油田三次采油配制聚合物溶液用污水的处理方法.pdf

本发明涉及一种利用油田产出污水替代清水配制聚合物的油田三次采油配制聚合物溶液用污水的处理方法。方法是：首先将新鲜污水通过瀑氧池瀑氧，使用空气压缩机通过罐底向污水中大量充气；再将充气瀑氧的污水通过过滤装置除去三价铁离子或其它有害的二价金属离子，污水中的三价铁离子以氢氧化铁形式通过锰砂过滤罐被过滤掉；最后将过滤后的污水再通过除氧装置处理。可采用本发明处理后的污水直接配制聚合物溶液，注入地下油层中驱油。其溶液粘度，比清水配制普通聚合物溶液在地层中的粘度高。不但可提高采收率，且可合理利用油田产出污水避免因污水带来的环保污染问题，节约了污水处理费用，也解决了目前我国多数油田淡水资源严重短缺的问题。

1.  一种利用油田产出污水替代清水配制聚合物的油田三次采油配制聚合物溶液用污水的处理方法，主要包括以下步骤：
第一步，将油田产出的新鲜污水通过瀑氧池瀑氧；
第二步，充气瀑氧的污水再通过锰砂过滤罐过滤装置，除去三价铁离子；
第三步，过滤后的污水再通过除氧装置处理；
以上三个步骤的处理，均在常温常压条件下进行。

油田三次采油配制聚合物溶液用污水的处理方法
技术领域
本发明属于一种提高油田采收率技术，特别是涉及一种利用油田产出污水替代清水配制聚合物的油田三次采油配制聚合物溶液用污水的处理方法。
背景技术
我国绝大部分油藏属陆相沉积，储层非均质严重，注水开发后，由于注入水的指进严重，水驱波及效率低，开发效果差。根据原中国石油天然气总公司开发局组织的对陆上已注水开发油田采收率标定的结果来看，采收率只有35％。在目前我国后备资源十分紧缺的形势下，如何尽可能的采出剩余在地下的近三分之二的资源是摆在中国石油面前的一个带有战略性的课题。自“七五”以来，经过十几年的攻关研究，在我国形成了以清水聚合物驱为主导的提高采收率技术，聚合物驱区块年产油量达到1000多万吨，较水驱提高采收率8％以上，取得了明显的效果。而我国多数油田由于淡水资源严重短缺，继续应用已经成熟的清水聚合物驱技术提高油田采收率受到限制，油井产出的污水处理和排放也存在很大问题，而采用污水替代清水配制聚合物溶液所带来的一个最严重的问题就是污水中各种复杂的化学组分对聚合物的降解，最主要的是污水中含有活性物质二价铁离子(Fe²⁺)导致聚合物溶液粘度大幅度下降。简单的污水瀑氧方法可以将二价铁离子氧化为三价铁离子，暂时缓解Fe²⁺对聚合物的降解，但地下油藏是一个高温高压的的还原环境，污水中的二价铁离子氧化后，以三价铁形式仍然留在污水中，注入到地下油藏中，在还原环境下又被还原成二价铁离子，在油层中二次对聚合物产生降解(降低聚合物溶液的粘度)，所以，油田产出污水严重制约了聚合物驱提高采收率技术的应用。
目前油田产出污水中的活性物质含量为：二价铁含量一般为：1-5mg/l；硫化氢含量为1-2mg/l和溶解氧含量为0。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种为提高油田采收率利用油田产出污水替代清水配制聚合物的油田三次采油配制聚合物溶液用污水的处理方法。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案主要包括以下步骤：
在常温常压条件下
第一步，将油田产出的新鲜污水通过瀑氧池瀑氧，二价铁离子通过氧化转变为三价铁离子，同时污水中含有的硫化氢(H₂S)被空气置换带走；
第二步，充气瀑氧的污水再通过锰砂过滤罐过滤装置，除去三价铁离子(三价铁离子以氢氧化铁形式被过滤掉)；
第三步，过滤后的污水再通过除氧装置除氧处理。
本发明具有的优点和积极效果是：采用该工艺处理的污水，直接配制新型聚合物溶液，可得到较高的粘度：
                      新鲜污水配制    处理后污水配制
聚合物浓度1500mg/l    10～15mPa.s      50～70mPa.s
采用处理后污水配制聚合物溶液注入到地层中的溶液粘度，比用清水配制聚合物溶液在地层中的粘度高，原因是用处理后污水配制的聚合物溶液在地下油层中不在发生二次降解，而清水配制的聚合物溶液在地层中与污水接触后又发生二次降解，造成粘度大幅度降低。所以，用处理后污水配制聚合物驱提高采收率的幅度比清水聚合物驱高3-5个百分点，室内实验提高采收率达到17％以上。
以大港港东油田试验区为例，在此区块开展了处理后污水配制聚合物驱单井试注现场试验。对港东注聚站原有工艺流程进行了优化改造。确定了瀑氧的技术路线。通过瀑氧可使聚合物溶液的粘度增加3倍以上。筛选的新型聚合物与港东新鲜污水的配伍性好，用瀑氧工艺处理后的污水直接配制1000mg/L聚合物溶液，井口粘度已超过方案设计值，达到50mPa.以上。从2002年3月28日进行港东处理后污水配制聚合物单井试注试验以来，注聚井8-25-2的油压上升8.0MPa，受益油井含水下降近10％。截至2004年6月底，井组累计增油5000多吨。应用本发明不但可以提高采收率，而且可以合理利用油田产出污水，避免因污水而带来的环保问题，也节约了污水处理费用，同时也解决了目前我国多数油田淡水资源严重短缺的问题。
解决污水配制聚合物问题、确保聚合物在处理后污水中的粘度及稳定性，是一项关系到提高我国油田开发水平、稳定东部油田、确保可持续发展的重要课题，具有十分重要的现实意义和长远战略意义。中国有8亿吨的地质储量适合于开展聚合物驱或与聚合物体系有关的驱油方法，因此，该项技术的成功，具有非常广阔的推广前景。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，详细说明如下：在常温常压条件下，
第一步；新鲜污水通过一个40m³催化氧化罐，即使用空气压缩机通过罐底向污水中大量充空气，使污水中的二价铁离子氧化成三价铁离子，同时污水中的其它活性物质也被氧化失活；污水中的硫化氢溶解气被空气带走。鼓气量：对于40m³的催化氧化罐，其空气充入量为1m³/分钟。
第二步：充气瀑氧的污水通过过滤装置除去三价铁离子或其它有害的二价金属离子(钙离子Ca²⁺或镁离子Mg²⁺)，污水中三价铁离子以氢氧化铁(Fe(OH)₃)形式通过催化氧化罐中的锰砂被过滤掉。所谓催化氧化罐是在过滤罐或充气罐底铺一层20-50公分厚的锰砂，以加速氧化反应。
第三步过滤后的污水再通过由氮气发生器和辅助装置组成的除氧装置处理。
主要是由催化氧化池、空气压缩机、催化过滤罐和除氧装置四部分组成的“污水瀑气除铁失活装置”按上述三个步骤处理。
使用通过以上三个步骤处理后的污水，在污水配制聚合物驱油方法中，可直接配制新型聚合物TS-65型抗盐聚合物；还可以应用于配制其它型号地抗盐聚合物，如抗盐聚合物KYPAM-2和缔合聚合物AP-P4等。
整个工艺过程的原理是，第一步是先将二价铁氧化为三价铁同时形成氢氧化铁(Fe(OH)₃)，有少量的Fe(OH)₃已经被过滤掉。第二步，经第一步氧化处理的污水进入到第二道装置，催化过滤装置，含有Fe(OH)₃物质的污水进入锰砂过滤罐进行过滤，变为无铁含氧的污水；第三步除氧，经过氧化处理的污水含有一定量的溶解氧，检测含量在2mg/l以上，采用除氧装置进行除氧。辅助装置将氮气引入到污水中置换污水中的氧气，从而达到除氧的目的。
处理后的污水可直接用于配制聚合物溶液，注入油层进行驱油。
处理后污水的基本指标是：总铁含量＜0.2mg/l；硫化氢含量为0：溶解氧含量＜0.3mg/l。
用污水配制聚合物的粘度保留率在90％以上。