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1、1三元复合驱采出水絮凝物处理剂的应用艾广智 乔丽艳 薛强 张韶晖 赵凤玲 王钦福（大庆油田工程有限公司，黑龙江 大庆 163712）摘要：本文研究了三元复合驱采出水处理过程中产生的絮凝物的组成和结构，确定絮凝物的主要成分为采出水中的聚合物及表面活性剂等与清水剂作用产生的无定形凝胶；根据絮凝物的组成和结构，研制出了显著促进絮凝物脱水的絮凝物处理剂；在三元复合驱试验站开展了三元复合驱采出水处理过程中反冲洗排水投加复合清水剂产生的絮凝物处理现场试验，初始含水率 97%的絮凝物在处理剂加药量为 1.0%的情况下离心处理，残渣含水率可降至 73%。关键词：三元复合驱 采出水 絮凝物 处理剂1 概述在大庆
2、油田三元复合驱现场试验中，随着采出液中驱油剂及其作用产物含量不断增加，采出水中油珠和悬浮固体的稳定性大大增强。在高驱油剂含量强碱体系三元复合驱采出水和过滤器反冲洗排水处理现场试验中，为改善处理效果使用由 pH 调节剂、无机混凝剂、有机絮凝剂三种药剂组成的复合清水剂。投加大剂量清水剂后会形成大量絮凝物，这些絮凝物的体积相当于处理水体积的 10%左右。这些絮凝物含有大量水分，其含水率可高达 99%以上。三元复合驱采出水含有表面活性剂和聚合物，对粘土颗粒和岩屑等机械杂质的分散和携带能力增加，驱油剂中的碱可溶蚀地层物质，使采出水中含有不定型硅氧化物。粘土和不定型硅氧化物都具有较强的亲水性；采出水中含有
3、的聚丙烯酰胺为高分子聚电解质，除可用作驱油剂外，适度交联的聚丙烯酰胺还常用作吸水剂和保水剂，1 份聚丙烯酰胺吸水量可达约 1000 份；这些因素综合作用导致絮凝物稳定性的增高，使絮凝物脱水非常困难。室内实验表明，絮凝物经负压过滤处理，得到的具有一定强度的固形物含水率仍高达 90以上（见图 1） ；可见三元复合驱采出水处理过程中产生的絮凝物非常稳定，难以脱水处理。2图 1 絮凝物经负压过滤得到的固形物针对三元复合驱采出水处理过程中产生的絮凝物，在已建的三元复合驱采出液处理站中采用了絮凝物的离心浓缩工艺，其中两相离心机分离出的采出水返回水系统，浓缩后的絮凝物另行外运处理。在絮凝物离心处理的室内实验
4、中发现，由于絮凝物亲水性强，且絮凝物本身密度较低，在离心过程中絮凝物之间挤压力度不够，虽然有一部分水分被分离出去，但仍有相当部分水分在离心处理后残留在絮凝物残渣中，这样就降低了离心处理的效率，使处理效果变差。为了解决上述问题，提高三元复合驱采出水处理中产生的絮凝物处理效率，研究絮凝物处理用化学剂及其应用技术是十分必要的。2 絮凝物的组成和结构三元复合驱采出水中含有表面活性剂、碱和聚合物等驱油剂成分，在投加复合清水剂对三元复合驱采出水处理的过程中，清水剂中的 pH 调节剂与碱发生中和反应，使采出水的pH 值达到 7 左右；无机混凝剂与采出水中聚合物等反应生成细小的絮凝物；有机絮凝剂将这些絮凝物聚
5、集在一起形成颗粒较大的絮凝物。 在絮凝物生成过程中无机混凝剂、有机絮凝剂、采出水中的聚合物、表面活性剂发生交联等反应，形成絮凝物的主体，采出水中的原油、悬浮固体等在此过程中被絮凝物包裹，从水相中分离出来，水质得到很好的净化。根据清水剂作用原理，用化学法测定了絮凝物中的主要组成成分。3表 1 化学法测定絮凝物中各组分含量结果组分水分聚合物机械 杂质原油无机混 凝剂表面活 性剂有机絮 凝剂其它杂 质含量mg/kg-5342521839911935204129-含量%97.50.530.520.400.190.020.010.83从表 1 中可见，新生成的絮凝物中的主要成分有絮凝物凝胶、凝胶中包裹的
6、原油、固体杂质等；其中凝胶主要由聚合物、无机混凝剂、有机絮凝剂、表面活性剂等成分组成； 由于凝胶组分具有极强的亲水性，絮凝物凝胶中包含着大量水分。将新制取的絮凝物在电子显微镜下观察并拍照，见图 2。图 2 絮凝物扫描电镜照片从图 2 可见，絮凝物在微观上没有规则的形状，因此可以认为絮凝物主要由非晶质物质组成。从不同放大倍率的照片观察可见，新制取的絮凝物是由形状不规则的小颗粒随机连接形成近似条形的结构，再由这些条形结构随机连接形成不规则的三维网状结构。3 絮凝物处理剂的研制显微观察表明，絮凝物中含有大量的细小气泡，气泡的存在造成絮凝物整体密度降低，使絮凝物上浮至水面。脱除气泡可使絮凝物密度提高，
7、有可能改善絮凝物脱水效果。选择适当化学剂与絮凝物的主体凝胶分子反应，使凝胶分子链断裂，使凝胶的相对分子质量大大降低，有可能使凝胶的三维结构破坏；这样，絮凝物对水相的束缚能力将有可能降50030004低，从而加速絮凝物排水过程。依靠化学剂分子与絮凝物分子异号电荷之间的吸引力或化学剂的吸附架桥作用，有可能促进絮凝物凝胶的进一步聚结，促使水相从絮凝物中的分离加速。根据上述分析，从包括上述方法在内的多种角度进行研究，研制出一种改善絮凝物离心处理中脱水效果的有效化学剂 ST1001。4 絮凝物处理剂的现场应用为了验证絮凝物处理剂的实际使用效果，在大庆油田三元复合驱采出水处理试验站开展了现场试验。试验站采
8、用 2 台两相离心机对三元复合驱采出水处理中产生的絮凝物进行处理，每台离心机的处理能力为 10m3/h，接收处理水岗来水或反冲洗排水投加清水剂处理产生的絮凝物，絮凝物的含水率为 97%左右，为离心机供液的絮凝物提升泵排量为10m3/h。为保证离心机处于满负荷运行状态，试验中只在运行单台离心机时取样检测试验数据。试验流程见图 3。三元复合驱采出水处理系统产生的絮凝物采用离心脱水技术进行脱水处理，在离心机前加入絮凝物处理剂，处理剂与絮凝物充分混合后有效地加速絮凝物脱水的速度，最终降低絮凝物处理后的残渣含水率。试验中在絮凝物提升泵入口投加絮凝物处理剂，在其它试验条件不变，絮凝物处理剂相对于絮凝物的投
9、加量分别为 0.0、0.5%、1.0%、1.5%的条件下进行了试验。试验中对初始絮凝物含水率、处理后残渣含水率、离心机出水水质等进行了检测。试验结果见表 3和图 4。图 3 南五区试验站絮凝物处理试验示意图絮凝物絮凝物储槽储槽处理剂处理剂ST1001ST1001残渣外运 离心机出水去污水站来水5表 3 絮凝物处理现场试验数据加药量%絮凝物 含水率%残渣 含水率%脱水率%出水 含油量mg/L出水悬浮固 体含量mg/L97.2 92.0 71.3 34.8 47.4 97.0 91.0 72.2 32.0 46.0 0 97.3 91.8 69.5 31.0 48.3 平均平均97.297.2 9
10、1.691.6 71.071.0 32.632.6 47.247.2 97.1 81.9 86.2 33.9 44.3 97.1 83.4 84.9 34.2 56.1 0.5 97.3 84.3 84.1 30.7 51.3 平均平均97.297.2 83.283.2 85.185.1 32.932.9 50.650.6 97.4 73.2 90.7 28.7 49.5 97.1 72.7 90.8 36.2 50.6 1.0 96.9 73.8 90.5 28.4 46.5 平均平均97.197.1 73.273.2 90.790.7 31.131.1 48.948.9 96.8 64.9
11、 92.9 33.2 42.9 97.5 66.2 92.6 36.7 51.7 1.5 97.3 65.4 92.8 31.4 46.3 平均平均97.297.2 65.565.5 92.892.8 33.833.8 47.047.0 从表 3 中可见，试验中在不同的处理剂加药量下离心机出水的含油量为 31mg/L34 图 4 试验站絮凝物处理效果程初始絮凝物 空白离心残渣 投加 1%处理剂离心残渣6mg/L，悬浮固体含量为 47 mg/L51 mg/L，将离心机出水返回污水站来水汇管不会影响来水水质。絮凝物的初始含水率为 97.2%，在不投加絮凝物处理剂的情况下，经离心机处理，排出残渣的含
12、水率为 91.6%；投加絮凝物处理剂后，离心机排出残渣的含水率显著降低，离心机的脱水率显著提高，并且随着处理剂投加量的增加脱水效果进一步改善，当处理剂的投加量增加至 1.0%时，排出残渣的含水率为 73.2%；残渣的体积可较初始絮凝物显著降低，达到减量目的；当处理剂的投加量增加至 1.5%时，离心机的脱水率提高幅度不大，并且出现离心机出渣不畅，需人工疏通离心机出渣口的问题；因此，絮凝物处理剂的适宜加药量确定为 1.0%。5 结束语通过化学分析等可知，三元复合驱采出水处理中投加复合清水剂产生絮凝物的主要成分为水、聚合物、机械杂质、原油、无机混凝剂等，絮凝物主体结构是采出水中的阴离子型聚丙烯酰胺、表面活性剂与清水剂中无机混凝剂和有机絮凝剂反应生成的聚合物凝胶。根据絮凝物特点研制的絮凝物处理剂 ST1001，在加药量为 1.0%的情况下，初始含水率 97%的絮凝物经离心处理，残渣含水率可降至 73%，较好地改善了脱水效果。
