專利名稱：一種油藏注入水配制聚合物驅(qū)油的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在高溫(80°C以上)油藏用處理后的高礦化度以上) 油藏注入水配制聚合物驅(qū)油的方法。
背景技術(shù)：
聚合物驅(qū)油技術(shù)在中國(guó)陸上各油田已經(jīng)獲得工業(yè)化應(yīng)用推廣，聚合物驅(qū)最初應(yīng)用階段，在油藏溫度相對(duì)較低，使用清水配制中，低分子量聚合物，使聚合物溶液保持較高的黏度，因此聚合物驅(qū)取得了明顯的增油降水效果，提高原油采收率在10%左右。近年隨著不斷開發(fā)出耐溫抗鹽型等其他功能聚合物，以及聚合物驅(qū)油技術(shù)的不斷成熟。同時(shí)為了節(jié)約清水資源，在清水相對(duì)匱乏的油田，用清水配制高濃度的聚合物溶液，用注入污水稀釋高濃度聚合物溶液達(dá)到所需要的聚合物濃度。在油藏溫度70°c以下開展聚合物驅(qū)，可以有效地防止污水中的活性物質(zhì)對(duì)聚合物的氧化降解，保證聚合物溶液的黏度。聚合物氧化降解的機(jī)理主要是在高溫高礦化度下，污水中還原性物質(zhì)和細(xì)菌等誘導(dǎo)聚合物發(fā)生自由基氧化反應(yīng)，使聚合物變成更小的分子，降低聚合物溶液的黏度?，F(xiàn)在也有的油田直接用注入污水配制聚合物驅(qū)油，但是一般是在油藏溫度低，污水中礦化度和活性成分較低的情況下進(jìn)行。高溫高鹽污水聚合物驅(qū)，是指油藏溫度70°C以上，配制聚合物的注入污水礦化度大于 10000mg/L以上。在高溫情況下，用未處理過的注入污水，配制目前油田大規(guī)模使用的聚合物，是達(dá)不到聚合物驅(qū)要求的各項(xiàng)性能指標(biāo)。因此在高溫高鹽油藏下，用含有高活性污水開展聚合物驅(qū)，首先是解決污水處理的問題，其次是選擇耐溫抗鹽的聚合物問題。大港南部油田原油可采儲(chǔ)量占全油田近1/3。由于地層結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，油藏溫度大部分都在80°C以上，地層水礦化度在2X 104mg/L以上，由于以往耐溫抗鹽型聚合物產(chǎn)品的缺乏和聚合物驅(qū)技術(shù)的限制，一直未研究出適合于該油田的聚合物體系開展聚合物驅(qū)。近年隨著人們對(duì)聚合物驅(qū)機(jī)理更深入的認(rèn)識(shí)，聚合物驅(qū)油技術(shù)的改善，以及耐溫抗鹽類聚合物工業(yè)化產(chǎn)品的不斷出現(xiàn)，以及對(duì)南部油田地質(zhì)條件、油、水性質(zhì)進(jìn)一步分析，研究出適合高溫高鹽油藏用處理后注入污水配制聚合物的驅(qū)油體系。擬在王官屯油田的官80區(qū)塊開展聚合物驅(qū)試注或先導(dǎo)性礦場(chǎng)試驗(yàn)。中國(guó)陸上油田除大慶油田以外，其他油田都有部分屬于高溫高鹽油藏。經(jīng)過幾十年的水驅(qū)開發(fā)，目前大部分油田的開發(fā)已經(jīng)進(jìn)入中高含水階段。油田面臨著水驅(qū)采油速度減慢，生產(chǎn)成本逐漸升高，原油采收率降低的難題。在這些油田開展聚合物驅(qū)，是提高原油采收率的一項(xiàng)重要措施。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是用處理后的注入水配制功能型聚合物溶液，用以解決油田用清水配制聚合物，水資源短缺的問題，用處理后注入污水配制聚合物驅(qū)油體系的各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到或超過用清水配制聚合物的性能指標(biāo)。本發(fā)明是在開展分析聚合物驅(qū)試驗(yàn)區(qū)塊注入污水的組成基礎(chǔ)上，研究出污水中主要成分(活性物質(zhì))對(duì)聚合物降解的程度，從而明確污水配制聚合物對(duì)溶液黏度的影響因素，建立注入污水配制聚合物的污水處理指標(biāo)。設(shè)計(jì)的污水處理工藝流程是在處理系統(tǒng)封閉和氮?dú)獗Ｗo(hù)下，采用高錳酸鉀氧化法結(jié)合錳砂除鐵的污水處理工藝，達(dá)到降低注入水氧的含量，去除注入污水中還原性物質(zhì)和細(xì)菌，使注入污水達(dá)到配制聚合物溶液的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。 通過引入評(píng)價(jià)聚合物溶液拉伸黏度測(cè)試方法，更好的表征出聚合物溶液的黏度和粘彈性。 在保持聚合物驅(qū)油效率不變的情況下，研究出的聚合物驅(qū)油體系性能穩(wěn)定，聚合物用量少， 解決了高溫高鹽油藏污水聚合物驅(qū)，注入污水處理和聚合物選擇的兩個(gè)問題。(1)注入污水組成與處理標(biāo)準(zhǔn)。注入污水組成如下(mg/L) :K++Na+ (7774)， Ca2++Mg2+ (358)，Cr (12275)，SO, (12)，HCOf (671)，S2- (7. 5)，F(xiàn)e2++Fe3+ (0. 6)，溶解氧(0. 3)， 總礦化度(21090)；腐生菌(10個(gè)/ml)，硫酸鹽還原菌(1000個(gè)/ml)，鐵細(xì)菌(150個(gè)/ml)； 酚類(0.17)。在高溫條件下，用注入污水配制聚合物，主要影響聚合物降解的因素是溫度， 還原性物質(zhì)，氧氣和細(xì)菌。在這樣條件下，聚合物分子發(fā)生自由基氧化反應(yīng)，使聚合物分子變小，黏度迅速降低。污水中總的礦化度和Ca2++Mg2+的對(duì)聚合物溶液性能的影響已經(jīng)變成次要地位了。通過上述各種成分對(duì)聚合物溶液黏度的影響程度的研究，制定出對(duì)注入污水配制聚合物溶液的污水處理水質(zhì)指標(biāo)，總鐵含量小于0. lmg/L(Fe2++Fe3+)；氧含量小于 0. lmg/L ；S2_離子含量小于0. 5mg/L ；三種細(xì)菌含量每種小于10個(gè)/ml ；有機(jī)酚含量小于 0. 05mg/L。(2)油田注入污水處理原理和氧化處理工藝過程。油田注入污水是指采出液經(jīng)過油水分離后，達(dá)到一定水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的污水，有時(shí)為了補(bǔ)充水量，再向污水中加入一定量的清水。整個(gè)注入污水氧化處理過程由8部分組成1)去除注入水中乳化的原油油滴，使原油含量小于10mg/L。2)去除注入水中懸浮固體顆粒和乳化的油滴，分別懸浮固體顆粒達(dá)到15mg/L以下，油含量小于5mg/L。3)過濾，使懸浮固體顆粒含量在2_5mg/L。4)高錳酸鉀氧化，用量在5-20mg/L，用此污水配制濃度為1500mg/L的聚合物溶液，加入聚合物攪拌時(shí)間2小時(shí)。高錳酸鉀氧化除鐵，硫等活性物質(zhì)原理3Fe2++Mn04>5HC03>2H20 = Mn02+3Fe (OH) 3+5C02E0 總=1· 16 (V)2Mn04>3S2>4H20 = 2Mn02+3S+80rE0i6= 1. 06 (V)5)利用天然錳砂濾料(l-3mm)催化過濾除去剩余(Fe2++Fe3+)，S2_和水中氧，同時(shí)把反應(yīng)過量的高錳酸鉀和錳砂反應(yīng)過濾除去，濾除反應(yīng)后的物質(zhì)，錳砂層對(duì)水中鐵質(zhì)起著兩方面的作用a.催化作用，加速水中二價(jià)鐵轉(zhuǎn)化為三價(jià)鐵；b.截留分離作用；作用原理是3Mn02+A — MnO. Mn2O7 ； 4Fe2++Mn0. Mn207+2H20 — 4Fe3++3Mn02+40!T。6)高錳酸鉀監(jiān)測(cè)，因?yàn)楦咤i酸鉀具有強(qiáng)氧化性，表2是用蒸餾水和在蒸餾水中加入不同濃度高錳酸鉀氧化劑后配制不同濃度聚合物溶液，研究水中殘留氧化劑對(duì)聚合物溶液粘度的影響。可見高錳酸鉀氧化劑濃度在低于5mg/L時(shí)對(duì)聚合物溶液黏度影響較小。7)去除過濾的氫氧化鐵和硫等雜質(zhì)。8)紫外光殺菌過程。殺菌隔板間安裝多排紫外光燈管，紫外光輻射強(qiáng)度 5-10Χ104μ W/cm2。
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(3)選取聚合物驅(qū)注入處理后的污水配制濃度為1500mg/L的聚合物溶液。1)本發(fā)明方法可以有效處理注入污水中還原性活性物質(zhì)及細(xì)菌類，處理后水質(zhì)指標(biāo)達(dá)到配制聚合物溶液進(jìn)行聚合物驅(qū)的要求。油田注入水是采出液經(jīng)過一系列油水分離后達(dá)到注入水標(biāo)準(zhǔn)的污水。由于水驅(qū)過程中進(jìn)入地層的注入水與地層中原始地層水混合及與氣體、原油接觸，有無機(jī)離子和極性有機(jī)化合物溶解到水中。采出液在油-水分離過程中加入破乳劑、殺菌劑等處理劑，使分離的污水成分變的很復(fù)雜。水中高含量鹽和活性物質(zhì)對(duì)聚合物降解產(chǎn)生嚴(yán)重影響，尤其是在高溫條件下，降解更快，溶液黏度降低的更低。用處理后的注入污水配制的聚合物溶液黏度得到很大的提高，在提高相同聚合物驅(qū)采收率下，減少了聚合物的用量。2)本發(fā)明方法投入的化學(xué)藥劑量少，氧化強(qiáng)度適中，反應(yīng)條件溫和，比以前注入污水用的暴氧除鐵法，去除污水中二價(jià)硫，二價(jià)鐵和酚等活性物質(zhì)的效率高；發(fā)揮錳砂在殘余氧下與活性物質(zhì)的作用，以及錳砂與過量的高錳酸鉀作用，降低了高錳酸鉀與聚合物反應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)，在常溫常壓下進(jìn)行，運(yùn)行費(fèi)用低，設(shè)備簡(jiǎn)單。3)本發(fā)明方法中的紫外光除菌效率高，注入污水中硫酸鹽還原菌，腐生菌及鐵細(xì)菌在處理后水中殘余量低于10個(gè)/ml。設(shè)備簡(jiǎn)單，運(yùn)行費(fèi)用低。4)本發(fā)明方法中采用拉伸流變?cè)u(píng)價(jià)聚合物的粘彈性。隨著不同功能聚合物的開發(fā)，以及對(duì)聚合物驅(qū)機(jī)理的深入認(rèn)識(shí)。聚合物驅(qū)可以提高微觀驅(qū)油效率，聚合物溶液的粘彈性對(duì)驅(qū)油起著重要的作用，評(píng)價(jià)聚合物溶液時(shí)引入粘彈性的測(cè)量，能更好反映聚合物的驅(qū)油性能。5)本發(fā)明方法為油田中后期開發(fā)，在高溫高鹽油藏，清水相對(duì)匱乏，用注入污水進(jìn)行聚合物驅(qū)提供了一種可行的技術(shù)，同時(shí)節(jié)約了清水資源。


圖1三種聚合物溶液黏度與溫度關(guān)系曲線(1500mg/L)圖2濃度為1500mg/L的三種聚合物拉伸黏度與應(yīng)變關(guān)系圖3高錳酸鉀氧化注入污水處理流程圖
具體實(shí)施例方式所用設(shè)備除油旋流器；核桃殼過濾器；一級(jí)纖維球過濾罐；高錳酸鉀氧化罐；催化過濾罐；過濾罐；紫外光殺菌器均為大連化學(xué)物理研究所制造。油田注入污水處理原理和氧化處理工藝過程，整個(gè)注入污水氧化處理過程由8部分組成1)除油旋流器，是進(jìn)一步去除注入水中乳化的原油油滴，使原油含量小于IOmg/ L02)核桃殼過濾器，去除注入水中懸浮固體顆粒和乳化的油滴，分別懸浮固體顆粒達(dá)到15mg/L以下，油含量小于5mg/L。3) 一級(jí)纖維球過濾，懸浮固體顆粒含量在2_5mg/L。4)高錳酸鉀氧化，用量在5_20mg/L，(Fe2++Fe3+)含量、S2_離子含量、有機(jī)酚含量出口檢測(cè)接近零。用此出口污水配制濃度為1500mg/L的聚合物溶液，加入聚合物攪拌時(shí)間2小時(shí)，并在此后一個(gè)月內(nèi)持續(xù)在常溫下進(jìn)行粘度測(cè)量，結(jié)果見表1和表3 可見在高錳酸鉀
用量在5mg/L時(shí)，就有比較好增加聚合物溶液黏度的效果。 表1溶液中加入不同濃度KMnO4后對(duì)聚合物溶液粘度的影響
權(quán)利要求
1.一種油藏注入水配制聚合物驅(qū)油的方法，其特征在于由處理后注入污水和聚合物構(gòu)成聚合物驅(qū)油劑1)處理后注入污水配制聚合物體系的水質(zhì)指標(biāo)，總鐵含量小于0.lmg/L(Fe2++Fe3+)； 氧含量小于0. lmg/L ；S2_離子含量小于0. 5mg/L ；腐生菌，硫酸鹽還原菌，鐵細(xì)菌三種細(xì)菌含量每種小于10個(gè)/ml ；有機(jī)酚含量小于0. 05mg/L ；2)在80°C條件下，聚合物濃度為1500mg/L注入油藏驅(qū)油。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油藏注入水配制聚合物驅(qū)油的方法，其特征在于注入污水經(jīng)過如下處理1)去除注入污水中乳化的原油油滴，使原油含量<10mg/L;2)去除注入污水中懸浮固體顆粒和乳化的油滴，懸浮固體顆粒<15mg/L，油含量彡 5mg/L ；3)過濾，懸浮固體顆粒含量在2-5mg/L；4)用高錳酸鉀氧化，高錳酸鉀用量在5-20mg/L(Fe2++Fe3+)含量；用此污水配制濃度為 1500mg/L的聚合物溶液，加入聚合物攪拌時(shí)間2小時(shí)；5)利用天然錳砂濾料(l-3mm)，催化過濾去除剩余的(Fe2++Fe3+)，S2_和水中氧，同時(shí)把反應(yīng)過量的高錳酸鉀和錳砂反應(yīng)過濾除去，濾除反應(yīng)后的物質(zhì)；6)控制高錳酸鉀氧化劑濃度<5mg/L ；7)過濾水，去除過濾的氫氧化鐵和硫雜質(zhì)；8)紫外光殺菌過程，殺菌隔板間安裝多排紫外光燈管，紫外光輻射強(qiáng)度5-10X IO4 μ W/2cm ο
全文摘要
本發(fā)明涉及一種油藏注入水配制聚合物驅(qū)油的方法；處理后注入污水配制聚合物體系的水質(zhì)指標(biāo)，總鐵含量小于0.1mg/L(Fe2++Fe3+)；氧含量小于0.1mg/L；S2-離子含量小于0.5mg/L；三種細(xì)菌含量每種小于10個(gè)/ml；有機(jī)酚含量小于0.05mg/L；在80℃條件下，聚合物濃度為1500mg/L注入油藏驅(qū)油；本方法為油田中后期開發(fā)，在高溫高鹽油藏，清水相對(duì)匱乏，用注入污水進(jìn)行聚合物驅(qū)提供了一種可行的技術(shù)，同時(shí)節(jié)約了清水資源。
文檔編號(hào)C02F1/72GK102372381SQ20101025267
公開日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2010年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月12日
發(fā)明者倪方天, 史明義, 孫向琴, 張景春, 張 杰, 李道山, 程麗晶, 趙丕蘭 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣股份有限公司