聚合物驱采出水特性分析

林 刚 ，郭 鹏 ，姚新玲

（1.江苏油田石油工程技术研究院，江苏扬州 225009；2.江苏油田分公司试采一厂，江苏扬州 225009）

大庆油田、胜利油田等国内各大油田相继大范围开展聚合物驱以提高采收率，开采地层剩余油藏。由于聚合物驱采出的油田污水在组成与性质上均发生了较大变化，常规处理技术处理能力不能满足注水水质要求，含聚污水的处理成为油田水处理领域的重点、难点。

聚合物驱采出污水因为含有残留的聚丙烯酰胺，使其成分与性状较之水驱采出污水复杂的多，许多常规水处理设备、工艺处理后水质达不到回注或回填的标准，大多数油田采用延长沉降时间，减慢过滤速度，大大降低了处理效率，处理后污水水质也不尽如人意。

国内油田针对聚合物驱采出污水的处理技术开展了一些研究，在含聚污水的处理上取得了一些进展，但专门针对聚合物驱采出污水的组成与特性分析的文献相对较少，本文通过调研国内油田的研究结果，结合生产实际，对聚合物驱采出水的特性进行归纳总结，为油田含聚污水的处理提供一定的理论基础。

1 聚合物驱采出污水组成及变化

聚合物驱采出污水的成分复杂，除了含有石油类物质外，还有注聚采油残留的聚丙烯酰胺，以及相对于水驱采出污水数量上明显增加的泥砂等机械杂质，直接排放会造成严重的污染，因此需要研究更有效更有针对性的处理技术处理后回填或回注，避免伤害地层。

聚合物采出水处理难点主要体现在含油、固含和细菌数量这三个指标在常规处理技术处理后依然超标，其与以下特性密切相关。

1.1 聚合物驱采出污水的视粘度高

油田通过聚合物溶液提高水相视粘度注入地层以提高采收率，但同时也为后期采出污水的处理增加了难度。大庆油田用模拟含油污水进行聚丙烯酰胺对水相视粘度影响的实验，结果（见图1）。

图1 聚丙烯酰胺对水相视粘度的影响

从结果可见，在加聚浓度达到400 mg/L的时候，其粘度提高了400%。

1.2 原油乳化程度加剧

水相粘度增大，使作用在油珠表面上的粘性剪切应力增大，导致油珠破裂趋势增强，加剧乳化程度。

表1 油滴粒径对比

由表1可以明显看出，聚驱采出污水油滴粒径远远小于一般含油污水，增加了破乳难度。

1.3 油水乳状液的稳定性增强

乳化油的稳定性受多种因素影响，主要因素有初始含油量、聚合物含量、固体颗粒等。康万力认为聚合物对稳定油膜的影响不显著，但显著提高水膜强度，即对稳定O/W型乳状液更有利[2]。

1.3.1 高浓度聚合物对油水乳状液稳定性的影响 由图2可见[10]，模拟含油污水在投加200 mg/L及以上浓度的聚合物后，油水乳状液的稳定性明显增强。

图2 聚丙烯酰胺聚合物驱含油污水油水乳状液稳定性的影响

1.3.2 固体颗粒对油水乳状液稳定性的影响 由上述结果可以得出，聚合物的确对0/W型油水乳状液有着增稳的效果，但增强稳定性方面，聚合物只是起着间接的作用，起直接作用的是随着水相粘度增加而在数量上明显增加的固体颗粒。固体颗粒可以在油水界面膜上形成一定强度的网络结构，阻碍油珠聚结，使乳状液的稳定性增强。

图3 胶态硫化亚铁颗粒对含油污水油水分离特性的影响

由图3可见，不投加聚合物的情况下，胶态硫化亚铁颗粒含量对残余含油量影响不大，在加入100 mg/L浓度的聚合物后，残余含油量随胶态硫化亚铁含量升高而升高，说明如胶态硫化亚铁颗粒的固体颗粒对油水乳状液的稳定性有增强效果。

2 聚合物驱采出污水对水处理效果的影响

油田现有水处理技术主要还是通过添加絮凝剂、缓蚀剂、杀菌剂等药剂配合沉降、过滤等物理措施达到含油污水处理的目标。研究表明油田使用的絮凝剂大多为阳离子型，而这种阳离子型药剂会与聚合物驱采出水中残留的阴离子型聚丙烯酰胺发生络合反应，消耗大量絮凝剂，使处理效果变差。

2.1 残留聚合物对絮凝剂絮凝效果的影响研究

采用江苏油田真35区块水样对不同聚合物浓度下絮凝剂效果进行实验。

图4 相同絮凝剂组合对不同含聚污水处理效果对比

从实验数据上看，随着水体中聚合物含量的上升，投加药剂水体浊度持续上升，絮凝效果明显变差，当水体中聚合物浓度达到400 mg/L的浓度以上，该药剂组合的已经无明显效果。

表2 50 mg/L含聚浓度下絮凝剂组合效果

表3 200 mg/L含聚浓度下絮凝剂组合效果

表3 200 mg/L含聚浓度下絮凝剂组合效果（续表）

从实验数据上看，含聚浓度50 mg/L，200 mg/L条件下，浊度无变化或者降低程度较低，絮凝处理均达不到满意的效果。

2.2 残留聚合物对缓蚀剂效果的影响研究

缓蚀剂的评价依据《SY/T 5273油田采出水用缓蚀剂性能评价方法》，在试验温度50℃，旋转轴转速30 r/min条件下，采用旋转挂片法进行室内动态腐蚀速率及缓蚀率的测定。

表4 缓蚀剂效果对比

由表4可见，缓蚀剂1号、2号均有较好的缓蚀效果，但加聚后缓蚀效果明显下降或无效果。

3 结论

聚驱采出污水中的残留聚丙烯酰胺一方面提高了污水的水相视粘度，从而提高了固体颗粒的携带量，使得油水乳状液进一步增稳；另一方面阴离子型聚丙烯酰胺同时又与阳离子型絮凝剂等药剂发生络合反应，影响了药剂处理效果；再者残留的聚丙烯酰胺本身也有加剧乳化的作用。三方面作用下，用常规污水处理技术继续处理造成的结果是固含、含油、细菌数量均超标。

从上述分析可以看出，聚驱采出污水的处理关键在于残留的聚丙烯酰胺的浓度以及其对污水水相视粘度的影响大小，因此，在处理应注意以下几个方面：

（1）因聚驱采出污水中含有石油类物质、残留聚合物以及各种化学助剂，所以一般不能向自然环境中排放。

（2）若不考虑污水处理后继续配置聚合物溶液回注，可考虑在常规处理工艺前端加装降粘、降解聚合物的设备，从而尽可能减少工艺改造成本。

（3）从国内各油田的研究结果看出，生化降解、气浮选均有一定的除聚效果且除油效果较好，可开展进一步研究。

（4）开发针对性的处理药剂，避免使用阳离子型絮凝剂、杀菌剂等药剂。

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