高杀菌效能，可将两种或两种以上的杀菌剂进行复配，利用协同效应，来提高药效。如SQ8、FH系列杀菌剂。由于二硫氰基甲烷在高温下易丧失活性，季铵盐配伍性差等原因，国外最新推荐的过氧乙酸因具有广谱、高效、受pH值及矿化度影响较小而倍受青睐。

还有采用离子调整工艺，通过加入一种三组分(JYA、JYB和JYC)调整剂，使水中离子进行重新调整，除掉某些离子后，使水呈弱碱性，形成一种稳定的水体。从而消除了水在输入过程中由于压力、温度、流速的变化以及与管、罐内壁接触时引起的化学反应，因此减缓或控制了腐蚀和结垢。

国内许多油田仍采用老三段(即大罐收油—斜管沉降—过滤技术)进行水处理后回注。目前，将采出水处理后回注的处理工艺一般为：重力分离，气浮分离与精细过滤。对于低渗透油田采出水处理，因低渗透油田对水质要求更严格，通常只有利用精细过滤和膜分离技术才可达到其要求，从而使流程变长。而且由于过滤器价格昂贵、寿命短、需反复清洗，难以推广应用。

本发明提出的经济、高效的注聚污水除氧回注方法，根据亨利定律—氧在水中的溶解度与水所接触的气体中氧的分压力成正比，而气体中氧的分压力又与气体中氧的含量成正比。将待除氧的水与无氧或贫氧的气体强烈搅拌混合，则水中的溶解氧快速扩散到气体中使水脱氧。带氧气体通过电加热的反应剂层氧化反应生成CO₂或CO，使气体恢复无氧或贫氧状态，再使之与待除氧水强烈搅拌混合，使回注水达到除氧的目的。消除采出污水中的氧活性物质对聚合物产生的严重降解，增加注入液粘度，提高聚合物驱的效果。使油田污水配制聚合物提高溶液粘度的技术成为油田三次采油工业化应用可操作性的一项污水处理与回注技术。

本发明与其它的回注技术相比，反应条件温和，常温常压下进行；对水质没有特殊的要求；运行费用低；所需的设备简单，占地面积小，操作简便；不产生二次污染；特别适合处理高含氧活性物质的油田回注水。

发明内容

本发明的目的：在于提供一种油田采出废水处理与回注的三次采油方法，即提供一种用于提高污水配制聚合物溶液粘度增强油田三次采油效率的除氧回注处理方法。采用适当的水处理除氧工艺系统，使油田回注水氧含量降低。从而消除废水中的氧活性物质对聚合物产生的严重降解，提高回注水粘度，降低聚合物驱用量和增加聚合物驱的效果。最终达到提高油田回注水的采油效果。

为实现上述目的，本发明技术方案为：采用低温解吸除氧工艺系统处理油田回注水后配制聚合物回注采油，油田采出水配制聚合物溶液粘度的注聚过程由污水除氧过程、聚合物溶解与污水的混合配制及高压水泵注入过程组成。其主要处理过程如下：

(1)用于油田三次采油提高污水配制聚合物溶液粘度的回注水除氧处理工艺主要由提升水泵、循环除氧水箱、除氧水泵、解吸除氧器、回注水泵依次连接。回注水经过提升水泵从上部进入除氧水箱，其底部开口与除氧水泵相连接，通过底部进水到除氧水泵加压，提升到解吸除氧器进行除氧3～15分钟，由底部出水进入循环除氧水箱中，其中装有挡板防止除氧水短流，以提高除氧效果。回注水进入循环除氧水箱，水箱一端上方为除氧器的进水口，另一端下方为除氧器的回水口。水温为20～45℃，进水DO 0～7mg/l，循环除氧水箱水力停留时间10~25分钟，循环流量为0.5~2倍。出水DO 1.0mg/l以下。

(2)循环除氧水箱的水从底部经过除氧水泵进入解吸除氧器除氧，解吸除氧器采用循环式脱氧，系统采用吞吐式流程，将除氧水箱、回水箱和注水箱三合为一。解吸除氧器进水水泵压力2～8mPa，扬程80m，水泵流量为处理量的1～2倍。除氧水箱内水循环处理次数为2～5次/小时。

(3)解吸除氧器除氧后的出水DO＜0.1mg/l，进入配药罐，通过计量泵从溶药罐投加PAM 1500mg/l，进行混合后配制成聚合物溶液(回注液)，再通过高压水泵注入地层采油。

本发明中采用的低温解吸除氧器由解吸器、换热器、除氧反应器、气水分离器、喷射器、电控柜组成。选用CYJ型解吸除氧设备(购买于江苏宜兴锅炉辅机厂)。采用(载银)活性炭作除氧催化剂(购买于江苏宜兴锅炉辅机厂)，(载银)活性炭催化反应温度为250～320℃。除氧操作采用循环式脱氧的运行方式，即，循环除氧水箱的水进入解吸除氧器除氧后先将出水全部回流到循环除氧水箱，如此循环操作10～30分钟，当循环除氧水箱的DO＜0.5mg/l时，解吸除氧器除氧后的出水DO＜0.1mg/l，进行回注，部分回流到循环除氧水箱。

附图说明

图1为本发明的回注水配制聚合物的除氧工艺示意图

图2为本发明的回注水配制聚合物的工艺系统示意图

本发明的有益效果

1.本发明方法采用解吸除氧处理后配制聚合物回注，该技术有以下优点：(1)待除氧水不需要预热处理，即水温在常温时就可进行解吸氧除；(2)设备低位布置，体积小，管路系统简单，设计安装方便，自动控制，操作简便，不需专人看管，节电节能；除氧设备占地面积小，并克服了水箱密封的难题；(3)除氧效果好，可靠性高，无论负荷大小都能达标；(4)采用循环式脱氧技术。克服了当前常用的真空除氧、亚硫酸钠加药除氧等方法存在的不足；(5)解吸除氧系统采用吞吐式流程，简化了设备；(6)妥善地解决了一般除氧方式中除氧水与大气的隔绝问题，且解吸除氧装置可在最佳工作状态下稳定运行，不受除氧水用量变化的影响，即负荷适应性好。由于部分或全部除氧水参与循环除氧，为进一步降低除氧水的溶解创造了有利条件。

2.本发明方法可有效处理油田采油过程中产生的含聚合物采出废水。实验结果表明，用该技术处理油田采出水显著提高污水配制聚合物溶液的粘度，注水氧含量可达回注要求，在满足油田污水配制聚合物溶液需求的前提下可大幅度降低聚合物驱过程中的聚合物用量，有利于三次采油的稳产增效。

3.本发明方法无需投加药剂，采用的低温解吸除氧方式运行费用低廉，有实际应用价值。比采用三防药剂法节省运行费用。

4.本发明方法中除氧过程操作简便，反应条件温和，在常温常压下进行，特别适合处理一些高含氧油田回注水，运行费用低廉，设备简单，无二次污染产生。

5.本发明针对油田采出废水，采用一种经济、高效的除氧回注设备与系统工艺，在常温常压的条件下，废水中的氧活性物质含量减少。除氧效率高，费用低。是一种含油污水除氧并用于油田回注提高配制聚合物粘度的新工艺及设备。

6.本发明方法中的回注水除氧效率达99％～99.9％，水中的氧被有效除去。处理后水中残余氧一般可低于0.1mg/l以下。以回流运行方式可达DO为0.01mg/l以下。

具体实施方式

实施例1

回注水进行充氧后除氧试验

为了检测回注水解吸除氧装置的除氧能力，取油田回注水进行充氧后除氧实验。在除氧系统正常运行条件下，进行了多个样次的试验与检测。结果见表1所示。

表1  解吸除氧实验结果

污水指标	回注水曝气除氧DO(mg/L)					回注水曝气循环除氧DO(mg/L)
											除氧前	9.1	8.4	7.8	6.9	5.8	9.7	8.4	6.9	5.3	4.2
除氧后	0.10	0.08	0.06	0.05	0.03	0.01	0.01	0.01	＜0.01	＜0.01

试验结果表明：回注水经过低温解吸除氧处理后的出水中DO含量为0.03～0.10mg/L，符合污水注聚对DO的要求。回注水经过曝气解吸循环除氧处理后的出水中DO含量更低，一般情况下DO≤0.01mg/L。

实施例2

回注水解吸除氧工程运行试验

在解吸除氧系统正常运行条件下，在现场进行了1年油田不同回注水的除氧工程运行试验研究，结果见表2所示。

表2  不同回注水质的解吸除氧处理统计结果(mg/l)

水质项目	回注水	除氧水箱	除氧器出水
				CODcrpHSS油DO	310～9507.8～8.95～103.0～8.02.8～5.9	314～9577.1～7.45.3～9.93.0～7.80.3～1.5	320～9477.0～7.35.5～9.72.8～7.70～0.1

从表2可以看出，回注水经过低温解吸除氧工艺系统处理，在回注水水质为悬浮物含量5～10mg/l，pH＝7.8～8.9，水温30～45℃，含油量3～8mg/l，COD_cr＝310～950mg/l，DO＝2.8～5.9mg/l条件下，除氧器系统出水DO＜0.1mg/l，DO达到油田回注水质指标要求。

实施例3

注入时间对污水配制聚合物溶液粘度的影响实验

以原水和解吸除氧处理后污水分别加入1500mg/L PAM配制聚合物溶液，检测不同配制注入时间注入液粘度的变化，结果列于表3。

表3  注入时间对污水配制聚合物溶液粘度的影响

由表3可以知道，采用没有经过解吸除氧处理的回注水配制聚合物溶液粘度随时间降低很快，经过1日后溶液粘度降低为76.5，随时间下降很快，10日后下降到12.7，20日、30日后分别下降到9.1和4.6，回注后几乎没有效果；采用经过解吸除氧处理后的回注水配制聚合物溶液粘度1日后为282.2，经过2日后溶液粘度变化较小，10日、20日、30日后溶液粘度变化不大，配制的聚合物溶液粘度还很高，比较稳定，注入后可以有效地增强水驱效果，改善水驱程度，提高地下剩余油的采收率。

Claims (5)

1.一种用于增强油田三次采油效果提高污水配制聚合物溶液粘度的除氧回注处理方法。其特征在于：提高油田回注水配制聚合物溶液粘度的注聚过程由污水除氧过程、聚合物溶解与污水的混合配制及高压水泵注入过程组成。回注水经过提升水泵从上部进入除氧水箱，其底部开口与除氧水泵相连接，通过底部进水到除氧水泵加压，提升到解吸除氧器进行除氧3～10分钟，由底部出水进入循环除氧水箱中，回注水通过计量泵从溶药罐投加PAM，进行混合后配制成聚合物溶液(回注液)，再通过高压水泵注入地层采油。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于回注除氧采用低温解吸除氧工艺。该工艺由提升水泵、循环除氧水箱、除氧水泵、解吸除氧器依次连接。

3.根据权利要求1、2所述的方法，其特征在于：其中所述解吸除氧器由解吸器、换热器、除氧反应器、气水分离器、喷射器、电控柜组成。本发明中采用低温解吸除氧器，选用CYJ型解吸除氧设备(购买于江苏宜兴锅炉辅机厂)，采用(载银)活性炭作除氧催化剂(购买于江苏宜兴锅炉辅机厂)，(载银)活性炭催化反应温度为250～320℃。除氧操作采用循环式脱氧的运行方式，即，循环除氧水箱的水进入解吸除氧器除氧后先将出水全部回流到循环除氧水箱，如此循环操作10～30分钟，当循环除氧水箱的DO＜1.0mg/l时，解吸除氧器除氧后的出水DO＜0.1mg/l，除氧水部分进行回注，部分回流到循环除氧水箱。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：其中所述催化剂国产(载银)活性炭粒径1～2mm，催化剂容量为催化反应滤罐容量的50～80％。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述污水配制聚合物溶液采用PAM。

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