聚驱污水稀释聚合物溶液驱油效果可行性研究

张继红， 徐思宁

(东北石油大学 提高油气采收率教育部重点实验室，黑龙江 大庆 163318)



聚驱污水稀释聚合物溶液驱油效果可行性研究

张继红， 徐思宁

(东北石油大学 提高油气采收率教育部重点实验室，黑龙江 大庆 163318)

针对大庆油田聚合物驱过程中，清水用量日益紧张、采出污水处理难度加大、采出污水回注问题严重等现状，利用采出污水代替清水稀释聚合物溶液驱油受到普遍重视。本文针对聚驱污水的特点，通过聚驱污水和深度处理污水水质对比分析，确定利用曝氧和杀菌处理后的聚驱污水进行流动特性实验以及驱油实验。结果表明，与深度处理污水相比，处理后聚驱污水稀释的聚合物溶液残余阻力系数高，降低水相渗透率的能力增强，有利于提高采收率；相同渗透率、相同分子质量、相同浓度条件下，与深度处理污水稀释聚合物溶液的驱油效果相比还不理想，采收率提高值相差1%左右；若要达到与深度处理污水稀释的聚合物溶液驱油的效果，则应适当地提高聚驱污水稀释聚合物溶液的浓度。

聚驱污水；深度处理污水；稀释；聚驱效果

从国内外相关的资料来看，目前，聚合物注入站的配制用水通常采用净化后的低矿化度清水[1-3]。但随着油田进入特高含水期以后，聚合物驱工业化生产规模的不断扩大，采用清水配制和稀释聚合物溶液浪费了大量的清水资源，导致清水供应量紧张；与此同时，含油污水采出量不断增加，大量外排导致了严重的环境污染，使原注水和污水系统平衡遭到破坏，形成了不合理的循环[4-7]。因此如何有效地利用污水资源已成为油田高效开发过程中亟待解决的问题[8]。采出污水经过处理后，可以用来配制聚合物溶液，既消除了一个大的污染源，又为聚合物采油开发解决了水源问题，形成了废物利用的良性循环[9-10]。因此，伴随着油田对聚合物驱油技术研究的不断深入，加之对节能、环保等方面的要求，把油田污水应用于聚合物驱势在必行[11]。

1　实验部分

1.1主要药剂与仪器

主要药剂：淀粉碘化镉，重铬酸钾，实验用聚驱污水取自杏九放水污水站，实验用深度处理污水取自杏十六联合站，聚合物母液是由蒸馏水配制的相对分子质量为1 900万，质量浓度为5 000 mg/L的聚合物溶液，3种人造非均质长方岩心(3种岩心的基本参数见表1)。驱油实验用液：深度处理污水、聚驱污水及聚驱处理后污水稀释1 900万相对分子质量聚合物溶液，溶液质量浓度为1 600 mg/L，实验用油为模拟油(原油+煤油)。

主要仪器：分光光度计，砂芯过滤器，真空泵，灭菌装置，电热恒温水浴锅，全玻璃回流装置，离子测定仪，干燥箱，蒸发皿，细菌瓶，500 mL锥形分液漏斗，0.45 μm滤膜，容量瓶，具塞刻度比色管，强力电动搅拌器，量筒，烧杯，电子精密天平，HAAKE RS 6000流变仪，恒温箱，恒速恒压泵，高压中间容器，手动计量泵，产液计量管，真空泵，压力表等。实验装置及所用三层非均质岩心。

实验温度:45 ℃。

表1　长方非均质岩心基本参数

1.2实验方法

1.2.1聚驱污水与深度处理污水的水质差异分析通过化验聚驱污水和深度处理污水的水质，即通过对水样中聚合物浓度、含油量、悬浮固体含量、细菌等水质指标的检测，分析聚驱污水与深度处理污水的水质差异，找到稀释聚合物溶液时影响黏度的差异因素。

1.2.2黏度稳定性分析用聚驱污水和深度处理污水将1 900万相对分子质量的聚合物母液稀释成含聚合物质量浓度为1 600 mg/L的溶液，测量所稀释聚合物溶液的黏度，在15 d之内通过测量溶液黏度的变化来观察稀释聚合物溶液的稳定性，后对聚驱污水进行曝氧杀菌处理，分析该处理方法是否可以提高溶液的黏度稳定性。

1.2.3驱油实验在45 ℃的条件下，采用如下几个步骤：①将岩心抽真空，饱和地层水，测量孔隙度及孔隙体积；②由达西公式计算出岩心水驱渗透率；③将岩心饱和油至岩心出口端不出水，计算并确定原始含油饱和度；④设定驱替速度为0.3 mL/min进行水驱，岩心出口端含水率达到95%时，停止并计算水驱采收率；⑤以0.3 mL/min的注入速度注入0.58 PV的聚合物溶液，计算聚驱采收率；⑥聚驱替液段塞注入后，后续水驱至出口端含水率达到98%结束，计算最终的原油采收率[12]。

2　结果与讨论

2.1聚驱污水的特点

进行了聚驱污水和深度处理污水水质对比分析，结果见表2、3。从表2中可以看出，与深度处理污水相比，聚驱污水具有含聚浓度高、悬浮物含量以及含油量高、硫酸盐还原菌含量低、腐生菌和铁细菌含量高等特点。这主要是因为深度处理污水是经过两次沉降和两次过滤，而聚驱污水是经过两次沉降一次过滤，这势必会导致聚驱污水中残留更多的聚合物、悬浮物和油。虽然两种水的水质结果存在差异，但根据大庆油田任有限责任公司企业标准(Q/SYDQ 0605—2006)《大庆油田油藏水驱注水水质及分析方法》中规定两种水质的含油量和悬浮物量均已达到各自水处理标准。

从表3中可以看出，聚驱污水稀释聚合物溶液的黏损率为30.62%，深度处理污水稀释聚合物溶液的黏损率为10.03%，因此聚驱污水稀释聚合物溶液黏稳性比深度处理污水稀释聚合物溶液的黏稳性要差，这主要与聚驱污水中的聚合物质量浓度、含油量以及悬浮物含量高有关。

表2　聚驱污水、深度处理污水中聚合物质量浓度、含油量、细菌等测量结果

表3　聚驱污水和深度处理污水稀释聚合物黏度变化(温度：45 ℃)

2.2对聚驱污水进行曝氧杀菌处理

由于聚驱污水中的聚合物质量浓度、含油量、悬浮固体含量及细菌含量均较高，因此确定影响黏度的主要因素是化学降解和生物降解。为了验证该分析结果的正确性，对聚驱污水进行曝氧杀菌处理并对处理后聚驱污水稀释聚合物溶液的黏度变化以及细菌含量的变化进行了监测，结果表明，经过曝氧杀菌处理后的聚驱污水稀释聚合物溶液的黏损率为7.65%，各细菌含量可以满足现场应用要求，监测结果见表4。

表4　处理后聚驱污水稀释聚合物溶液中细菌含量变化

2.3驱油效果

稀释的3种聚驱溶液黏度和实验方案见表5。利用所稀释的3种聚驱溶液进行了驱油实验，以进一步研究聚驱污水稀释聚合物驱油的可行性，实验结果见表6，驱油效果见图1。

表5　污水稀释聚合物驱油实验方案

由表6和图1分析得出：水驱阶段，3块岩心压力逐渐上升并很快达到稳定且压力值基本相同，注水一段时间后采收率缓慢上升，含水率快速上升，当含水率达到95%的时候，三块岩心的采收率平均值为41.93%。聚驱阶段，压力上升趋势比较明显，含水率大幅度下降，采收率逐渐提高。对比不同污水类型对聚驱采收率的影响，可以看出深度处理污水稀释聚合物溶液的采收率最高，驱油效果最好，处理后聚驱污水次之，聚驱污水最小。后续水驱阶段，压力迅速下降，含水率快速上升至98%，采收率上升趋势变缓，且深度处理污水稀释聚合物溶液驱油的岩心采收率值比处理后的聚驱溶液要低。结合3个阶段总体来看，聚驱污水稀释聚合物溶液驱油采收率值提高13.79%，深度处理污水提高16.42%，处理后聚驱污水提高15.46%。

表6　污水稀释聚合物驱油实验数据结果

图1　不同污水稀释1 900万相对分子质量聚驱溶液岩心驱油效果

Fig.1The core oil displacement effect of different sewage dilution 19 million molecular weight polymer solution

由于处理后聚驱污水稀释聚合物溶液驱油采收率提高值并没有达到理想的效果，因此用处理后的聚驱污水分别稀释聚合物质量浓度为1 620 mg/L和1 650 mg/L的溶液，进行驱油实验，实验方案见表7，得到结果如表8和图2所示。

表7　深度处理污水与处理后的聚驱污水稀释聚合物驱油实验方案

表8　深度处理污水与处理后聚驱污水稀释聚合物驱油实验结果

由表8和图2可以看出，处理后聚驱污水稀释聚合物溶液的质量浓度应大于1 650 mg/L，这样可达到并可超过质量浓度为1 600 mg/L深度处理污水稀释聚合物的驱油效果。

图2　两种污水稀释不同聚合物浓度溶液驱油采收率对比

Fig.2The constrast of two different kinds of sewage dilution concentration of polymer solution flooding recovery efficiency

3　结论

实验结果表明，经曝氧和杀菌处理后的聚驱污水稀释的聚合物溶液驱油效果得到了明显的提高，但与深度处理污水稀释聚合物溶液的驱油效果相比还有一定的差距，应当选择提高稀释聚合物浓度(1 900万相对分子质量聚合物溶液质量浓度大于1 650 mg/L)来改善处理后聚驱污水稀释聚合物驱油效果差的问题。

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(编辑闫玉玲)

Research on Oil Displacement Feasibility of Polymer Solution Diluted by Polymer Flooding Sewage

Zhang Jihong, Xu Sining

(KeyLaboratoryforEnhancingOil/GasRecoveryofMinistryofEducation，NortheastPetroleumUniversity，DaqingHeilongjiang163318，China)

In the process of polymer flooding in daqing oilfield, there are some problems such as water consumption growing tensions, sewage treatment increasing more differences and the problem of injecting sewage becoming serious. Using the produced sewage instead of water to dilute polymer solution flooding will be widely attached. Aiming at the characteristics of polymer flooding sewage depth by polymer flooding sewage and sewage water quality analysis, polymer flooding sewage by oxygen exposure and sterilization was used to study flow characteristics and oil displacement effect. Results show that, compared with deep treatment sewage, residual resistance coefficient with polymer solution is high after polymer flooding sewage dilution, the ability to reduce water phase permeability is enhanced, and recovery factor is improved. Under the same conditions of permeability, molecular weight, concentration, and depth of sewage displacement effect of polymer solution is not ideal compared to dilute oil, and the value of recovery efficiency differs by about 1%. The same effect with the polymer flooding deeply produced by sewage dilutes can be achieved if the concentration of polymer solution diluted by the polymer flooding sewage is increased.

Polymer flooding sewage; Advanced sewage treatment; Dilute; Polymer flooding effect

1006-396X(2016)02-0060-05

投稿网址：http://journal.lnpu.edu.cn

2015-11-04

2016-02-28

国家自然科学基金资助项目(51274070)。

张继红(1969-)，女，博士，教授，从事提高油气采收率理论与技术研究；E-mail：dqzhjh@126.com。

TE357

Adoi:10.3969/j.issn.1006-396X.2016.02.012