聚合物驅是油田三次采油,提高采收率的重要手段。近年來該技術在渤海油田得到逐步推廣,代表性的油田是綏中36-1稠油油田。聚合物驅采出液經過脫水后得到含油污水,污水處理后回注地層重復利用。
綏中36-1油田位于渤海遼東灣南部海域,距岸最近為46km,油田面積43.3km2。目前分為Ⅰ期和Ⅱ期2個區塊,油田Ⅰ期(A、B、J平臺)投產時間為1992年,從2004年開始注入聚合物驅油以提高采收率,注入的聚合物為疏水締合物AP-P4。2010年油田Ⅰ期新增中心處理平臺處理含聚產液,處理后的原油(含水15%)輸往電脫平臺處理。原油系統脫出的含聚污水經污水系統處理后全部輸往Ⅰ期各井口平臺回注,達到零排放。
由于長年注聚,綏中36-1油田Ⅰ期區塊聚合物返出現象嚴重,造成污水處理非常困難。含聚污水是由水溶性聚丙烯酰胺高分子膠體、油水乳液以及固體無機物雜質混合在一起而形成的復雜體系。聚合物的存在使得污水的黏度成倍增長,油水分離的速度變慢,污水中的膠體顆粒穩定性變強,處理后的污水中油含量較高,攜沙量很大。為了改善處理后污水的水質,往往需要的總沉降時間是常規水驅的3倍多,這在海上采油平臺緊湊的處理流程中很難得以滿足。平臺大量加注無機聚合氯化鋁絮凝劑BHQ-10,質量濃度達到170mg/L,用量接近2m3/d,導致藥劑供應非常困難,特別是在冬季,船期由于天氣影響而無法確定,很難保證海上生產的正常進行。
針對上述情況,為了使處理后的污水達到注水水質標準,本研究針對該含聚污水的特點,開展了絮凝劑的評價工作,評選出處理效果好、用量低的絮凝劑替代現用藥劑BHQ-10。
1現場概況
1.1污水水質分析
對綏中36-1油田Ⅰ期含聚污水進行了水質全分析,結果見表1。
綏中36-1油田Ⅰ期含聚污水為碳酸氫鈣型水,含油1000mg/L以上,由于陰離子聚合物的存在,“O/W”乳狀液十分穩定。
1.2污水處理系統
污水處理系統(見圖1)采用斜板隔油分離、浮選和過濾3級處理。第1級為4臺處理能力為500m3/h的斜板隔油器,對來自生產分離器的生產污水進行初步分離,除去污水中粒徑較大的浮油;第2級為4臺處理能力為500m3/h的氣體浮選器,除去污水中大多數粒徑﹥10μm的油滴;第3級為16臺處理能力為150m3/h的雙介質過濾器,進一步除油,同時去除水中的懸浮物使之達到注水水質標準。
2污水處理系統存在的問題
目前,絮凝劑在污水處理系統撇油器前注入。絮凝劑為無機聚鋁型藥劑BHQ-10,該絮凝劑在油田投產初期應用效果非常明顯。但是隨著污水中聚合物返出濃度的逐年增高,BHQ-10已漸漸顯示出其弊端:用量過大,效果不佳。BHQ-10投加質量濃度基本在170mg/L以上,由于中心平臺污水處理量較大(10000m3左右),加之冬季海上運輸非常困難,無法保證現場藥劑的正常供應,現場注水水質也無法達標。因此,迫切需要開發新型絮凝劑來替代現用藥劑BHQ-10,保證現場生產的正常進行,同時為解決聚合物返出液的處理難題提供一定的思路。
3室內試驗
3.1藥劑篩選
3.1.1藥劑評定方法
藥劑的評定依據《水包油乳狀液破乳劑使用性能評定方法》(SY/T5797—1993)。
3.1.2試驗藥劑
經過初步篩選,有7種絮凝劑適合處理該含聚污水,分別為BHQ-02(無機鋁鹽類)、BHQ-04(有機銨類)、BHQ-13(無機鐵鹽類)、BHQ-15(無機聚合鋁鐵)、BHQ-20(陽離子聚丙烯酰胺類)、BHQ-26(改性聚合鐵)、BHQ-27(聚硫氯化鋁)。
3.1.3試驗方法
試驗步驟為:
(1)取平臺污水處理系統入口處的新鮮污水,除去表面浮油。
(2)使用去離子水將現場使用的絮凝劑BHQ-10及7種初步篩選藥劑分別配制成質量分數為1%的溶液。
(3)在17個玻璃試瓶中分別加入新鮮污水水樣100mL,編號為01#~17#;放置在水浴中預熱至60℃。
(4)在01#~16#玻璃試瓶中分別加入100mg/L的絮凝劑,旋緊瓶蓋,置于振蕩器上,以200r/min的速度振蕩3min。每種絮凝劑做2個平行樣,結果取2平行樣的平均值。
(5)將01#~17#玻璃試瓶放置在60℃的水浴中,靜置,觀察各瓶內的水質變化情況。
3.1.4分析方法
水質分析依照《海上碎屑巖油藏注水水質指標及分析方法》。其中,含聚污水的油含量利用正己烷萃取含聚污水中的油脂,再利用油脂對特征紅外光產生的吸光度來測定。油分析儀型號為TOG/TPHCH型。
3.2室內試驗結果
室內試驗結果見表2。
由表2可知,絮凝劑BHQ-04和BHQ-20的處理效果最佳,明顯強于BHQ-10。進一步對BHQ-04和BHQ-20進行濃度梯度試驗,結果見表3。
由表3可知,相同濃度下絮凝劑BHQ-04的處理效果強于BHQ-20,故選用絮凝劑BHQ-04作為現場試驗藥劑。絮凝劑BHQ-04的有效成分為聚二甲基二烯丙基氯化銨,溶劑為水和甲醇。該絮凝劑屬強陽離子聚電解質,淡黃色黏稠液體,易溶于水。
4現場試驗
4.1絮凝劑加注方式
現場污水處理系統現用絮凝劑BHQ-10,投加質量濃度為170mg/L。利用海上平臺加藥撬在撇油器前注入絮凝劑BHQ-04,初始投加質量濃度為170mg/L,逐漸下調BHQ-04的注入濃度,直至找到BHQ-04的最佳注入量。
4.2監測方法
監測方法同3.1.4.
4.3現場試驗結果
現場試驗期間取污水處理系統一級處理器撇油器入口及出口處的水樣,監測其含油量的變化,以確認絮凝劑BHQ-04的處理效果。現場試驗監測數據見表4。具體參見http://www.jianfeilema.cn更多相關技術文檔。
由表4可知,現場注入60mg/LBHQ-04就可以達到注入170mg/LBHQ-10時的效果,大大降低了藥劑用量,解決了冬季海上運輸難題,使處理出水達到注水水質標準。絮凝劑BHQ-04的開發使含聚污水的處理由無機類絮凝劑轉向高分子有機類絮凝劑。
5效益分析
利用絮凝劑BHQ-04替代BHQ-10處理綏中36-1油田的含聚污水,降低藥劑用量1.1m3/d,雖然BHQ-04的單價比BHQ-10高出3000元/m3,但絮凝劑總體成本還是有所下降,并且由于用量的大幅下降,節省了包裝和運輸費用。