聚合物对污水中聚丙烯酰胺的去除效果研究

针对聚合物驱产出污水特性及处理困难的特点,分析了采用特种聚合物部分去除或消除污水中残余水解聚丙烯酰胺（HPAM）对其水质的影响,为解决聚驱污水处理问题提出了新思路。试验研究了不同类别及分子结构的聚合物对溶液或污水中HPAM的去除效果,发现非离子、两性离子、疏水改性阳离子聚合物对HPAM无去除作用,只有阳离子聚合物去除效果较好,其中尤以DMDAAC系列阳离子聚合物效果最优,而适当的分子量和阳离子化度以及气浮技术均可以进一步提高其对HPAM的去除率。证明利用特种聚合物去除污水中HPAM是可行的。     

华孚含聚污水化学处理技术在孤岛六联合站的应用

所报道的含聚污水处理技术,使用两种净水剂和孤岛六联合站的一级气浮-二级气浮-精细过滤系统,处理用于回注的含聚合物、高含油、高矿化度采油污水.在一级气浮前加入除油剂HF-SL-1,该剂含有效物＞15%,其主剂具有支链型嵌段结构,嵌段单元之一含CH2CH2(CH3),生产原料含-N (CH3)(C2H5)2基团,复配有其他聚合物,可快速破乳除油而不去除悬浮物.在二级气浮前加入脱稳絮凝剂FS-SL-2,该剂含有效物＞45%,由几种单剂组成,能通过改变HPAM的水溶性而使聚合物和悬浮固体构成的胶体失稳、絮凝并从污水中去除.2006年6～9月,在污水处理量480 m3/d的孤六联合站污水处理系统进行现场试验,HF-SL-1加量为80 mg/L,HF-SL-2加量为220 mg/L,结果如下:原水、一级气浮后、二级气浮后、过滤后污水含油量(mg/L)/去除率为:1975.2, 189.5/90.4%, 2.81/98.5%,1.50/46.6%;悬浮物含量(mg/L)/去除率为:310.00,93.34/69.9%,7.25/92.2%,1.25/82.8%;聚合物含量(mg/L)/去除率为:79.20,65.80/16.9%,3.50/94.7%,1.50/57.1%.一级气浮回收油可直接进入原油脱水系统,二级气浮浮渣含油1.32%,含水96.67%.图1表2参5.     

交联聚合物溶液的热氧降解研究

交联聚合物溶液(LPS)是一种对多孔介质具有特殊封堵性能的深部调剖剂,在油藏高温条件下,其稳定性对调剖效果具有重要影响.用黏度法、核孔膜过滤和动态光散射(DLS)法,对交联聚合物溶液的热氧降解稳定性和部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)热氧降解后与柠檬酸铝(AlCit)反应所形成的体系的封堵性能及降解机理进行了研究.结果表明,HPAM与交联剂AlCit反应形成的LPS的热稳定性较差,热氧降解作用会使LPS的封堵性变差,封堵能力减弱.HPAM稀溶液在90 ℃下降解不同时间后与AlCit反应,所形成的LPS封堵能力随降解时间的增加而减弱,最终不能对1.2 μm核孔膜形成有效封堵.LPS和HPAM热氧降解后形成的LPS的封堵性能下降的原因是热氧降解使得LPS中交联聚合物线团(LPC)尺寸和HPAM中高分子线团的尺寸变小.     

水溶性阳离子堵剂在聚合物驱油井中的应用

1.阳离子高分子化合物堵聚机理 阳离子聚合物为胜利油田钻井泥浆公司研制的高分子聚合物,具有遇水溶涨的特性,其中的阳离子高分子具有正电性的电化学性质,当水溶性阳离子高分子聚合物从油井注入到油层后,阳离子高分子溶液首先进入高渗透层和大孔道中,与滞留在油层中带负电性的聚合物(HPAM)阴离子相遇后,在静电吸引作用下,阴阳离子发生絮凝反应,生成不     

盐度对交联聚合物溶液性质的影响

采用核孔膜过滤和动态光散射手段，研究了盐度对部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)与柠檬酸铝(AlCit)交联反应过程的影响以及所形成的交联聚合物溶液线团(LPC)的大小。结果表明，HPAM与AlCit反应所形成的交联聚合物线团对1．2μm核孔膜的封堵程度与其反应时间有关。随着NaCl含量的增加，交联聚合物溶液(LPS)对1．2μm核孔膜的封堵程度先增加后下降，且存在一最佳值。HPAM与AlCit交联后形成的交联聚合物线团尺寸比相同条件下形成的HPAM线团尺寸小．并随着盐度的增加而减小。     

交联聚合物溶液的热稳定性

 采用黏度法、核孔膜过滤和动态光散射(DLS)法, 研究了高相对分子质量、低浓度的部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)与柠檬酸铝(AlCit)反应所形成的交联聚合物溶液(LPS)的热稳定性、HPAM降解后与AlCit反应所形成的体系的封堵性能及降解机理. 结果表明, 在较低温度下(40～60℃), HPAM与 AlCit反应所形成的LPS能够长时间地稳定存在, 对1.2μm的核孔膜有很好的封堵效果. 而在较高温度下(70～110℃), 所形成的LPS很快降解, 不能对核孔膜形成有效封堵; 温度越高, 降解速率越快, 对核孔膜的封堵性能越差. LPS高温降解后封堵性能下降的原因是LPS中交联聚合物线团(LPC)尺寸变小, 平均表观流体力学半径从降解前的292nm减小到39.9nm左右. HPAM高温降解后与AlCit反应所形成的交联体系不能对1.2μm的核孔膜产生有效封堵.     

孤东油田提高聚合物注入过程中黏度保留率的研究

针对聚合物注入过程中黏度保留率较低,考察了配制条件、注入泵剪切作用、管线长度、注入速度、污水中还原性物质、固体悬浮物、原油对HPAM溶液黏度损失的影响.结果表明,配制条件对HPAM溶液的黏度损失率为5.80％;注入泵剪切作用对HPAM溶液的黏度损失率为5.45％;管线长度和注入速度对HPAM黏度影响较小;污水对聚合物溶液黏度的影响最大,存放30 d,处理污水配制的聚合物溶液黏度保留率最高,黏度为16.7 mPa·s,未经处理污水配制的HPAM溶液黏度最低,为9.4 mPa·s.     

河南油田改善聚合物驱油效果的技术途径

河南油田为了提高聚合物驱油效果,采取了一系列技术措施。根据HPAM的M、分子线团回旋半径、储层渗透率、孔喉半径之间的关系及温度高于60℃时HPAM水解度增大的情况,在低温(50~60℃)高渗油藏如下三门油田使用M=1.9×107、水解度在25%~28%的HPAM;在高温(60~80℃)中渗油藏如双河油田使用M=1.5×107,水解度在15%~22%的HPAM;HPAM溶液用除氧清水或污水配制并在密闭条件下输送、注入。从1996年开始至今,已在10个区块实施聚合物驱,这10个区块产油量已占河南油田稀油产量的26.5%。报道了10个区块聚合物驱的基本参数。此外,还考察了耐热抗盐的丙烯酰胺共聚物PSR-6和PSR-8。用TSD=5 g/L的污水配制的HPAM(200、400 mg/L)/醛 多羟基化合物(150 mg/L)微凝胶,在75~105℃连续老化180天后,粘度(30℃、7.34s-1)保持在38.6~168 mPa.s,已在3个区块用于驱油,驱油效果优于HPAM。图1表4参17。     

稳定剂对交联聚合物线团形态的影响

采用扫描电镜(SEM)、X射线能谱法及低压差微孔滤膜法等手段，考察了低浓度下部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)与柠檬酸铝(AlCit)在60℃、m(HPAM)／m(Al^3 )=20、NaCl质量分数2000mg／kg、稳定剂存在下所形成的交联聚合物溶液(LPS)中交联聚合物线团(LPC)的微观形态及其封堵性能。结果表明，加入稳定剂的LPS体系中的基础粒子仍然是纳米尺寸的球形LPC，但稳定剂的种类会影响LPC的尺寸和聚集形态，并有助于改善其封堵效果。在SEM观测LPC形态实验中，在除尘与自然干燥条件下制作干片，同时为更好地观测LPC微观形态，在体系中加入少量NaCl。     

交联聚合物溶液与聚合物溶液的特性差异

采用光学显微摄影、动态光散射和核孔膜过滤等方法，研究了低浓度部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)与柠檬酸铝(AlCit)形成的交联聚合物溶液(LPS)中交联聚合物线团(LPC)的形态、尺寸、变形性等特性。结果表明，LPC与聚合物线团(PC)相比，在形态、尺寸、变形性能等方面存在明显差异。干燥后的LPS样品中，LPC为球形，PC的形状不清晰。低于某一临界质量浓度(0．200～0．300g／1)时，LPC尺寸略小于PC；高于此浓度后，LPC的尺寸始终大于PC。HPAM／AlCit交联体系的临界质量浓度(0．280g／1)略高于聚合物溶液的临界交叠质量浓度(0．250g／1)。由于分子内的交联作用，与PC相比，LPC的剪切变形能力和水化变形能力有限，LPC较强的抗剪切变形特性使其具有特殊的封堵多孔介质的能力。     

聚合物分子结构对聚合物抑制性的影响

对聚合物的分子量、分子链节中各种基团的比例及种类等结构因素对其抑制性的影响进行了研究。增大聚合物的分子量及分子链节中吸附基团的比例,有利于增强聚合物的抑制性。同时,引入有机阳离子基团,可显著增强聚合物的抑制性。     

聚合物驱项目注聚时机的技术评价

从聚合物驱驱油机理出发，运用技术经济评价原理，研究聚合物驱油田开发项目的注聚时机。对聚合物驱项目进行数值模拟时，认为若注聚有效期最后一年的产油量等于项目的经济极限产量，最后一年的含水率等于项目的经济极限含水率，则该项目选择的注聚时机最优，项目的提前采油量接近于零，驱油效果主要为项目的“新增”经济可采储量。     

聚合物驱后地下聚合物再利用技术室内试验研究

通过平板模型物模试验研究了聚合物驱后地下聚合物的再利用技术。从而得到聚合物驱后对地下聚合物溶液固定技术和絮凝技术效果的认识。研究表明,聚合物固定荆溶液对高质量浓度、高相对分子质量的HPAM的固定效果好．可用于对聚合物驱后未恢复水驱油藏的聚合物的固定;聚合物絮凝剂与低质量浓度HPAM发生絮凝,产生的絮凝体具有良好的封堵水驱后形成的大孔道的作用。物理模拟试验研究说明。聚合物驱后的聚合物固定剂技术。可以大大提高聚合物驱后水驱的波及系数。进而提高聚合物驱后的原油采收率;在此基础上再注入深部调剖剂。还能进一步提高原油采收率。聚合物驱后若地层中聚合物溶液部分被注入水稀释。采用聚合物再利用技术可以极大地提高聚合物驱后的原油采收率。     

梳形聚合物凝胶与普通聚合物凝胶性能对比

分别用梳形聚合物(M=2300×104)和普通聚合物(M=2200×104)配制梳形聚合物凝胶和普通聚合物凝胶,对比了两种凝胶的成胶特性、流变参数、微观结构和驱替效果。结果表明,两种凝胶的成胶间均为24 h,30℃下老化30 d后,普通聚合物凝胶和梳形聚合物凝胶的体积缩小率分别为1.2%和0.9%,热稳定性良好。成胶前,梳形聚合物凝胶的假塑性和增稠性高于普通聚合物凝胶;成胶后,梳形聚合物凝胶的弹性高于普通聚合物凝胶,且微观结构密实。岩心经梳形聚合物凝胶和普通聚合物凝胶封堵后,水驱采收率增幅分别为24.61%和21.64%,梳形聚合物凝胶的增油效果较好。     

砾岩油藏聚合物驱产聚浓度变化规律

新疆克拉玛依油田QD1区克拉玛依组下亚组砾岩油藏经历长期注水开发,储集层非均质性变强,裂缝和优势通道发育,后续聚合物驱过程中出现采出井产聚浓度高等问题,影响了聚合物驱效果。为认识砾岩油藏聚合物驱产聚浓度变化规律,以该区油藏储集层特征和流体为研究对象,采用生产动态分析、理论公式计算等多种技术手段,针对聚合物驱生产阶段划分、产聚浓度上升规律、产聚浓度界限图版和聚窜井治理压力下限等开展了研究。结果表明,砾岩油藏聚合物驱生产阶段可以划分为注聚初期、见效高峰期、见效后期和后续水驱4个阶段。见效高峰期一般为2~3 a,高峰期内最大产聚浓度为737.2 mg/L,最大相对产聚浓度不超过0.550,相对产聚浓度上升率不超过2.3;140 m和120 m井距相对产聚浓度上升率合理范围为2.3~6.0,对应相对产聚浓度为0.276~0.720,产聚浓度为414.0~1080.0 mg/L;优势通道、压裂裂缝和缝道共存3种聚窜类型井治理的压力下限标准分别是8.0 MPa,10.0 MPa和9.5 MPa.此研究成果对该区及同类型油藏聚合物驱生产动态调整和聚窜井分类治理具有借鉴意义。     

阳离子聚合物型絮凝剂处理含聚污水的研究

以污水中油滴的粒径和Zeta电位及污水的浊度、含油量、过滤性为考核参数,考察了污水类型、阳离子聚合物型絮凝剂含量、絮凝剂的阳离子度和分子结构对絮凝剂处理含聚污水和不含聚污水的影响。实验结果表明,随絮凝剂FO4800SH含量的增加,不含聚污水中油滴的粒径和污水的浊度呈先减小后增大的趋势,油滴的Zeta电位呈先增大后平稳的趋势;含聚污水中油滴的粒径略有减小,污水的浊度减小,油滴的Zeta电位为负值且变化程度小。絮凝剂的阳离子度越大,含聚污水中油滴的粒径、污水的浊度、含油量越小;当絮凝剂FO4240SH,FO4440SH,FO4800SH的质量浓度分别为300,300,200 mg/L时,含聚污水的过滤性最好。交联型絮凝剂和线型絮凝剂对含聚污水的处理效果相当,但含有交联型絮凝剂的含聚污水的过滤性较好。     

埕东油田聚驱过程聚合物黏度影响因素

目前国内大部分油田多采用清水配制聚合物母液,污水稀释聚合物的工艺,实现部分油田采出水的资源化利用。但在实际应用过程中,无论是聚合物驱还是复合驱,由于在注入体系中引入化学剂,同时大量的各类离子、悬浮物和细菌等以不同形态存在于污水中,会对以污水为主的聚合物溶液的黏度造成不同程度的影响。污水配注聚合物黏度保留率低,大大制约了聚合物效果的发挥,影响聚合物驱油技术的应用效果。研究发现,通过控制Fe2+、SRB、H2S的含量,可以有效地降低它们对聚合物溶液黏度的影响。     

等成本下聚合物及凝胶驱油效果

聚合物驱、凝胶驱是我国陆上油田最主要的两种驱油体系,为考察等成本条件下聚合物和凝胶驱的驱油效果,采用三联填砂岩心管,模拟了不同浓度的聚合物驱、凝胶驱及聚合物-凝胶组合驱的采收率增幅,以及聚合物-凝胶交替注入工艺对采收率增幅的影响。研究结果表明:对于较均质油藏,相同药剂成本的低浓度聚合物驱、高浓度聚合物驱、低浓度凝胶驱及聚合物-凝胶组合驱采收率增幅差异不明显,单纯高浓度凝胶驱采收率增幅略小;对于非均质油藏,等成本凝胶驱及凝胶-聚合物驱组合采收率增幅明显大于单纯的聚合物驱或凝胶驱,其中凝胶-聚合物组合驱采收率增幅最大。等成本的凝胶-聚合物组合驱交替注入对采收率增幅有显著影响,其中凝胶-聚合物组合驱4次交替注入采收率增幅最明显。图3表2参10     

阳离子聚合物对聚合物驱含油污水的处理研究

利用zeta电位、浊度、粒径、滤过时间等参数,考察了阳离子聚合物浓度、阳离子度和分子结构对聚驱油田含油污水处理效果的影响。结果表明:少量阳离子聚合物即使不含聚污水油滴zeta电位反转并稳定分散;残留的驱油用聚合物有助于油滴在污水中的稳定分散;处理后含聚污水的zeta电位、粒径增加幅度和浊度随阳离子聚合物用量、阳离子度的增大而减小;阳离子度≥15%的聚合物最佳用量随聚合物阳离子度增加而减小;交联型比线型阳离子聚合物具有更好的除油效果,处理后污水滤过时间更短。图5参8     

聚驱后注聚合物再利用剂的室内试验研究

数模研究结果表明，三采区块聚驱后，地层中仍残留有大量聚合物。通过室内试验，考察了不同类型聚合物再利用剂的悬浮性，优化选择了YG340-1作为再利用剂，同时考察了聚合物再利用剂YG340-1的封堵性能、注入时机及用量。试验结果表明，YG340-1聚合物再利用剂可与岩芯中残留聚合物絮凝，具有较好的调剖封堵效果，且聚驱后注入YG340-1越早越好，现场施工中，YG340-1含量以3％～5％为宜。