《油田三次採油配製聚合物溶液用污水的處理方法》是中國石油大港油田油氣勘探開發技術研究中心於2004年9月13日申請的發明專利，該專利申請號為200410071931，公布號為CN1587099，專利公布日為2005年3月2日，發明人是狄連成、何鮮、倪方天、楊懷軍、趙丕蘭等。該發明屬於一種提高油田採收率技術，特別是涉及一種利用油田產出污水替代清水配製聚合物的油田三次採油配製聚合物溶液用污水的處理方法。
《油田三次採油配製聚合物溶液用污水的處理方法》方法是：首先將新鮮污水通過瀑氧池瀑氧，使用空氣壓縮機通過罐底向污水中大量充氣；再將充氣瀑氧的污水通過過濾裝置除去三價鐵離子或其它有害的二價金屬離子，污水中的三價鐵離子以氫氧化鐵形式通過錳砂過濾罐被過濾掉；最後將過濾後的污水再通過除氧裝置處理。可採用該發明處理後的污水直接配製聚合物溶液，注入地下油層中驅油。其溶液粘度，比清水配製普通聚合物溶液在地層中的粘度高。不但可提高採收率，且可合理利用油田產出污水避免因污水帶來的環保污染問題，節約了污水處理費用，也解決了2004年9月之前中國多數油田淡水資源嚴重短缺的問題。
2010年11月15日，《油田三次採油配製聚合物溶液用污水的處理方法》獲得第十二屆中國專利獎優秀獎。
（概述圖為《油田三次採油配製聚合物溶液用污水的處理方法》的摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：油田三次採油配製聚合物溶液用污水的處理方法
- 公布號：CN1587099
- 公布日：2005年3月2日
- 申請號：200410071931
- 申請日：2004年9月13日
- 申請人：中國石油大港油田油氣勘探開發技術研究中心
- 地址：天津市大港油田三號院
- 發明人：狄連成、何鮮、倪方天、楊懷軍、趙丕蘭、閻雲貴、張傑
- 代理機構：天津市鼎和專利商標代理有限公司
- 代理人：李榕年
- Int.Cl.：C02F1/72
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
中國絕大部分油藏屬陸相沉積，儲層非均質嚴重，注水開發後，由於注入水的指進嚴重，水驅波及效率低，開發效果差。根據原中國石油天然氣總公司開發局組織的對陸上已注水開發油田採收率標定的結果來看，採收率只有35％。在2004年9月之前中國後備資源十分緊缺的形勢下，如何儘可能的采出剩餘在地下的近三分之二的資源是擺在中國石油麵前的一個帶有戰略性的課題。自“七五”以來，經過十幾年的攻關研究，在中國形成了以清水聚合物驅為主導的提高採收率技術，聚合物驅區塊年產油量達到1000多萬噸，較水驅提高採收率8％以上，取得了明顯的效果。而中國多數油田由於淡水資源嚴重短缺，繼續套用已經成熟的清水聚合物驅技術提高油田採收率受到限制，油井產出的污水處理和排放也存在很大問題，而採用污水替代清水配製聚合物溶液所帶來的一個最嚴重的問題就是污水中各種複雜的化學組分對聚合物的降解，最主要的是污水中含有活性物質二價鐵離子（Fe）導致聚合物溶液粘度大幅度下降。簡單的污水瀑氧方法可以將二價鐵離子氧化為三價鐵離子，暫時緩解Fe對聚合物的降解，但地下油藏是一個高溫高壓的的還原環境，污水中的二價鐵離子氧化後，以三價鐵形式仍然留在污水中，注入到地下油藏中，在還原環境下又被還原成二價鐵離子，在油層中二次對聚合物產生降解（降低聚合物溶液的粘度），所以，油田產出污水嚴重製約了聚合物驅提高採收率技術的套用。
2004年9月之前油田產出污水中的活性物質含量為：二價鐵含量一般為：1-5毫克/升；硫化氫含量為1-2毫克/升和溶解氧含量為0。
發明內容
專利目的
《油田三次採油配製聚合物溶液用污水的處理方法》為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種為提高油田採收率利用油田產出污水替代清水配製聚合物的油田三次採油配製聚合物溶液用污水的處理方法。
技術方案
《油田三次採油配製聚合物溶液用污水的處理方法》主要包括以下步驟：
在常溫常壓條件下
第一步，將油田產出的新鮮污水通過瀑氧池瀑氧，二價鐵離子通過氧化轉變為三價鐵離子，同時污水中含有的硫化氫（H2S）被空氣置換帶走；
第二步，充氣瀑氧的污水再通過錳砂過濾罐過濾裝置，除去三價鐵離子（三價鐵離子以氫氧化鐵形式被過濾掉）；
第三步，過濾後的污水再通過除氧裝置除氧處理。
改善效果
《油田三次採油配製聚合物溶液用污水的處理方法》具有的優點和積極效果是：採用該工藝處理的污水，直接配製新型聚合物溶液，可得到較高的粘度：新鮮污水配製處理後污水配製；聚合物濃度1500毫克/升10～15毫帕·秒50～70毫帕·秒。
採用處理後污水配製聚合物溶液注入到地層中的溶液粘度，比用清水配製聚合物溶液在地層中的粘度高，原因是用處理後污水配製的聚合物溶液在地下油層中不在發生二次降解，而清水配製的聚合物溶液在地層中與污水接觸後又發生二次降解，造成粘度大幅度降低。所以，用處理後污水配製聚合物驅提高採收率的幅度比清水聚合物驅高3-5個百分點，室內實驗提高採收率達到17％以上。
以大港港東油田試驗區為例，在此區塊開展了處理後污水配製聚合物驅單井試注現場試驗。對港東注聚站原有工藝流程進行了最佳化改造。確定了瀑氧的技術路線。通過瀑氧可使聚合物溶液的粘度增加3倍以上。篩選的新型聚合物與港東新鮮污水的配伍性好，用瀑氧工藝處理後的污水直接配製1000毫克/升聚合物溶液，井口粘度已超過方案設計值，達到50毫帕以上。從2002年3月28日進行港東處理後污水配製聚合物單井試注試驗以來，注聚井8-25-2的油壓上升8.0兆帕，受益油井含水下降近10％。截至2004年6月底，井組累計增油5000多噸。套用該發明不但可以提高採收率，而且可以合理利用油田產出污水，避免因污水而帶來的環保問 題，也節約了污水處理費用，同時也解決了2004年9月之前中國多數油田淡水資源嚴重短缺的問題。
解決污水配製聚合物問題、確保聚合物在處理後污水中的粘度及穩定性，是一項關係到提高中國油田開發水平、穩定東部油田、確保可持續發展的重要課題，具有十分重要的現實意義和長遠戰略意義。中國有8億噸的地質儲量適合於開展聚合物驅或與聚合物體系有關的驅油方法，因此，該項技術的成功，具有非常廣闊的推廣前景。
權利要求
《油田三次採油配製聚合物溶液用污水的處理方法》主要包括以下步驟：
第一步，將油田產出的新鮮污水通過瀑氧池瀑氧；
第二步，充氣瀑氧的污水再通過錳砂過濾罐過濾裝置，除去三價鐵離子；
第三步，過濾後的污水再通過除氧裝置處理；
以上三個步驟的處理，均在常溫常壓條件下進行。
實施方式
《油田三次採油配製聚合物溶液用污水的處理方法》詳細說明如下：在常溫常壓條件下，
第一步；新鮮污水通過一個40立方米催化氧化罐，即使用空氣壓縮機通過罐底向污水中大量充空氣，使污水中的二價鐵離子氧化成三價鐵離子，同時污水中的其它活性物質也被氧化失活；污水中的硫化氫溶解氣被空氣帶走。鼓氣量：對於40立方米的催化氧化罐，其空氣充入量為1立方米/分鐘。
第二步：充氣瀑氧的污水通過過濾裝置除去三價鐵離子或其它有害的二價金屬離子（鈣離子Ca或鎂離子Mg），污水中三價鐵離子以氫氧化鐵（Fe（OH）3）形式通過催化氧化罐中的錳砂被過濾掉。所謂催化氧化罐是在過濾罐或充氣罐底鋪一層20-50公分厚的錳砂，以加速氧化反應。
第三步過濾後的污水再通過由氮氣發生器和輔助裝置組成的除氧裝置處理。
使用通過以上三個步驟處理後的污水，在污水配製聚合物驅油方法中，可直接配製新型聚合物TS-65型抗鹽聚合物；還可以套用於配製其它型號的抗鹽聚合物，如抗鹽聚合物KYPAM-2和締合聚合物AP-P4等。
整個工藝過程的原理是，第一步是先將二價鐵氧化為三價鐵同時形成氫氧化鐵（Fe（OH）3），有少量的Fe（OH）3已經被過濾掉。第二步，經第一步氧化處理的污水進入到第二道裝置，催化過濾裝置，含有Fe（OH）3物質的污水進入錳砂過濾罐進行過濾，變為無鐵含氧的污水；第三步除氧，經過氧化處理的污水含有一定量的溶 解氧，檢測含量在2毫克/升以上，採用除氧裝置進行除氧。輔助裝置將氮氣引入到污水中置換污水中的氧氣，從而達到除氧的目的。
處理後的污水可直接用於配製聚合物溶液，注入油層進行驅油。
處理後污水的基本指標是：總鐵含量＜0.2毫克/升；硫化氫含量為0：溶解氧含量＜0.3毫克/升。
用污水配製聚合物的粘度保留率在90％以上。
榮譽表彰
2010年11月15日，《油田三次採油配製聚合物溶液用污水的處理方法》獲得第十二屆中國專利獎優秀獎。
