聚驅(qū)油田采出污水再利用技術(shù)的應(yīng)用
油田聚驅(qū)采出污水不能直接用于配注聚合物，其主要原因是：污水配注聚合物使聚合物溶液的粘度大大降低。污水中影響聚合物粘度的因素不僅僅是礦化度，微生物和還原性物質(zhì)起了很大作用。這是由于微生物及還原性物質(zhì)在聚合物存在的條件下，通過(guò)與氧發(fā)生氧化-還原反應(yīng)而造成了聚合物的迅速降解。但利用射流曝氧技術(shù)將污水進(jìn)行處理，可以實(shí)現(xiàn)聚合物驅(qū)采出的污水平衡回注油層，并且取得了較好的效果。
1、射流曝氧結(jié)構(gòu)原理
1.1 結(jié)構(gòu)
它主要由射流器、工作水泵等組合而成，工作水泵出水通過(guò)射流器的噴口，形成高速水流，射入射流器的喉部產(chǎn)生負(fù)壓，通過(guò)進(jìn)氣管自動(dòng)吸入空氣，在射流器喉部及擴(kuò)散管中與水流高速混合攪拌，形成氣水混合物，從射流器中噴出，形成強(qiáng)烈的渦流，強(qiáng)烈攪拌的同時(shí)，大量的氧氣溶解于水中(圖1)。
主要工藝流程是：濾后污水→水罐→加壓泵→射流曝氧機(jī)→水罐→高壓注水泵→注水站配水間
1.2 原理
射流曝氧是一種較成熟的水處理技術(shù)，其原理是通過(guò)污水暴氧，氧化污水中的還原性物質(zhì)，殺滅污水中含有的大部分硫酸鹽還原菌和其它一些厭氧菌，減少生成Fe2+等還原性物質(zhì)的可能性。這樣，聚合物溶液中發(fā)生氧化-還原反應(yīng)的機(jī)會(huì)減少，聚合物降解幅度下降，具有很好的抗降解性能，可大幅度地提高聚合物溶液的粘度，在初始粘度與清水配制聚合物溶液保持一致的條件下可以達(dá)到相同的驅(qū)油效果。
1.3 曝氧后的污水配制超高分聚合物溶液的粘度明顯高于曝氧前的水平
根據(jù)室內(nèi)研究結(jié)果，經(jīng)曝氧處理污水稀釋超高分聚合物濃度在1100mg/L，室內(nèi)測(cè)得粘度可達(dá)45～50mPa?s左右(圖2)。表明污水經(jīng)曝氧處理稀釋超高分聚合物可以增加聚合物溶液的粘度。
2、曝氧后污水配注聚合物室內(nèi)實(shí)驗(yàn)
為研究曝氧后污水配注新型聚合物驅(qū)油的可行性，同時(shí)對(duì)不同水質(zhì)、不同分子量聚合物驅(qū)體系現(xiàn)場(chǎng)注入的動(dòng)態(tài)反映和效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，開(kāi)展了曝氧后污水聚合物體系(下文簡(jiǎn)稱(chēng)污水聚合物體系)性能室內(nèi)研究。室內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下。
2.1 相同粘度下，污水聚合物體系阻力系數(shù)及殘余阻力系數(shù)高于清水體系
從室內(nèi)測(cè)得的結(jié)果來(lái)看，在相同粘度的情況下，污水聚合物溶液阻力系數(shù)、殘余阻力系數(shù)均高于清水聚合物溶液，而污水超高分子聚合物溶液這兩項(xiàng)指標(biāo)又高于污水中分子聚合物(表1)。
2.2 相同濃度條件下粘度的變化特征
選擇超高分子量聚合物與暴氧污水配制聚合物溶液，在配制濃度相同的情況下，可以達(dá)到與清水配制中分子聚合物溶液的粘度基本相當(dāng)，保證注入壓力基本一致，同時(shí)又可以消化部分污水(表2)。
2.3 污水聚合物體系與地層水配伍性好
研究表明，油層中礦化度的變化對(duì)聚合物的粘度產(chǎn)生很大影響。由于清水、污水兩種聚合物體系在地下運(yùn)移過(guò)程中礦化度變化不同，粘度變化也有區(qū)別。
從清水井組來(lái)看，聚合物溶液礦化度變化較大，到中間井時(shí)已達(dá)到1500mg/L，到采出井時(shí)已接近污水礦化度;而污水井組聚合物溶液礦化度在注采過(guò)程中保持相對(duì)穩(wěn)定。
模擬實(shí)驗(yàn)表明：清水聚合物溶液與新鮮污水接觸后，溶液粘度大幅度下降;而清水配制污水稀釋的聚合物溶液，溶液的礦化度較高，與新鮮污水接觸后，粘度下降幅度相對(duì)較小。
2.4 污水體系分子形態(tài)有利于提高驅(qū)油效果
為研究不同水質(zhì)、不同聚合物體系的驅(qū)油機(jī)理，進(jìn)行了清水、污水體系聚合物剪切和未剪切分子形態(tài)的研究。
從研究結(jié)果看，清水聚合物溶液中聚合物分子形態(tài)以網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)為主，依據(jù)聚合物類(lèi)型的不同網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)也存在一定差異;污水聚合物溶液中聚合物分子形態(tài)以枝狀結(jié)構(gòu)為主，帶狀和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)為輔;水中懸浮物顆粒主要吸附于聚合物分子鏈上，污水中懸浮物顆粒明顯多于清水。污水和清水聚合物溶液在多孔介質(zhì)中流動(dòng)性質(zhì)的差異是由在水中聚合物分子形態(tài)差異所引起的。將清水、污水聚合物溶液剪切后對(duì)比發(fā)現(xiàn)，剪切作用使得聚合物分子鏈發(fā)生斷裂，長(zhǎng)度減少。剪切作用使聚合物分子形態(tài)和尺寸發(fā)生了明顯變化，進(jìn)而影響聚合物溶液在多孔介質(zhì)中的滲流特性，尤其是滯留特性。分析認(rèn)為：污水聚合物分子形態(tài)更容易驅(qū)替盲端剩余油，提高聚驅(qū)效果。
2.5 粘度相近的污水稀釋超高分子聚合物與清水稀釋中分子聚合物驅(qū)油效果一致
這說(shuō)明污水稀釋的聚合物溶液若能保持較高的初始粘度，在多孔介質(zhì)中流動(dòng)時(shí)工作粘度較高，可以取得較好的驅(qū)油效果。
2.6 注入濃度的確定
根據(jù)室內(nèi)研究結(jié)果，采用污水稀釋超高分子聚合物，溶液粘度可達(dá)到清水配制中分子聚合物的水平，經(jīng)曝氧處理污水稀釋新型聚合物濃度在1000mg/L，室內(nèi)測(cè)得粘度可在35～40mPa?s左右。提高采收率1.3%左右，既能提高采收率又節(jié)約了清水。
室內(nèi)研究表明污水體系條件下2500萬(wàn)超高分子量聚合物具有較好的增粘性和抗剪切性，相同濃度條件下比普通中分子高出10～15mPa.s，剪切降解率比普通中分子低12個(gè)百分點(diǎn)。
從污水配注超高分子量聚合物巖心驅(qū)油實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，與普通中分子對(duì)比相對(duì)提高采收率在1.3～2.4%。
成功的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，為現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用提供了可靠的理論依據(jù)。
3、污水配注2500超高分子量聚合物現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用
3.1 污水配注聚合物現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果評(píng)價(jià)
2014年8月至2016年6月，在薩中油田北一區(qū)斷東東塊注聚后期進(jìn)行污水配注2500萬(wàn)超高分子量聚合物礦場(chǎng)應(yīng)用，應(yīng)用井?dāng)?shù)29口，周?chē)饕B通的43口采出井應(yīng)用前后對(duì)比，月含水上升速度下降0.16個(gè)百分點(diǎn)，產(chǎn)量遞減幅度由6.9%控制到0.53%，產(chǎn)油量基本保持穩(wěn)定不降。累計(jì)多增油3.7652×104t，累計(jì)節(jié)約清水270.1045×104m3。區(qū)塊多提高采收率0.81%。
3.2 污水配注聚合物現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用經(jīng)濟(jì)效益
北一區(qū)斷東東塊污水配注2500超高分子量聚合物礦場(chǎng)應(yīng)用到2016年6月結(jié)束，在相同注入孔隙體積下，比注普通中分聚合物累積多增油37652t，多提高采收率0.81個(gè)百分點(diǎn)。
新增投資：
地面改造：175萬(wàn)元;
聚合物差價(jià)：3680萬(wàn)t×0.16萬(wàn)元=588.8萬(wàn)元;(超高分聚合物噸1.68萬(wàn)元，中分子量聚合物噸1.52萬(wàn)元，差價(jià)0.16萬(wàn)元)
節(jié)約投資：
清水：2702260方×3.45元=932.2797萬(wàn)元;(每方清水3.45元)
排污費(fèi)：2702260t×1.2元=324.2712萬(wàn)元;
多增油：37652t×0.10萬(wàn)元/t=3765.2萬(wàn)元;
經(jīng)濟(jì)效益：
3765.2萬(wàn)元+932.2797萬(wàn)元+324.2712萬(wàn)元-175萬(wàn)元-588.8萬(wàn)元=4257.9509萬(wàn)元。
4、結(jié)論
?、賾?yīng)用射流曝氧技術(shù)處理后的污水稀釋超高分子聚合物體系具有良好的驅(qū)油性能，能滿(mǎn)足油田聚驅(qū)工業(yè)生產(chǎn)的需要。
?、谏淞髌匮跫夹g(shù)能大幅度地降低污水聚合物驅(qū)的成本，實(shí)現(xiàn)油田環(huán)保、節(jié)能、降耗，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。(來(lái)源：黑龍江省大慶油田有限責(zé)任公司第一采油廠)