三元污水不同见剂阶段配伍性变化规律分析

任冬珏 姜雨华 赵杰

1大庆油田责任有限公司第四采油厂

2中国石油华北石油管理局有限公司河北储气库分公司

由于注入三元剂时间不同，某三元驱Ⅰ、Ⅱ块污水性质不同，因此A转油放水站外输水与B转油放水站外输水不配伍，造成下游三元污水站沉降罐进水中硅酸和碱土金属碳酸盐过饱和，从中析出大量硅酸、非晶质二氧化硅和碱土金属碳酸盐微粒，增加了采出水中悬浮固体的去除难度，同时造成过滤罐筛管结垢堵塞，影响处理效果。

1 不同见剂阶段配伍性变化规律

通过室内实验，研究某三元驱Ⅰ块、Ⅱ块不同见剂阶段的配伍性。定期取样对两个区块的污水采用不同混掺比例混掺，混掺的比例根据现场实际比例进行确定。化验分析两种污水及其混掺后悬浮物变化情况，与理论计算值进行对比，实验数据见表1。若混掺后污水水质相比理论值偏差较大，说明配伍性不好[1]。

表1 某三元驱不同见剂阶段Ⅰ、Ⅱ块污水配伍性统计分析Tab.1 Statistical analysis of compatibility of sewage in Block Ⅰand BlockⅡat different reagent discovery stages of ASP flooding

同时对某三元驱Ⅰ、Ⅱ块污水性质进行分析。由于注入三元剂时间不同，Ⅰ块污水三元含剂逐渐上升，而Ⅱ块污水仍处于低含剂阶段，因此两种污水配伍性逐渐变差，混掺后悬浮物含量实际值明显高于理论值。

1.1 段悬浮物偏差绝对值与含聚浓度关系

不同见剂阶段Ⅰ块、Ⅱ块污水含聚浓度与混掺后污水悬浮物含量偏差百分比绝对值如图1 所示。由图1可知，随着两个区块含聚浓度差值增大，偏差值百分比绝对值也相应增大。后期随着Ⅱ块见剂浓度升高，两个区块污水水质趋同，两个区块含聚浓度差值减小，偏差值百分比绝对值逐渐减小，配伍性向好[2]。

图1 不同见剂阶段偏差绝对值与含聚浓度关系曲线Fig.1 Curve of relation between absolute value of deviation and concentration of polymer at different reagent discavery stages

1.2 含剂浓度及Si4+浓度变化关系

对比不同见剂阶段某三元驱Ⅰ、Ⅱ块污水的表活剂浓度、pH值[3]、由于某三元驱Ⅰ、Ⅱ块注入三元剂时间的差异，两区块表面活性剂浓度、pH 值在一段时间内含量差异较大，随着Ⅱ块逐步受效，两区块化学剂含量差异逐步缩小（图2）。说明不同见剂阶段的三元污水配伍性与水中化学剂浓度密切相关[4]。

图2 不同见剂阶段Ⅰ块、Ⅱ块表面活性剂浓度、pH值关系曲线Fig.2 Statistical analysis of compatibility of sewage in Block Ⅰ and Block Ⅱ at different reagent discovery stages of ASP flooding

同时对不同见剂阶段某三元驱Ⅰ、Ⅱ块污水的黏度、Si4+进行对比可以看出，其变化趋势与含聚浓度变化趋势基本一致[5]（图3）。

图3 不同见剂阶段Ⅰ块、Ⅱ块黏度、Si4+浓度关系曲线Fig.3 Relation curve between viscosity and silicon ion concentration in Block Ⅰand Block Ⅱat different reagent discovery stages

1.3 悬浮物偏差绝对值与离子浓度关系

对不同见剂阶段Ⅰ块、Ⅱ块污水中的氢氧根、CO32-、HCO3-以及Ca2+、Mg2+浓度进行分析（图4、图5、图6）。

图4 不同见剂阶段偏差绝对值与OH-、CO32-浓度关系曲线Fig.4 Relation curve between absolute value of deviation and the concentration of hydroxide and carbonate in different reagent discovery stages

图5 不同见剂阶段偏差绝对值与HCO3-浓度关系曲线Fig.5 Relation curve between absolute value of deviation and bicarbonate concentration in different reagent cliscovery stages

图6 不同见剂阶段偏差绝对值与Ca2+、Mg2+浓度关系曲线Fig.6 Relation curve between absolute value of deviation and concentration of calcium and magnesium ions in different reagent discovery stages

从离子浓度与偏差绝对值的关系可以看出，由于污水性质不同，Ⅰ块污水中CO32-浓度高于Ⅱ块污水，而Ⅱ块污水中的Ca2+、Mg2+浓度高于Ⅰ块污水，两种污水混掺后Ca2+、Mg2+与CO32-生成不溶于水的沉淀，造成污水中悬浮物含量升高，配伍性变差，后期由于两种水中的Ca2+、Mg2+浓度逐渐下降趋近于零，CO32-浓度逐渐上升，混掺后不溶于水的沉淀物生成量降低，配伍性向好[6]。

2 配伍性对水质的影响

对不同见剂阶段Ⅰ块、Ⅱ块混掺污水进行33 ℃恒温静沉室内实验。将混掺污水分为1 000 mL的若干份，放入烧杯中，烧杯放入恒温水浴锅中，温度设定为33 ℃。恒温静沉前先取样化验水中悬浮物含量作为初始值，此后每隔4 h 取烧杯中层污水化验悬浮物含量，后期可适当延长时间至12 h取样一次，对不同时间静沉后的污水进行检测，分析水质变化情况（图7）。

由图7 可知：见剂初期，配伍性较好的时候，混掺水中悬浮物含量随着沉降时间延长而降低；后期随着见剂浓度升高，Ⅰ块、Ⅱ块污水配伍性变差，混掺后随着沉降时间延长，生成新的悬浮物，造成水质变差，处理难度增加[7]。

图7 混掺水恒温静沉悬浮物变化曲线Fig.7 Variation curve of suspended solids in mixed water under constant temperature and static precipitation

对不同见剂阶段Ⅰ块、Ⅱ块混掺污水进行33 ℃恒温静沉室内实验，以及对不同时间静沉后的污水进行检测，分析水质变化情况（图8）。

由图8 可知，不同见剂阶段混掺水恒温静沉后，含油量会随着沉降时间延长而降低。但由于含剂浓度增加，黏度增加，见剂升高后静沉后含油量高于低见剂阶段，说明配伍性对水中含油量变化的影响程度较小，对水中悬浮物含量影响程度较大[8]。

图8 混掺水恒温静沉含油变化曲线Fig.8 Oil content change curve of mixed water under constant temperature static precipitation

对Ⅰ块、Ⅱ块污水按不同比例混掺后进行恒温静沉，随着沉降时间延长，从静沉前后水样颜色对比可知，无论以哪种比例混合，静沉中水中油分离上浮，水样变得相对澄清（图9、图10）。

图9 Ⅰ块、Ⅱ块不同比例混掺污水静沉0 hFig.9 Static sedimentation for 0 hour with different proportions of mixed sewage in Block Ⅰand Block Ⅱ

图10 Ⅰ块、Ⅱ块不同比例混掺污水静沉24 hFig.10 Static sedimentation for 24 hours with different proportions of mixed sewage in Block Ⅰand Block Ⅱ

综上所述，随着三元开发阶段的不断深入，伴随着采出水含剂浓度升高，配伍性呈现“先好、后差、再向好”的特性变化规律，这是因为三元区块的开发往往交替进行，两个区块未见剂时或见剂初期，区块的污水水质都为水驱污水或低含聚污水，水质接近配伍性好。而一个区块进入三元主段塞后其污水水质变为三元污水，见剂后水中悬浮物含量随沉降时间增加而增加，同时污水乳化程度不断增加，沉降分离难度增加[9]。另一个区块由于未注剂或见剂较低，水质仍为水驱污水或低含聚污水，不同水质污水混掺后水质相差较大，配伍性变差。当两个区块均进入三元段塞后，区块污水的水质均变为三元水质，水质再一次接近，因此混掺后配伍性较好，具体数据如表2、表3所示。

表2 某三元驱区块开发阶段Tab.2 Development stage of a ASP flooding block

表3 某三元驱配伍性规律分析Tab.3 Analysis of compatibility law of a ASP flooding

3 改善配伍性室内实验

针对采出水性质的变化，通过室内实验研究化学法改善配伍性措施。将采用200 mg/L的水质稳定剂以及250 mg/L的碱剂投加到三元污水中，三元污水中碳酸盐过饱和而且由于硅元素含量高，硅酸盐也过饱和，从中析出大量硅酸及非晶质SiO2混合碳酸盐颗粒物等新生机械杂质，造成沉降后悬浮物含量不降反升，通过投加碱剂抑制硅酸过饱和，投加水质稳定剂控制因投加碱剂造成的碱土金属碳酸盐过饱和量增大问题。与未投加药剂的污水进行对比，恒温静沉16h后，投加药剂的污水中悬浮物含量明显降低（表4），说明药剂能够有效应对配伍性差造成悬浮物升高的问题[10]。

表4 化学法改善配伍性室内实验效果Tab.4 Laboratory test results of chemical method to improve compatibility

4 结论及建议

（1）三元开发采用错峰方式进行，可以降低污水含聚浓度，但由于不同区块注入时间不同，采出水性质不同，会造成混掺后配伍性不好的问题，影响处理效果。

（2）不同区块采出污水中的表面活性剂浓度、pH 值、黏度及硅离子浓度含量差异越小配伍性越好，反之则配伍性越差。

（3）由于配伍性主要影响水中悬浮物含量，室内实验研究表明，可以通过投加碱剂及水质稳定剂的方式来改善污水配伍性。