聚合物对原油破乳脱水和污水处理影响的研究

易丽娜

（大庆市富杰化工有限公司，黑龙江 大庆 163000）

随着石油行业的迅速发展，聚合物的应用范围越来越广泛，不仅在人们的实际生活以及生产的过程中起着至关重要的作用，而且在科研中以及国防领域也在使用聚合物材，甚至已经超过了天然材料和很多金属材料的使用。目前各油田为了提高采收率，聚合物普遍用于调剖调驱作业中，所采用的聚合物由以前的聚丙烯酰胺逐渐向耐温型的功能聚合物转化，聚合物在地层降解后相对分子质量仍然比较大，给采出液的破乳脱水和污水处理带来不同程度的影响。同时油田的生产过程中采用了各种不同的增产措施，如酸化、压裂、封层补孔和打新井等，大量的化学药剂随着采出液进入集输系统，导致集输系统运行不稳定，针对不同因素造成的集输系统波动，为此需要采用不同的方法，而不是简单地归结于聚合物的影响，否则不仅无法有效解决现场开采过程中的问题，还会对生产效率和质量造成影响。本文对聚合物的概念以及分类进行了介绍，通过开展探究活动，证实聚合物对原油破乳脱水和污水处理具有一定的影响，并为此提出有效的处理措施，希望可以为现场生产提供有效的借鉴和指导。

1 聚合物的概念以及分类

1.1 聚合物的概念

单体在产生共价键的过程中与其他单体结合时，会形成更大的一种分子，这种分子被称为聚合物。

1.2 聚合物的分类

1.2.1 天然聚合物

天然聚合物为最常见的一种物质，蛋白质属于氨基酸聚合物，淀粉和纤维素都属于糖类的聚合物，也被称为生物高聚物[1]。这种具有天然特性的聚合物，具有可降解的特征，正因如此，它在使用的过程中就不会对所处的环境造成严重的威胁，但是当前天然聚合物种类比较少，存在应用局限性[2]。

1.2.2 合成聚合物

与天然聚合物相比，合成聚合物具有种类多样的特征，而且应用范围也非常广泛，使用情况也比较多，不受局限。在实际生活中，最常出现的聚合物为树脂、橡胶、聚苯乙烯等，这些都具有难降解的特性，所以在合成后，虽然可以为我们的生活提供一定的便利，但是在具体应用过程中会对周围环境造成染污，影响人们的生活质量。

2 试验方法与步骤

2.1 试验药品

油田某区块采出液；聚醚类破乳剂；聚小阳离子净水剂；油田现用二元复合驱聚合物（耐温聚合物，相对分子质量1900 万）。

2.2 试验仪器

乳化机；高速离心机；水浴锅。

2.3 试验步骤

2.3.1 聚合物配制

取1 L 地层水，配制质量分数为0.2%的耐温聚合物水溶液，加入到质量分数为0.1%的过硫酸铵，在90 ℃烘箱中降解24 h，用以模拟采出液中聚合物。

2.3.2 模拟地层采出液的配制

在地层水中分别加入2.3.1 中配制的聚合物水溶液，使地层水中聚合物的质量浓度分别为5、20、35、50、65、80、95、120 mg/L，将含不同质量浓度聚合物的地层水与同层位原油按照3∶7 的体积比制成油包水乳状液。

2.3.3 含聚合物污水的配制

在地层水中分别加入1.3.1 中配制的聚合物水溶液，使地层水中聚合物的质量浓度分别为5、20、35、50、65、80、95、120 mg/L。

2.3.4 脱水效果评价

按照SY/T 5280—2018《原油破乳剂通用技术条件》给出的方法评价含有不同浓度聚合物的乳状液脱水情况，并观察界面是否清晰，测定脱出污水含油。乳化油的使用量为100 mL，破乳剂质量浓度为50 mg/L，脱水温度为50 ℃。

2.3.5 污水处理效果评价

取1.3.3 中配制的含有不同浓度聚合物的污水，分别倒入100 mL 比色管中，置于40 ℃的恒温水浴中，保温15 min。加入50 mg/L 的净水剂，比色管轴向振荡50 次，在放入水浴中，恒温2 h，取比色管中部清液测定水含油、悬浮物。

2.4 结果与讨论

2.4.1 聚合物对原油脱水的影响

含有不同浓度的聚合物的原油乳状液在50 ℃、破乳剂添加质量浓度为50 mg/L 的条件下，脱水时间为1 h，分别记录了不同时间点的脱水量。

从表1 可以看出，随着乳状液中聚合物浓度的增加，原油脱水速度降低，随着脱水时间的延长，高聚合物含量的乳状液脱水量与低聚合物含量的乳状液脱水量差距逐渐缩小，在60 min 时，脱水量差距缩小至2 mL 以内，脱水率均在90%以上，能够达到行业标准SY/T 5280—2018《原油破乳剂通用技术条件》中规定的脱水率的要求[3-4]。说明在聚合物的质量浓度为300 mg/L 以内时，随着聚合物含量的升高，降低了原油脱水速度，但并不影响最终的脱水量，脱水率能够满足标准要求。

表1 不同浓度聚合物对原油脱水的影响

2.4.2 聚合物对污水处理的影响

含有不同浓度的聚合物的含油污水在40 ℃条件下，加入50 mg/L 的净水剂，静置2 h 后，分别取上层清液测定水含油、悬浮物和COD，测定结果见表2。

表2 不同浓度聚合物对污水处理的影响

从表2 中可以看出，在聚合物质量浓度在50 mg/L以下时，处理后的污水水含油和COD 均呈现出明显降低的趋势，主要是因为少量的聚合物在污水中起到了协助絮凝的作用，聚合物质量浓度在50 mg/L 以上时，随着聚合物含量的不断增加，处理后污水的含油量和COD 值均出现了明显的上升趋势，这就可以直接说明在聚合物质量浓度超过50 mg/L 的时候，聚合物对污水处理后的含油量、COD 有影响；随着污水中聚合物含量的增加对于污水处理后的悬浮物基本上是有利的[5-6]。

基于对污水的影响和保障用水的安全性，提出以下几点处理污水的方式方法：一是高渗透油藏采出水处理工艺。具体操作流程：两级沉降+缓冲罐+压力过滤罐+缓冲罐，两级沉降包括自然沉降和混凝沉降，采用这种工艺技术对污水进行处理，整体的含油量在20 mg/L 以内，悬浮固体质量浓度在10 mg/L 以内，粒径中值低于3 μm，硫酸盐的还原菌个数在25 个/mL 以内[7]；二是低渗透油藏采出水处理工艺。这种工作操作流程比较复杂，最常采用普通方式对污水进行处理，或者是采用两级过滤的方式。具体操作流程是：两级沉降+缓冲罐+过滤罐+过滤罐+过滤罐+缓冲罐，这种工艺与第一种工艺相比，就是多进行了两次过滤罐，这一点主要是为了避免因降低渗透率值导致其发生严重堵塞。采用此工艺对污水处理完成之后，其含油量降低到8 mg/L，悬浮固体质量浓度为3 mg/L，粒径中值低于2 μm，硫酸盐的还原菌个数不超过25 个/m；三是特低渗油藏污水处理工艺，流程为曝气沉降+涡凹气浮+流砂过滤+膜处理，即：曝气沉降罐+涡凹气浮机+缓冲罐+增压泵+流砂过滤罐+缓冲罐+增压泵+中空超滤膜装置，此工艺是目前效果最佳的一种，含油量、悬浮固体含量及粒径中值都明显降低[8]。

3 污水处理技术应用注意事项

3.1 经济性和可靠性

油田污水处理技术作为注水工艺的关键，该技术的应用就是为了更好地减轻用水污染度，控制操作成本，提高水资源的使用效率，真正实现经济效益和社会效益的最大化目标。为此，要想更好地降低水资源的污染率，还需要采取有效方式对实施成本进行合理化的控制，促使水资源的利用率得到显著的提高。为此，为了更好地实现此目标，一定要站在技术应用综合效果的角度上进行分析，注重该技术应用的经济性和可靠性的特征，同时还需要注重对技术处理情况和使用周期的分析，尽可能地保障技术使用过程中的经济性[9]。在实际应用过程中，结合油田污水内的成分、油田建设环境及工程情况做好对成本的分析，基于综合性的考虑，确保技术使用价值。

3.2 环保性和稳定性

污水处理技术不仅具有经济性、可靠性的特征，而且还具有环保性、稳定性，在应用过程中为了保障其特性能够被充分地发挥到最大，一定要重视相关事宜，油田企业需要从多个方面来加强对该技术使用和推广的控制，确保该技术价值得到充分的使用[10]。其一，做好对技术属性的分析，掌握该技术处理过程中产生污染的状态；其二，分析处理装置运行的状态，保障其运行的稳定性，另外，对单位时间内装置运行过程中所消耗的数据进行分析，结合分析情况对技术的应用情况和特征进行分析，准确评估该技术环保性和稳定性，可以降低技术应用过程中不良事件的发生，保障产品质量，避免安全事故的发生。

4 结语

本文针对油田含聚合物采出液的处理，设计了合理的试验方法，发现聚合物对原油脱水和污水处理存在不同程度的影响，即聚合物质量浓度在300 mg/L以下时，主要会对原油乳状液的脱水速度造成影响，最终对脱水量造成的影响并不大；含聚合物污水处理时，当聚合物质量浓度在50 mg/L 以下时，对污水处理不存在任何不良利影响，当聚合物质量浓度在50 mg/L以上时，主要影响处理后污水的水含油和COD 值，所以在使用时一定做到具体情况具体分析，采取合理措施加强管控和处理，降低其影响程度。