專利名稱：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
技術領域：
本發(fā)明涉及油田采出水處理后循環(huán)回注采油，具體地說是一種用于增強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。
背景技術：
隨著油田開發(fā)的不斷深入，油田采出水含水率逐漸上升?？紤]到經(jīng)濟效益和環(huán)境保護問題，如何經(jīng)濟、高效地對大量的油田采出水進行處理回注，對油田經(jīng)濟發(fā)展有著重要的意義?；刈⑺腥芙庋醯拇嬖诩铀俳饘俟艿兰霸O備的腐蝕，輸送高含氧水的注水管道在使用10年后，往往就得更換。注水管網(wǎng)、設備及注水井套管由于長期腐蝕變形，大量的腐蝕產(chǎn)物氧化物隨注水進入油層，造成油層堵塞，使一些低滲透油田過早失去開采價值。水中溶解氧進入油層后，對水中溶解鐵和原油中的膠體進行緩慢的氧化，形成很細的沉淀導致油層孔隙減小，降低原油的采收率。
水中溶解氧會氧化聚合物，使高分子的聚合物分子鏈變短，致使粘度變小，最終降低了驅(qū)油效果。因此，無論從延緩管道腐蝕、改善地層滲透率還是提高原油采收率上考慮對回注水進行除氧是十分必要的。對油田回注水進行解吸除氧處理，以提高水溶液的粘度增加原油采收率。對于解決我國油田采出水回注問題具有十分重要的意義。
研究表明，污水配制聚合物注入對聚合物溶液的粘度存在著不同程度的降解，污水對聚合物降解降粘的主要原因，是回注水中的活性物質(zhì)氧等對聚合物產(chǎn)生的嚴重降解，導致了注入液粘度達不到要求，降低了聚合物驅(qū)的效果。雖然增加聚合物的注入濃度可以提高水溶液的粘度，但相應增加了生產(chǎn)操作成本，使聚合物驅(qū)難以發(fā)揮應有的經(jīng)濟效益。因此，利用聚合物及相應配套的污水除氧處理技術，在滿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驅(qū)過程中聚合物用量，有利于三次采油的發(fā)展及油田的穩(wěn)產(chǎn)增效。
油田污水是伴隨采油作業(yè)采出的經(jīng)原油脫水分離后的含油污水，考慮到環(huán)境保護和節(jié)約水資源等問題，將這部分污水進行處理和除氧后配制聚合物作為生產(chǎn)用水回注地層是最經(jīng)濟有效的辦法。
目前，利用聚合物及相應配套的污水回注處理技術主要有化學藥劑法。該法一般采用加入三防藥劑(緩蝕劑、阻垢劑和殺菌劑)。油田注水系統(tǒng)常用的有機緩蝕劑主要有季銨鹽類、咪唑磷酸胺類、脂肪胺類、酰胺衍生物類、吡淀衍生物類、胺類和非離子表面活性劑復合物等。對油田注水使用效果好的是季銨鹽類、咪唑啉類。阻垢劑是油田最為常用的抑制和減緩結垢的一項工藝技術。油田中廣泛使用的聚合物阻垢劑主要是聚丙烯酸及其衍生物。其優(yōu)點在于無毒，不污染環(huán)境，阻垢率較高。缺點是其生物降解性差，且在高溫、高pH值、高Ca2+含量下阻垢能力較差。
加入殺菌劑是抑制油田注入水系統(tǒng)中硫酸鹽還原菌、鐵細菌等微生物腐蝕危害最廣泛、最有效的方法之一。目前，國內(nèi)油田應用的主要為有機胍類、雙季銨鹽類、異噻唑啉酮、季銨型殺菌劑等。為了提高殺菌效能，可將兩種或兩種以上的殺菌劑進行復配，利用協(xié)同效應，來提高藥效。如SQ8、FH系列殺菌劑。由于二硫氰基甲烷在高溫下易喪失活性，季銨鹽配伍性差等原因，國外最新推薦的過氧乙酸因具有廣譜、高效、受pH值及礦化度影響較小而倍受青睞。
還有采用離子調(diào)整工藝，通過加入一種三組分(JYA、JYB和JYC)調(diào)整劑，使水中離子進行重新調(diào)整，除掉某些離子后，使水呈弱堿性，形成一種穩(wěn)定的水體。從而消除了水在輸入過程中由于壓力、溫度、流速的變化以及與管、罐內(nèi)壁接觸時引起的化學反應，因此減緩或控制了腐蝕和結垢。
國內(nèi)許多油田仍采用老三段(即大罐收油—斜管沉降—過濾技術)進行水處理后回注。目前，將采出水處理后回注的處理工藝一般為重力分離，氣浮分離與精細過濾。對于低滲透油田采出水處理，因低滲透油田對水質(zhì)要求更嚴格，通常只有利用精細過濾和膜分離技術才可達到其要求，從而使流程變長。而且由于過濾器價格昂貴、壽命短、需反復清洗，難以推廣應用。
本發(fā)明提出的經(jīng)濟、高效的注聚污水除氧回注方法，根據(jù)亨利定律—氧在水中的溶解度與水所接觸的氣體中氧的分壓力成正比，而氣體中氧的分壓力又與氣體中氧的含量成正比。將待除氧的水與無氧或貧氧的氣體強烈攪拌混合，則水中的溶解氧快速擴散到氣體中使水脫氧。帶氧氣體通過電加熱的反應劑層氧化反應生成CO2或CO，使氣體恢復無氧或貧氧狀態(tài)，再使之與待除氧水強烈攪拌混合，使回注水達到除氧的目的。消除采出污水中的氧活性物質(zhì)對聚合物產(chǎn)生的嚴重降解，增加注入液粘度，提高聚合物驅(qū)的效果。使油田污水配制聚合物提高溶液粘度的技術成為油田三次采油工業(yè)化應用可操作性的一項污水處理與回注技術。
本發(fā)明與其它的回注技術相比，反應條件溫和，常溫常壓下進行；對水質(zhì)沒有特殊的要求；運行費用低；所需的設備簡單，占地面積小，操作簡便；不產(chǎn)生二次污染；特別適合處理高含氧活性物質(zhì)的油田回注水。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種油田采出廢水處理與回注的三次采油方法，即提供一種用于提高污水配制聚合物溶液粘度增強油田三次采油效率的除氧回注處理方法。采用適當?shù)乃幚沓豕に囅到y(tǒng)，使油田回注水氧含量降低。從而消除廢水中的氧活性物質(zhì)對聚合物產(chǎn)生的嚴重降解，提高回注水粘度，降低聚合物驅(qū)用量和增加聚合物驅(qū)的效果。最終達到提高油田回注水的采油效果。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明技術方案為采用低溫解吸除氧工藝系統(tǒng)處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過程由污水除氧過程、聚合物溶解與污水的混合配制及高壓水泵注入過程組成。其主要處理過程如下(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處理工藝主要由提升水泵、循環(huán)除氧水箱、除氧水泵、解吸除氧器、回注水泵依次連接?；刈⑺?jīng)過提升水泵從上部進入除氧水箱，其底部開口與除氧水泵相連接，通過底部進水到除氧水泵加壓，提升到解吸除氧器進行除氧3～15分鐘，由底部出水進入循環(huán)除氧水箱中，其中裝有擋板防止除氧水短流，以提高除氧效果。回注水進入循環(huán)除氧水箱，水箱一端上方為除氧器的進水口，另一端下方為除氧器的回水口。水溫為20～45℃，進水DO 0～7mg/l，循環(huán)除氧水箱水力停留時間10~25分鐘，循環(huán)流量為0.5~2倍。出水DO 1.0mg/l以下。
(2)循環(huán)除氧水箱的水從底部經(jīng)過除氧水泵進入解吸除氧器除氧，解吸除氧器采用循環(huán)式脫氧，系統(tǒng)采用吞吐式流程，將除氧水箱、回水箱和注水箱三合為一。解吸除氧器進水水泵壓力2～8mPa，揚程80m，水泵流量為處理量的1～2倍。除氧水箱內(nèi)水循環(huán)處理次數(shù)為2～5次/小時。
(3)解吸除氧器除氧后的出水DO＜0.1mg/l，進入配藥罐，通過計量泵從溶藥罐投加PAM 1500mg/l，進行混合后配制成聚合物溶液(回注液)，再通過高壓水泵注入地層采油。
本發(fā)明中采用的低溫解吸除氧器由解吸器、換熱器、除氧反應器、氣水分離器、噴射器、電控柜組成。選用CYJ型解吸除氧設備(購買于江蘇宜興鍋爐輔機廠)。采用(載銀)活性炭作除氧催化劑(購買于江蘇宜興鍋爐輔機廠)，(載銀)活性炭催化反應溫度為250～320℃。除氧操作采用循環(huán)式脫氧的運行方式，即，循環(huán)除氧水箱的水進入解吸除氧器除氧后先將出水全部回流到循環(huán)除氧水箱，如此循環(huán)操作10～30分鐘，當循環(huán)除氧水箱的DO＜0.5mg/l時，解吸除氧器除氧后的出水DO＜0.1mg/l，進行回注，部分回流到循環(huán)除氧水箱。


圖1為本發(fā)明的回注水配制聚合物的除氧工藝示意2為本發(fā)明的回注水配制聚合物的工藝系統(tǒng)示意圖本發(fā)明的有益效果1.本發(fā)明方法采用解吸除氧處理后配制聚合物回注，該技術有以下優(yōu)點(1)待除氧水不需要預熱處理，即水溫在常溫時就可進行解吸氧除；(2)設備低位布置，體積小，管路系統(tǒng)簡單，設計安裝方便，自動控制，操作簡便，不需專人看管，節(jié)電節(jié)能；除氧設備占地面積小，并克服了水箱密封的難題；(3)除氧效果好，可靠性高，無論負荷大小都能達標；(4)采用循環(huán)式脫氧技術。克服了當前常用的真空除氧、亞硫酸鈉加藥除氧等方法存在的不足；(5)解吸除氧系統(tǒng)采用吞吐式流程，簡化了設備；(6)妥善地解決了一般除氧方式中除氧水與大氣的隔絕問題，且解吸除氧裝置可在最佳工作狀態(tài)下穩(wěn)定運行，不受除氧水用量變化的影響，即負荷適應性好。由于部分或全部除氧水參與循環(huán)除氧，為進一步降低除氧水的溶解創(chuàng)造了有利條件。
2.本發(fā)明方法可有效處理油田采油過程中產(chǎn)生的含聚合物采出廢水。實驗結果表明，用該技術處理油田采出水顯著提高污水配制聚合物溶液的粘度，注水氧含量可達回注要求，在滿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驅(qū)過程中的聚合物用量，有利于三次采油的穩(wěn)產(chǎn)增效。
3.本發(fā)明方法無需投加藥劑，采用的低溫解吸除氧方式運行費用低廉，有實際應用價值。比采用三防藥劑法節(jié)省運行費用。
4.本發(fā)明方法中除氧過程操作簡便，反應條件溫和，在常溫常壓下進行，特別適合處理一些高含氧油田回注水，運行費用低廉，設備簡單，無二次污染產(chǎn)生。
5.本發(fā)明針對油田采出廢水，采用一種經(jīng)濟、高效的除氧回注設備與系統(tǒng)工藝，在常溫常壓的條件下，廢水中的氧活性物質(zhì)含量減少。除氧效率高，費用低。是一種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藝及設備。
6.本發(fā)明方法中的回注水除氧效率達99％～99.9％，水中的氧被有效除去。處理后水中殘余氧一般可低于0.1mg/l以下。以回流運行方式可達DO為0.01mg/l以下。
具體實施例方式
實施例1回注水進行充氧后除氧試驗為了檢測回注水解吸除氧裝置的除氧能力，取油田回注水進行充氧后除氧實驗。在除氧系統(tǒng)正常運行條件下，進行了多個樣次的試驗與檢測。結果見表1所示。
表1 解吸除氧實驗結果

試驗結果表明回注水經(jīng)過低溫解吸除氧處理后的出水中DO含量為0.03～0.10mg/L，符合污水注聚對DO的要求?；刈⑺?jīng)過曝氣解吸循環(huán)除氧處理后的出水中DO含量更低，一般情況下DO≤0.01mg/L。
實施例2回注水解吸除氧工程運行試驗在解吸除氧系統(tǒng)正常運行條件下，在現(xiàn)場進行了1年油田不同回注水的除氧工程運行試驗研究，結果見表2所示。
表2 不同回注水質(zhì)的解吸除氧處理統(tǒng)計結果(mg/l)

從表2可以看出，回注水經(jīng)過低溫解吸除氧工藝系統(tǒng)處理，在回注水水質(zhì)為懸浮物含量5～10mg/l，pH＝7.8～8.9，水溫30～45℃，含油量3～8mg/l，CODcr＝310～950mg/l，DO＝2.8～5.9mg/l條件下，除氧器系統(tǒng)出水DO＜0.1mg/l，DO達到油田回注水質(zhì)指標要求。
實施例3注入時間對污水配制聚合物溶液粘度的影響實驗以原水和解吸除氧處理后污水分別加入1500mg/L PAM配制聚合物溶液，檢測不同配制注入時間注入液粘度的變化，結果列于表3。
表3 注入時間對污水配制聚合物溶液粘度的影響

由表3可以知道，采用沒有經(jīng)過解吸除氧處理的回注水配制聚合物溶液粘度隨時間降低很快，經(jīng)過1日后溶液粘度降低為76.5，隨時間下降很快，10日后下降到12.7，20日、30日后分別下降到9.1和4.6，回注后幾乎沒有效果；采用經(jīng)過解吸除氧處理后的回注水配制聚合物溶液粘度1日后為282.2，經(jīng)過2日后溶液粘度變化較小，10日、20日、30日后溶液粘度變化不大，配制的聚合物溶液粘度還很高，比較穩(wěn)定，注入后可以有效地增強水驅(qū)效果，改善水驅(qū)程度，提高地下剩余油的采收率。
權利要求
1.一種用于增強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處理方法。其特征在于提高油田回注水配制聚合物溶液粘度的注聚過程由污水除氧過程、聚合物溶解與污水的混合配制及高壓水泵注入過程組成?；刈⑺?jīng)過提升水泵從上部進入除氧水箱，其底部開口與除氧水泵相連接，通過底部進水到除氧水泵加壓，提升到解吸除氧器進行除氧3～10分鐘，由底部出水進入循環(huán)除氧水箱中，回注水通過計量泵從溶藥罐投加PAM，進行混合后配制成聚合物溶液(回注液)，再通過高壓水泵注入地層采油。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于回注除氧采用低溫解吸除氧工藝。該工藝由提升水泵、循環(huán)除氧水箱、除氧水泵、解吸除氧器依次連接。
3.根據(jù)權利要求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、換熱器、除氧反應器、氣水分離器、噴射器、電控柜組成。本發(fā)明中采用低溫解吸除氧器，選用CYJ型解吸除氧設備(購買于江蘇宜興鍋爐輔機廠)，采用(載銀)活性炭作除氧催化劑(購買于江蘇宜興鍋爐輔機廠)，(載銀)活性炭催化反應溫度為250～320℃。除氧操作采用循環(huán)式脫氧的運行方式，即，循環(huán)除氧水箱的水進入解吸除氧器除氧后先將出水全部回流到循環(huán)除氧水箱，如此循環(huán)操作10～30分鐘，當循環(huán)除氧水箱的DO＜1.0mg/l時，解吸除氧器除氧后的出水DO＜0.1mg/l，除氧水部分進行回注，部分回流到循環(huán)除氧水箱。
4.根據(jù)權利要求3所述的方法，其特征在于其中所述催化劑國產(chǎn)(載銀)活性炭粒徑1～2mm，催化劑容量為催化反應濾罐容量的50～80％。
5.根據(jù)權利要求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。
全文摘要
本發(fā)明是一種用于增強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處理與注聚方法。回注除氧采用低溫解吸除氧工藝，由循環(huán)除氧水箱、除氧水泵、解吸除氧器依次連接。提高油田回注水配制聚合物溶液粘度的注聚過程由污水除氧過程、聚合物溶解與污水的混合配制及高壓水泵注入過程組成。污水配制聚合物溶液采用PAM。通過計量泵從溶藥罐投加PAM，進行混合后配制成聚合物回注液，再通過高壓水泵注入地層采油。實驗結果表明，該解吸除氧技術處理油田采出水，消除了采出污水中的氧活性物質(zhì)對聚合物產(chǎn)生的嚴重降解，提高了注入液粘度，增強了聚合物驅(qū)的采油效果。該法操作簡便，實際應用價值大。特別適合油田高含氧采出廢水處理后回注，運行費用低廉，設備簡單，無二次污染產(chǎn)生。
文檔編號C09K8/58GK1995695SQ20061012939
公開日2007年7月11日 申請日期2006年11月13日 優(yōu)先權日2006年11月13日
發(fā)明者肖羽堂 申請人:南開大學