聚合物驱采出水的研究处理
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2)自由基理论:在空化作用产生的高温、高压下,水分子裂 解产生自由基。自由基由于含有未配对电子,所以其性质活 泼,很容易进一步反应成为稳定分子。对超声波降解聚合物 主要在聚合物解聚上,其降解机理如前所述,主链被空化作 用产生的高温高压环境以及水力剪切力作用而断裂,形成自 由基,自由基之间相互反应形成新的化合物。
大庆油田聚合物驱采出水工艺流程
随着聚合物驱油 技术的大面积推广, 目前全油田已建成28 1 座聚驱采出水处理站, 其中23座为二级沉降 2 与一级压力过滤流程, 占全部聚驱采出水处 3 理站的82.1%。
序 号 采用的工艺流程 数量 (座)
自然沉降→混凝沉降→压 23 力过滤
横向流聚结除油器→ 压力过滤 一级沉降→二级沉降 →三级沉降→压力过 滤
出水经超声波处理,经过一次、二次沉降处理, 流程如图1
对比有无超声波的效果。结果如表
超声波的空化作用可以将一部分难生化降解的聚合物 转化为黏度较低的易降解的小分子物质。由图2可知,超声 波功率的提高有利于污水中聚合物的降解,从而更加有效地 降低溶液的黏度。 但是这种增加的趋势随着功率的增加变缓,对比300W 和400W的数据, 可以看出二者对 污水黏度的作用 相差不大。超声 波功率超过400W, 对污水黏度的降 低有限。
(二)沉降罐
沉降罐是用于采出水中油、水、泥分离的构 筑物在三段重力处理工艺流程中处于第二段。通过投 加混凝剂来提高与液体内不同物质的密度差值,增大 油粒浮升速度和悬浮物下沉速度,减少沉降时间,从 而提高除油效率,与自然沉降罐主要区别在中心设置 混凝反应筒。
聚合物驱采出水处理新技术
随着三次采油的扩展,聚合物驱采出水的数量在 逐年增多,常规处理技术由于对聚合物去除率较低, 处理后的污水含有大量的聚合物,所以不能回注到 低渗透地层。有必要针对聚合物采出水的特点研究 高效的油水分离工艺,使处理后的污水能用于配制 聚合物回用,从而实现含聚污水利用的良性循环。
处于二次采油晚期,每百吨采出
液体中,含水量高达95%,综合 原油采收率只有30%多一些。在
实际中多数采用的是三次采油。
聚合物驱采出水的来源
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随着大部分油田进入三次采油阶段,聚合物驱油得到 了较广泛的应用。聚合物驱油是一种能够提高原油采收率 的工艺方法,向地层注入高粘度的聚合物溶液来大大降低 流度比、扩大波及体积、提高驱油效率从而提高采收率的 驱油工艺。
水解聚丙烯酰胺(HPAM)作为增稠剂用于聚合物 强化驱油,可以大大提高石油的采收率,但同时也产 生了大量的采油污水——聚合物驱采油污水。这种污 水不仅含有大量的油和悬浮物等污染物,而且含有大 量水解聚丙烯酰胺(HPAM)。污水粘度高,水中的油 滴及固体悬浮物的乳化稳定性强,使该污水的处理难 度增加了。
目前,在国内外各大油田应用较多的是超滤膜技 术。 UF膜孔径一般在1nm-1μm之间,截留固体颗粒、 胶体及相对分子质量为1000一100000的大分子,RO 膜几乎完全可以将相对分子质量为150以上的有机组 分截留。UF+RO膜技术的组合处理高含盐的采出水, 可达到回注要求水质。经过该工艺处理的水中,悬浮 物含量和油含量完全能达到SY/T5329―94《碎屑岩 油藏注水水质推荐指标及分析方法)A1级标准。其中 悬浮物含量小于1mg/L,含油量小于4mg/L,粒径中 值小于1μm。 • 膜分离技术用于采出水的处理具有明显的优点: 1.化学稳定性好,可用强酸、强碱、强氧化剂还原剂 等来清洗再生。 2.机械强度高,能在高温高压下使用 和清洗。 3.出水水质好,水质稳定4.设备使用寿命长、 占地面积少、配套设施少。
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※ 采用二级沉降、一级压力过滤流程的处理站
※采用一级横向流聚结除油器、二级压力 过滤流程的处理站
改进的处理设备
(一)立式除油罐
它是重力分离型除油、 除悬浮固体构筑物,在三段 重力处理工艺流程中处于第 一段。在此罐中,一部分小 油粒由于自身在静水中上浮 速度不同及水流速度的推动, 不断碰撞聚结成大油粒而上 浮,无上浮能力的部分小油 粒随水进入集水管,经出水 系统排出。
根据调研结果,现在已经提出了活性炭和生物 炭床吸附法、超声波降解聚合物法、膜分离技术、 电解絮凝法等经济可行的处理技术。
活性炭和生物炭床吸附法
活性炭吸附原理: 固体表面有吸附水中溶解性 物质及胶体物质的能力,表面积很大的活性炭等具有 很高的吸附能力,可用作吸附剂。一般都制成粉末或 颗粒状。粉末状的活性炭吸附能力强,制备容易,价 格较低,但再生困难,一般不重复使用。颗粒活性炭 价格较高,但可再生后重复使用,并且使用时的劳动 条件较好,操作管理简单。 • 生物炭床法:生物炭工艺是一新兴污水处理技术, 是在活性炭表面培养出微生物膜,利用活性的吸附能 力和微生物的生化功能,相辅相承地达到更好的处理 效果,而且活性炭不必再生。
二.聚合物驱采出水的特性
聚合物驱采油污水最大特点是其中含有聚合物。由于 聚合物的存在,使得这种污水具有一些独特的性质。在 聚合物采出水中聚合物的质量浓度小于600 mg/L,相 对分子质量为200-500万。这个特性主要体现在: ①采出水中含有聚合物,会使含油污水的粘度增加。 45℃时水驱采出水的粘度一般为0.6mPa·s,而聚合物 驱采出水的粘度随聚合物含量的增加而增加,一般为 0.8-1.1 mPa·s;粘度的增加会增大水中胶体颗粒的 稳定性,使污水处理所需的自然沉降时间增长。
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小组讨论
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聚合物驱采出水的特性
• ②采出水的油珠变小了。粒径测试发现聚合物采出水中油
珠粒径小于 10 μm的占 90%以上,油珠粒径中值为3~ 5μm;微观测试结果表明聚合物 使油水界面水膜强度增大, 界面电荷增强,导致采出水中小油珠稳定地存在于水体中。 因而增加了处理难度,使处理后的污水中油含量较高。
③由于阴离子型聚合物的存在,严重干扰了絮凝剂的使 用效果,使絮凝作用变差,大大增加了药剂的用量。同时, 处理后的水质达不到原有水质标准,油含量、悬浮固体含 量严重超标。
电ห้องสมุดไป่ตู้絮凝法
在电解絮凝法中以铁为阳极,电极反应为: 阳极反应 Fe−2e‾→Fe2+ 阴极反应 2H2O +2e ‾→H2+ 2OH‾
阳极反应产物和阴极反应产物反应: Fe2++ 2OH‾→Fe(OH)2 生成的Fe(OH)2在空气中逐渐氧化Fe(OH)3,与聚合物 絮凝沉淀,将其从水中去除,负极产生的氢气起到搅 拌的作用。
电解絮凝浮选的工艺流程
将油田污水放入高位水箱,在搅拌条件下流入电絮凝浮选器 中;等水位到达规定度时,启动电源,进行电絮凝浮选;一定时 间后,在取样点取样分析(测定水中含油量、浊点、COD值 等),同时水样进行砂滤,取出一定量水进行水质分析,如图。
膜分离技术
膜分离技术是在近20多年迅速发展起来的分离技 术,用超过滤法处理原油废水以及结合盐析用反渗透 法处理浮状液废水的研究已有不少报道。若采用反渗 透和超过滤联合处理,在除污同时还可降 低 COD 和 BOD。 膜分离技术就是利用膜的选择透过性进行分离和 提纯的技术。膜由合成的高分子材料制成,具有形态 较整齐的多孔结构,孔径分布均匀。过滤时,所有大 直径的粒子全部拦截在滤膜表面上。膜法处理可根据 废水中油粒子的大小,合理地确定膜截留分子量,且 处理过程中一般无相的变化,常温下操作,有高效、 节能、投资少、污染少的特点。近年来,越来越多的 膜分离技术开始用于油田采出水的处理。常应用于采 油废水处理的膜,包括反渗(RO)、超滤(UF)、 微滤(MF)、电渗析(E)和纳滤(NF)等。
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④由于聚合物吸附性较强,携带的泥沙量较大,大大缩 短了反冲洗周期,增加了反冲洗的工作量。同时由于泥沙 量增大,要求处理各工艺环节排泥设施必须得当,必要时 需增加污泥处理环节。
三.聚合物驱采出水常规处理技术
现在广泛应用的工艺是两级沉降、一次压力过滤 的处理工艺,如果用此工艺来处理聚合物采出水,一 方面将增加沉降时间、 降低过滤器滤速,从而增大地 面构筑物规模,加大基础设施投资,另一方面,聚合 物还会干扰絮凝剂的使用效果,使处理后的水质达不 到原有水质标准,油含量、悬浮固体含量严重超标。 因此,针对目前使用处理工艺的不足,人们研究 了各种简化流程和提高处理效果的设备和工艺。
目录
•聚合物驱采出水的来源 •聚合物驱采出水的特性
•现常规处理技术概述及应用
•新处理技术
一.聚合物驱采出水的来源
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在原油开采过程中,初次采 油一般依靠地底压力让原油自喷
聚合物驱技 术是隶属于三次 采油阶段的"提高 采收率" 技术中 的一种强化采油 工艺技术
而出;此后由于地下压力减小,
不得不往地下注水将油驱出,称 二次采油。当前,中国多数油田
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超声波降解聚合物法
超声波技术作为一种新的废水处理技术,在国外已有大 量实验室的基础研究成果,并有部分进入实际应用,被认为 是一种有前途的废水处理技术。超声波对有机物的降解基于 以下两个理论。 1)空化理论:超声波对有机物的降解不是直接的声波作用, 因为超声波在液体中的波长为10~0. 015 cm,远远大于分子 的尺寸,而是和液体中产生的空化气泡的崩灭有密切关系, 其动力来源是声空化。