聚合物驅采油污水處理技術(shù)研究進(jìn)展

聚合物驅是一種相當新的提高原油采收率的工藝方法，“八五”期間被列為國家科技攻關(guān)項目。自“九五”之后，聚合物驅油開(kāi)采面積及產(chǎn)量不斷增加，在保證我國油田原油穩產(chǎn)中發(fā)揮著(zhù)不可替代的重要作用[1]，但是，隨著(zhù)聚合物驅?xiě)�用規模的擴大，采出廢水的處理難度增加了。與注水驅采油廢水的水質(zhì)條件相比，聚合物驅采油廢水中不僅含油量高，而且含有大量的聚合物。聚合物的存在增加了水相的粘度，使水相攜油能力增強，同時(shí)也增加了油水分離的難度[2]。而且利用水驅常規污水處理工藝處理含聚污水難以達到回注原地層的水質(zhì)要求，所以需要大量低礦化度的清水用來(lái)配制聚合物驅溶液，從而也使原注水-污水系統平衡被破壞。因此，含聚污水的處理已經(jīng)成為油田含油污水處理的重要課題之一。本文從聚合物對含油污水處理的影響、處理工藝、混凝藥劑研究等方面對含聚污水的研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述。

1聚合物對含油污水處理的影響

聚合物驅采油污水與水驅采油污水的最大差別是其中含有聚合物。由于聚合物的存在，使得這種污水具有一些獨特的性質(zhì)。在聚合物采出水中聚合物的質(zhì)量濃度小于600mg/L，相對分子質(zhì)量為200－500萬(wàn)[3-4]。聚合物對含油污水處理的影響主要體現在：

①采出水中含有聚合物，會(huì )使含油污水的粘度增加。45℃時(shí)水驅采出水的粘度一般為0.6mPa·s，而聚合物驅采出水的粘度隨聚合物含量的增加而增加，一般為0.8－1.lmPa·s；粘度的增加會(huì )增大水中膠體顆粒的穩定性，使污水處理所需的自然沉降時(shí)間增長(cháng)。

②采出水的油珠變小了。粒徑測試發(fā)現聚合物采出水中油珠粒徑小于10μm的占90%以上，油珠粒徑中值為3～5μm；微觀(guān)測試結果表明聚合物使油水界面水膜強度增大[5]，界面電荷增強，導致采出水中小油珠穩定地存在于水體中。因而增加了處理難度，使處理后的污水中油含量較高。

③由于陰離子型聚合物的存在，嚴重干擾了絮凝劑的使用效果，使絮凝作用變差，大大增加了藥劑的用量。同時(shí)，處理后的水質(zhì)達不到原有水質(zhì)標準，油含量、懸浮固體含量嚴重超標。

④由于聚合物吸附性較強，攜帶的泥沙量較大，大大縮短了反沖洗周期，增加了反沖洗的工作量。同時(shí)由于泥沙量增大，要求處理各工藝環(huán)節排泥設施必須得當，必要時(shí)需增加污泥處理環(huán)節。

2聚合物污水處理工藝

目前典型的含聚污水處理工藝流程有兩種：一種是兩級沉降、二次壓力過(guò)濾的處理工藝；另一種是兩級沉降、一次壓力過(guò)濾的處理工藝。兩級沉降。一次壓力過(guò)濾的處理工藝，即是在兩級沉降、二次壓力過(guò)濾處理工藝的基礎上減掉二次過(guò)濾的環(huán)節[6]。如果用此工藝來(lái)處理聚合物采出水，一方面將增加沉降時(shí)間、降低過(guò)濾器濾速，從而增大地面構筑物規模，加大基礎設施投資，另一方面，聚合物還會(huì )干擾絮凝劑的使用效果，使處理后的水質(zhì)達不到原有水質(zhì)標準，油含量、懸浮固體含量嚴重超標[7]，因此有必要針對聚合物采出水的特點(diǎn)研究高效的油水分離工藝。

文獻[8]針對油田含油污水，研制開(kāi)發(fā)出新型橫向流除油器。該設備由聚結板區和分離板區構成。水流在設備內沿水平方向ｚ動(dòng)，油垂直向上移動(dòng)，泥垂直向下滑動(dòng)，處理后水質(zhì)不會(huì )產(chǎn)生二次污染等問(wèn)題。利用單體橫向流除油器在聚合物驅現場(chǎng)進(jìn)行試驗，設備的處理量為15mw，有效停留時(shí)間20min，污水中聚合物質(zhì)量濃度為380～420mgh，試驗結果表明，設備進(jìn)口含油量變化較大（640.9～8220mall），但除油率均在89.55%以上，最高達94.65%，出口含油量最低達66.96mg/L。

邱輝、班輝[9]的研究比較了2臺橫向流除油器并聯(lián)、串聯(lián)或單獨使用，再加上兩次壓力濾罐的組合工藝處理含聚污水的除油效果。結果表明，無(wú)論2臺橫向流除油器如何組合或單獨使用，該工藝均可以使聚合物的質(zhì)量濃度為200mg/L的含聚污水達到回注水質(zhì)的要求，其中濾罐在該工藝中起著(zhù)至關(guān)重要的作用。但該工藝對于聚合物濃度更大、粘度更大的含聚污水是否有效，濾罐的處理效果是否能長(cháng)期保持還需要進(jìn)一步的研究。

蔣明虎[10]側通過(guò)改進(jìn)旋流器的結構，以使高含聚污水在水力旋流器內的運動(dòng)速度加大，從而達到油水高效分離的目的。該設計對高含聚污水的水力旋流分離器現場(chǎng)分離效率達到85%以上。

夏福軍[11]等人研究了利用水力族流器簡(jiǎn)化聚合物驅含油污水處理工藝的問(wèn)題。其工業(yè)實(shí)驗流程為：原水首先經(jīng)水力族流器進(jìn)行油水分離，然后再進(jìn)行兩級壓力過(guò)濾。含油污水聚合物的質(zhì)量濃度為337～623mg/L，污水粘度為0971～2.340mPa·s，污水含油量不大于2000mg/L，污水溫度為43℃。處理后水質(zhì)各項指標達到了大慶石油管理局企業(yè)標準Q/DQI127～1998中滲透層注水水質(zhì)指標表（含油量小于15mg/L，懸浮固體含量小于5mg/L，懸浮物粒徑中值小于3pm）�？梢砸运�力旋流器代替現有的自然沉降罐等重力沉降分離設備，改變沉降時(shí)間長(cháng)、占地面積大的現狀，從而降低了工程的投資。

橫向流除油器和水力旋流器雖然對于處理含聚污水具有一定的效果，但是由于這兩種設備都是物理分離設備，對于聚合物采油污水這樣復雜的體系，要想達到良好的分離效果，還要配合使用相應的化學(xué)絮凝劑才能達到理想的分離效果。

陳雷、祁佩時(shí)[12]等人采用的處理流程為：原水首先經(jīng)聚結反應器使原油顆粒分布狀況變得易于重力分離，然后再進(jìn)行沉降，再經(jīng)過(guò)兩級過(guò)濾處理。作者還指出，親油性聚結填料的除油效果要好于疏油性填料，水溫與聚結負荷對除油效率有較大影響。他們的結論是實(shí)驗室研究成果，有待工業(yè)性現場(chǎng)試驗進(jìn)一步檢驗。

陳紹炳[13]等通過(guò)進(jìn)行恒溫靜止分層實(shí)驗和動(dòng)態(tài)脫水模擬實(shí)驗，證明沉降時(shí)間、破乳劑用量、沉降溫度、聚合物濃度等對采出水沉降過(guò)程中油水分離效果均有影響，而如果在油水分離過(guò)程中加人親油性填料，則可明顯改善油水分離后油和污水的質(zhì)量，這與陳雷的結果是一致的。

此外，文獻[14]報道，利用射流氣浮機處理含聚污水，可以使含油量為300mg/L的污水經(jīng)浮選、過(guò)濾后水質(zhì)達到回注的要求。該工藝的原理是，利用射流泵在射流器前后產(chǎn)生負壓，吸氣后產(chǎn)生微細泡，微細泡攜帶油滴、懸浮物上浮至水面，達到凈化水的目的。但由于該工藝使污水完全充氧，后續工藝必須配套脫氧工序，所以這種工藝不能起到簡(jiǎn)化流程的作用。

可見(jiàn)，針對目前使用處理工藝的不足，人們研究了各種簡(jiǎn)化流程和提高處理效果的設備和工藝。但這些處理技術(shù)由于對聚合物去除率較低，處理后的污水含有大量的聚合物，所以不能回注到低滲透地層。含聚污水處理工藝今后的研究方向是使處理后的污水能用于配制聚合物回用，從而實(shí)現含聚污水利用的良性循環(huán)。

3混凝藥劑研究

所有采出水處理新工藝開(kāi)發(fā)中，最為簡(jiǎn)便的方法是，在現有的工藝系統的基礎上，研究出針對聚合物污水的高效絮凝劑，從而可以避免耗費大量資金籌建新的處理站或增設新的處理設備，目前在這方面已有一些進(jìn)展。

鄧述波[15]引等通過(guò)篩選復配得到的招凝劑XN98，該絮凝劑由無(wú)機絮凝劑和有機陽(yáng)離子絮凝劑組成，主要成分為無(wú)機絮凝劑，其作用是電性中和，使膠體脫穩，而其中少量的有機陽(yáng)離子絮凝劑則起到電性中和及絮凝架橋的雙重作用，使絮團緊密結合。室內試驗表明該絮凝劑處理聚合物驅污水效果優(yōu)于PAC，現場(chǎng)試驗結果表明絮凝劑N98用量為50mg/L時(shí)，處理后水質(zhì)達到中高滲透層含聚合物污水注水水質(zhì)控制指標當絮凝劑XN98的用量達到200mg/L時(shí)處理后出水達到低滲透層含聚合物污水水質(zhì)控制指標。

李大鵬［16］認為聚鋁和硫酸鋁混凝處理含聚污水的機理為：HPAM在羥基鋁離子的橋聯(lián)作用下，形成具有空間網(wǎng)狀結構的沉淀物而被去除，采出水粘度降低。其中聚鋁能將
500mg/LHPAM的污水降低到0.43mg/L。針對聚合物采油污水粘度高、乳化穩定性強的特性，研制出新型藥劑改性聚合氯化鋁（HPAC），通過(guò)其強化混凝作用，將破乳、凝聚和降低粘度3個(gè)作用過(guò)程有機地結合起來(lái)，提高了油水的分離質(zhì)量和除油效率；處理后油的去除率可達99.9%以上，殘余油的質(zhì)量濃度小于10
mg/L，可滿(mǎn)足油田回注水預處理的要求［17］。

李桂華［18］等研制的絮凝劑LN—A由無(wú)機高分子和有機低分子共聚物組成，對聚合物采出水中的懸浮物和殘余油有高效脫穩、強絮凝及破乳能力，用于大慶采油二廠(chǎng)的聚合物驅采出水處理，出水懸浮物和殘余油滿(mǎn)足回用水標準。

以上開(kāi)發(fā)出的新型絮凝劑均是針對陰離子型PAM的特點(diǎn)來(lái)設計的，且大多是對無(wú)機陽(yáng)離子絮凝劑的改性或是復配的結果，有機高分子絮凝劑雖然絮凝效果好，但由于價(jià)格較高，應用受到限制�？梢�(jiàn)對于絮凝法處理合聚污水的研究方向是研制高效低價(jià)的陽(yáng)離子絮凝劑。

4結論

綜上所述，為更好利用聚合物驅采出水，平衡采油過(guò)程中注水-污水系統的矛盾，以后還需繼續針對含聚合物污水的特點(diǎn)，研制高效的油水分離工藝，進(jìn)一步簡(jiǎn)化處理工藝流程。研究聚合物驅采出水經(jīng)過(guò)降礦化度處理，達到配制聚合物回注原地層的可行性，從根本上解決注水-污水系統的矛盾；另一方面，為緩解現有矛盾，有必要研制切實(shí)可行的處理含聚污水的工藝，為含聚污水達標排放做好技術(shù)準備。

參考文獻：
[1]同案問(wèn).論我國的三次采油技術(shù)[J].油氣采收率技術(shù)，1998，5（4）：1—7.
[2]董化，馮濤.聚合物驅原油采出液破乳劑的研制［J］.油氣田地面工程，1998，（5）：29－31.
[3]王啟民.聚合物驅油技術(shù)的實(shí)踐與認識[J].大慶石油地質(zhì)與開(kāi)發(fā)，1999，18（4）：l－5.
[4]Taylor，KC,RABurke.Developmentofaflowinjection
analysis　methodforthedeterminationofacrylamidecopolymersin
brines[J].JournalofpetroleumScienceand
engineering,1998，21　(2)：129—139.
[5]鄧述波，周撫生，陳忠喜.聚丙烯酸胺對聚合物驅含油污水中油珠沉降分離的影響[J].環(huán)境科學(xué)，2002，23（2）：69－72
[6]張偉，徐文杰，蘆維年，等.聚合物驅采出水的處理和利用[J].石油規劃設計，2000，1l（3）：13－15.
[7]喬玉芬.含油污水處理及注水系統綜合治理建議[J].石油規劃設計，1998，9（2）：l－4.
[8]陳忠喜，鄧述波，夏福軍.橫向流除油器處理油田含油污水的研究[J].工業(yè)水處理，2001，21（1）：31－33.
[9]邱輝，班輝.含聚污水處理組合工藝運行方式研究[J].油氣田地面工程，2001，20（4）：26－27。
[10]］蔣明虎.注漿果出水脫油用水力旋流器機理及試驗研究[J].石油機械，1998，26（8）：14－16.
[11]夏福軍，鄧述彼，張寶良.水力旋流器處理聚合物驅含油污水的研究[J].工業(yè)水處理，2002，22（2）：14－16.
[12]陳雷，祁佩時(shí)，曹振坤.聚合物驅采油廢水處理工藝的試驗研究[J].哈爾濱建筑大學(xué)學(xué)報，1999，32（6）：117－120.
[13]陳紹炳，李學(xué)軍，張樹(shù)平，等.聚合物聚采出波游離水沉降脫除試驗[J].油氣田地面工程，1997.16（2）：16－18.
[14]余慶東.射流氣浮機處理油田含出污水[J].國外油田工程，2001，17（6）：50—50.
[15]鄧述波，郭春縣，陳忠喜.絮凝劑XN98處理油田聚合物驅含油廢水[J].油氣田環(huán)境保護.2001，11（l）：21－23.
[16]李大鵬，樊慶鋅，周定，等.鋁鹽混凝劑去除水溶液中HPAM的機理研究[J].環(huán)境化學(xué)，197，16（6）：552－559.
[17]李大鵬，樊慶鋅，周定.油田聚合物采油廢水混凝處理方法的試驗研究[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2000，20（增刊）：64－67.
[18]李桂華，張大自.絮聯(lián)沉降法處理系合物驅采出水[J].遼寧城鄉環(huán)境科技，2000，20（1）：27－30.來(lái)源：谷騰水網(wǎng)