雙河油田污水催化脫硫配聚現(xiàn)場試驗(yàn)

盧衛(wèi)蕓

中國石化河南石油工程設(shè)計(jì)有限公司

雙河油田污水催化脫硫配聚現(xiàn)場試驗(yàn)

盧衛(wèi)蕓

中國石化河南石油工程設(shè)計(jì)有限公司

目前國內(nèi)主要還是采用清水配置聚合物溶液或母液，這需要消耗大量的清水資源。河南雙河油田通過脫出S2-來解決聚合物溶液的黏度降低問題。前期實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，通過改進(jìn)的催化脫硫工藝，進(jìn)口濃度為30 mg/L的S2-曝氣30 min后濃度可以降低至0.2 mg/L。采用催化脫硫工藝處理雙河污水，曝氣時(shí)間為30 min，將處理后的污水用作聚合物母液配制及母液稀釋，現(xiàn)場試驗(yàn)證明該方案可行且效果較好。以深度脫硫后的污水配制母液并稀釋得到的聚合物溶液其黏度高達(dá)48.1 mPa·s，較現(xiàn)有工藝黏度可提高24.9%。該方案每年可節(jié)約成本1 245.1萬元，取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

雙河油田；污水；催化脫硫工藝；聚合物溶液；母液；現(xiàn)場試驗(yàn)

聚合物三次采油技術(shù)已在我國中后期開發(fā)的油田得到了大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。河南油田的三采原油產(chǎn)量逐年提高，目前已達(dá)46×104t/a，占河南油田總產(chǎn)量的26%，其中雙河油田三采原油產(chǎn)量已達(dá)25×104t/a，占雙河油田原油產(chǎn)量的46%。但目前國內(nèi)主要還是采用清水配置聚合物溶液或母液，需要消耗大量的清水資源。另一方面，油田生產(chǎn)又會(huì)產(chǎn)生大量的污水，環(huán)境污染嚴(yán)峻的形勢，嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)的出臺(tái)，致使污水的排放壓力日益增大[1]。目前雙河油田采用清水配制聚合物母液，然后用污水稀釋得到注聚溶液，日需清水量3 700 m3，同時(shí)又有6 100 m3/d剩余污水需要外排。若能采用污水配制聚合物母液，不僅能節(jié)約大量清水，解決注采不平衡問題，而且有利于環(huán)境保護(hù)。因此，探討深度處理油田污水配聚工藝技術(shù)具有重要的作用與意義。

1 催化脫硫工藝

大量的現(xiàn)場試驗(yàn)及文獻(xiàn)報(bào)道表明，采用污水配注以后，污水中含有的化學(xué)組分對(duì)聚丙烯酰胺分子的降解有一定的促進(jìn)作用，導(dǎo)致聚合物溶液在配制和注入過程中黏度損失嚴(yán)重，控制流度能力變差，從而限制了聚合物驅(qū)油技術(shù)在部分油藏條件下的推廣應(yīng)用。雙河聯(lián)合站凈化含油污水中的陽離子和硫化物對(duì)聚合物溶液黏度的降黏比率如圖1所示。由圖1可以看出，污水中金屬陽離子對(duì)聚合物黏度降低的貢獻(xiàn)率達(dá)到60%，目前去除Na+、K+主要采用水脫鹽處理技術(shù)（如電滲析、反滲透、電解法、超過濾和微孔膜過濾等），存在工程建設(shè)投資大、對(duì)入口水質(zhì)要求高及再生成本較高等問題。同時(shí)可以發(fā)現(xiàn)原性物質(zhì)（S2-）對(duì)聚合物溶液降黏的影響占比可以達(dá)到40%，因此，可以通過脫出S2-來解決聚合物溶液的黏度降低問題。前期實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，通過改進(jìn)的催化脫硫工藝，進(jìn)口濃度為30 mg/L的S2-曝氣30 min后濃度可以降低至0.2 mg/L。采用催化脫硫工藝處理雙河污水，曝氣時(shí)間為30 min，處理后的污水用于聚合物母液配制及母液稀釋，現(xiàn)場試驗(yàn)證明該方案可行且效果較好。催化脫硫主要是通過在催化脫硫塔中添加氧化催化劑，在較溫和的條件下，高效氧化污水中S2-為硫單質(zhì)，并且能夠提高氧氣利用率，增大水氣比，降低能耗。

圖1 陽離子和硫化物對(duì)聚合物溶液黏度降黏比率

2 深度脫硫污水配聚現(xiàn)場試驗(yàn)

為了考察脫硫污水對(duì)注聚液黏度的影響，選取不同脫硫程度的污水進(jìn)行了現(xiàn)場試驗(yàn)，圖2為催化脫硫的中試流程。該裝置的處理量為5 000 m3/d，運(yùn)行水氣比（污水∶空氣）為1∶1.2，經(jīng)過一周的連續(xù)監(jiān)測表明，曝氣時(shí)間分別為10、20和30 min時(shí)，污水的平均S2-含量分別小于5、1.5和0.5 mg/L[2]。

圖2 催化除硫中試流程

將上述處理過的污水用于現(xiàn)場配聚試驗(yàn)，具體試驗(yàn)結(jié)果見表1。由表1可知，含硫0.5 mg/L的除硫水用于配制母液并稀釋，與清水母液、未除硫污水稀釋相比，初始黏度提高24.9%；清水母液，含硫0.5 mg/L的除硫污水稀釋，與清水母液、未除硫污水稀釋相比，初始黏度提高63.1%；含硫1.5 mg/L的除硫水用于配制母液并稀釋，與清水母液、未除硫污水稀釋相比，初始黏度提高15%；清水母液，含硫1.5 mg/L的除硫污水稀釋，與清水母液、未除硫污水稀釋相比，初始黏度提高49%；含硫5 mg/L的除硫水用于配制母液并稀釋，與清水母液、未除硫污水稀釋相比，初始黏度提高19.2%；含硫5 mg/L的除硫水稀釋清水母液，與清水母液、未脫硫污水稀釋相比，初始黏度提高10.6%。

表1 不同脫硫程度污水配聚液黏度數(shù)據(jù)

3 效益分析

（1）直接經(jīng)濟(jì)效益。與現(xiàn)有以清水配置母液，污水直接稀釋的工藝相比，若采用脫硫污水配母液，脫硫污水稀釋的配注方式，可有效降低成本費(fèi)用[3]。據(jù)計(jì)算，年可節(jié)約清水費(fèi)用411.9萬元，剩余污水處理費(fèi)用384.9萬元，排污費(fèi)39.2萬元，干粉用量及費(fèi)用841.4萬元。去除污水脫硫處理成本費(fèi)用432.3萬元，每年可節(jié)約成本費(fèi)用約1 245.1萬元。

（2）間接經(jīng)濟(jì)效益。由于用油田產(chǎn)出的含油污水配制聚合物溶液與油藏的配伍性較好，使得聚合物溶液在油藏內(nèi)的黏度保留率較高，這對(duì)提高油田采收率、增加原油產(chǎn)量也是有利的因素。同時(shí)利用污水配聚，節(jié)約了清水資源，減少了污水外排，避免了環(huán)境污染問題。因此其間接經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益都是巨大的。

[1]丁慧．油田含聚污水的資源化利用[J]．油氣田地面工程，2013，32（6）：20-22.

[2]馬自俊，史列軍．聚合物驅(qū)采出液分析與利用研究[J]．油田化學(xué)，1997，14（3）：243-247.

[3]張世東．喇嘛甸油田二類油層污水注聚試驗(yàn)研究[J]．石油地質(zhì)與工程，2010，24（3）：130-131.

（欄目主持 楊軍）

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2015-03-12