化学驱产出污水回注技术在渤海石油能源开发中的研究与意义

田津杰，朱洪庆,，刘观军

(1.中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司天津 天津300452；2.海洋石油高效开发国家重点实验室 天津300452)

化学驱产出污水回注技术在渤海石油能源开发中的研究与意义

田津杰1，朱洪庆1,2，刘观军1

(1.中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司天津 天津300452；2.海洋石油高效开发国家重点实验室 天津300452)

针对渤海化学驱油田产出水特点，开展产出含聚污水配制聚合物并回注地层的再利用技术研究，研究结果表明：污水中的残留聚合物、悬浮物和乳化油对储层的渗透率具有一定的影响；在污水水质的控制指标为残留聚合物≤600 mg/L、乳化油≤50 mg/L、悬浮物≤25 mg/L时，污水配成的2,000 mg/L聚合物溶液的阻力系数值为5.61，残余阻力系数为 2.27，说明聚合物溶液发挥了扩大波体积的作用，对于减轻产出化学驱液处理压力，突破海上油田化学驱的产出液处理技术瓶颈，最大限度减少含油污水的危害性，实现废弃资源的再利用，具有重要意义。

化学驱 产出污水 回注 渤海

0 引 言

我国近海有着丰富的油气资源，随着绥中 36-1、秦皇岛 32-6等上亿吨储量油田的开发，渤海海域已经成为我国海上油气开发重要基地之一。随着油田注聚面积的加大，聚合物驱得到大规模推广应用，取得了显著成效，同时产生了一些次生问题，最突出的是含聚污水的水质问题。由于残余聚合物的存在，含聚污水具有粘度相对较高、油水乳化严重、携带固体能力强、油滴和固体颗粒上浮或下沉的阻力大以及对化学处理剂的吸附损耗严重等特点，且渤海化学驱油田采出液处理过程中会产生大量的油泥，处理难度较大。

同时，海上油田具有远离陆地、平台建设成本高、使用寿命有限(一般 20～30年)以及空间有限等特点，致使采出液处理设备无法实现大型化，由此面临着比陆地油田更大的产出液处理压力。

针对渤海化学驱油田产出水特点，开展产出含聚污水配制聚合物并回注地层的再利用技术研究，对于减轻产出化学驱液处理压力，突破海上油田化学驱的产出液处理技术瓶颈；最大限度减少含油污水的危害性，降低外排压力，实现废弃资源的再利用，达到节约淡水资源的目标，从而实现可持续发展，具有重要意义。

1 渤海化学驱采出污水特点

与水驱采出污水相比，聚驱采出污水不仅含油量高，而且含有大量的聚合物，处理难度大。与一般采油污水相比，含聚采出污水具有以下特点：①组成上除含有石油烃类、固体颗粒、无机盐和细菌等常规采油污水含有的物质外，还含有大量残余的聚合物HPAM。②污水的粘度大，污水的粘度主要由 HPAM引起，并随其浓度的增加而增大，水驱采油污水的粘度一般为 0.6,m·s。③污水中油滴的初始粒径小，油滴粒径中值为3～5,μm，粒径小于10,μm的占90%以上；水驱采油污水中油滴的初始粒径中值为 30,μm左右，油滴粒径小，不利于其聚并和浮升，油水分离难度增大。④污水乳化程度高，污水中的HPAM集中在油水界面，与乳化剂一起形成强度较大、弹性良好的复合膜，破乳困难。⑤聚合物产出加剧污油泥的产生，使得含聚油泥的处理变得更加困难。

采出水处理是采油的后续作业，尤其是对聚合物驱油污水的处理，直接关系到聚合物驱技术的推广应用。且根据现场调研发现，渤海化学驱油田采出液处理过程中油泥的大量产生与聚合物的产出密切相关。

目前污水处理的方法主要有物理法、化学法、生物法 3种。经处理后的油田采出水通常有两种处理方法，即采出水经过处理后排放和通过清水稀释后回注地层。而化学驱采油污水由于各种化学药剂的加入，导致化学驱采出水性质变得更加复杂，油水分离难度加大，回注水的性质也由此发生了较大程度的变化。

因此，与水驱采出污水相比，聚驱采出污水不仅含油量高，而且含有大量的聚合物，可保留聚合物，进行配聚回注再利用技术研究。

2 实验

2.1 实验用材料

实验用水为 S油田模拟水；聚合物样品为1#ZLPAM，固含量为 88%；实验仪器为BROOKFIELD DV-Ⅱ＋数字粘度计；实验温度为油田 65 ℃；实验装置为多功能化学驱物理模拟装置、电子天平、电子台秤等。

2.2 实验方法

2.2.1 产出污水配制聚合物的影响研究方法

用 S油田模拟水，45,℃条件下，溶解浓度为5,000,mg/L的聚合物母液(在室内放置 12,h以上备用)。将熟化后的聚合物溶液采用不同污水稀释到目标浓度，室温搅拌 30,min，静置 30,min。用BROOKFIELD DV-Ⅱ＋数字粘度计在 65,℃进行粘度测定。

2.2.1 清水配聚和污水配聚的注入性评价

通过岩心流动实验以评价含聚污水配制聚合物的注入性，从而获得污水聚配的可行性。

3 结果与讨论

3.1 产出污水配制聚合物的影响研究

3.1.1 污水中残留聚合物对配制聚合物的影响

图1 污水中残聚浓度对聚合物溶液粘度的影响Fig.1 Impact of residual concentration of sewage on solution viscosity of polymer solution

从图1可以看出，残聚浓度为600,mg/L左右时，随着污水中残聚浓度的升高，所配制的聚合物目标液的表观粘度呈增大趋势，这说明在不考虑其他因素影响下(如悬浮物、乳化油、含氧、含铁、细菌等)，一定量残留聚合物的存在对配制聚合物溶液的粘度具有一定的贡献作用，但是贡献不大。总之，残留聚合物的存在对配制聚合物目标液的黏度影响不大。

3.1.2 乳化油含量对配制聚合物的影响

图2 室内乳化法模拟污水含油对配制聚合物的影响Fig.2 Impact of oil-containing sewage simulation via indoor emulsion process on polymer preparation

从图 2可以看出，在低含油浓度范围内，聚合物溶液黏度的变化波动较大，有上升也有下降。但整体上随着含油量的增加，聚合物溶液的表观粘度呈下降趋势，并且在含油量为 0～200,mg/L的范围内，粘度下降较快，随后趋缓。当含油量达到 200,mg/L时，1,500,mg/L的聚合物溶液的粘度损失率达45%；聚合物浓度为 2,000,mg/L时，粘度损失率为 44.9%；聚合物浓度为2,500,mg/L时，粘度损失率为30.5%。

3.1.3 固体悬浮物含量对配制聚合物的影响

图3 悬浮物含量对配制聚合物的影响Fig.3 Impact of suspended solid content on polymer preparation

从图3可以看出，悬浮物的存在对聚合物溶液的黏度具有不利影响。随着悬浮物含量的增大，聚合物溶液的黏度呈下降趋势，且聚合物目标液的浓度越高，受到的影响越大。

3.2 清水配聚和污水配聚的注入性评价

根据阻力系数和残余阻力系数的定义以及达西渗流公式推算可知，阻力系数 RSF数值上等于聚驱的稳定压力与水驱的稳定压力之比。同理，残余阻力系数 RSK在数值上等于后续水驱的稳定压力与水驱的稳定压力之比。由此可以计算出不同流体驱替岩心后的阻力系数和残余阻力系数，达西渗流公式表达式如下：

式中：k——流体渗透率，10-3µm2；

Q——注入流量，mL/min；μ——流体黏度，mPa·s；L——岩心长度，cm；

A——岩心截面积，cm2；Δp——注入压力，MPa。

图4 模拟水配制聚合物溶液的岩心流动压力变化曲线Fig.4 Changing curve of core flowing pressure for simulation water prepared polymer solution

图5 污水配制聚合物溶液的岩心流动压力变化曲线Fig.5 Changing curve of core flowing pressure for sewage prepared polymer solution

通过图 4、5两者结果比较可以看出，由污水配成的聚合物溶液的阻力系数和残余阻力系数均大于模拟水配成的聚合物溶液，这可能是由于残留聚合物、悬浮物及乳化油对岩心孔隙共同影响的结果，在一定程度上降低了岩心的渗透率。

同时，由图5可以看出，转注由S油田模拟水配成的2,000,mg/L聚合物溶液后，压力呈快速上升趋势，然后趋缓，通过计算可以得出，污水配成的聚合物溶液的阻力系数值为 5.61；随着后续水驱的进行，残余阻力系数为2.27，说明聚合物溶液发挥了扩大波体积的作用。

4 结 论

产出污水配制聚合物过程中，一定量残留聚合物的存在对配制聚合物溶液的粘度具有一定的贡献作用，但是贡献不大。整体上随着含油量的增加，聚合物溶液的表观粘度呈下降趋势，并且在含油量为0～200,mg/L范围内，粘度下降较快，随后趋缓。悬浮物的存在对聚合物溶液的黏度具有不利的影响，随着悬浮物含量的增大，聚合物溶液的粘度呈下降趋势，且聚合物目标液的浓度越高，受到的影响越大。

在污水水质的控制指标为残留聚合物≤600,mg/L、乳化油≤50,mg/L、悬浮物≤25,mg/L时，污水配成的 2,000,mg/L聚合物溶液的阻力系数值为5.61，残余阻力系数为 2.27，说明聚合物溶液发挥了扩大波体积的作用。

开展产出含聚污水配制聚合物并回注地层的再利用技术研究，对于减轻产出化学驱液处理压力，实现废弃资源的再利用，达到节约淡水资源的目标，具有重要意义。

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Technical Research of Reinjection of Chemical Flooding Generated Sewage for Petroleum Energy Exploitation in Bohai Sea

TIAN Jinjie1，ZHU Hongqing1,2，LIU Guanjun1
(1.CNOOC Energy Technology&Services Ltd.Drilling & Production Company，Tianjin 300452，China；2.State Key Laboratory of Offshore Oil Exploitation，Tianjin 300452，China)

In view of the characteristics of chemical flooding generated wastewater in Bohai Sea oilfields，a technical study of both polymer preparation and reinjection of polymer-bearing wastewater was carried out.The research results indicate that residual polymer，suspended solids and emulsified oil in the wastewater have a certain impact on the permeability of the reservoir；when controlling indexes of the wastewater reached：residual polymer ≤600 mg/L，emulsified oil ≤50 mg/L and suspended solids ≤25 mg/L，the resistance coefficient value of the 2,000 mg/L prepared polymer solution was 5.61 and residual resistance factor was 2.27，indicating that the solution enlargesthe swept volume and may help in the tackling of the technical bottleneck of output liquid treatment for offshore oilfield chemical flooding；it can minimize the hazards of oily sewage，realize the recycling of waste resources，save fresh resources and help in the promotion of sustainable development.

chemical flooding；output wastewater；reinjection；Bohai Sea

TE992.2

A

1006-8945(2014)12-0006-04

中国海洋石油总公司科技项目《渤海聚驱产出液中聚合物稳定及含聚污水回注研究》；中海油能源发展股份有限公司英才计划课题《聚驱油田产出合物再利用技术研究》。

2014-11-10