三元污水不同見劑階段配伍性變化規(guī)律分析

任冬玨 姜雨華 趙杰

1大慶油田責(zé)任有限公司第四采油廠

2中國石油華北石油管理局有限公司河北儲(chǔ)氣庫分公司

由于注入三元?jiǎng)r(shí)間不同，某三元驅(qū)Ⅰ、Ⅱ塊污水性質(zhì)不同，因此A轉(zhuǎn)油放水站外輸水與B轉(zhuǎn)油放水站外輸水不配伍，造成下游三元污水站沉降罐進(jìn)水中硅酸和堿土金屬碳酸鹽過飽和，從中析出大量硅酸、非晶質(zhì)二氧化硅和堿土金屬碳酸鹽微粒，增加了采出水中懸浮固體的去除難度，同時(shí)造成過濾罐篩管結(jié)垢堵塞，影響處理效果。

1 不同見劑階段配伍性變化規(guī)律

通過室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，研究某三元驅(qū)Ⅰ塊、Ⅱ塊不同見劑階段的配伍性。定期取樣對(duì)兩個(gè)區(qū)塊的污水采用不同混摻比例混摻，混摻的比例根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際比例進(jìn)行確定?；?yàn)分析兩種污水及其混摻后懸浮物變化情況，與理論計(jì)算值進(jìn)行對(duì)比，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1。若混摻后污水水質(zhì)相比理論值偏差較大，說明配伍性不好[1]。

表1 某三元驅(qū)不同見劑階段Ⅰ、Ⅱ塊污水配伍性統(tǒng)計(jì)分析Tab.1 Statistical analysis of compatibility of sewage in Block Ⅰand BlockⅡat different reagent discovery stages of ASP flooding

同時(shí)對(duì)某三元驅(qū)Ⅰ、Ⅱ塊污水性質(zhì)進(jìn)行分析。由于注入三元?jiǎng)r(shí)間不同，Ⅰ塊污水三元含劑逐漸上升，而Ⅱ塊污水仍處于低含劑階段，因此兩種污水配伍性逐漸變差，混摻后懸浮物含量實(shí)際值明顯高于理論值。

1.1 段懸浮物偏差絕對(duì)值與含聚濃度關(guān)系

不同見劑階段Ⅰ塊、Ⅱ塊污水含聚濃度與混摻后污水懸浮物含量偏差百分比絕對(duì)值如圖1 所示。由圖1可知，隨著兩個(gè)區(qū)塊含聚濃度差值增大，偏差值百分比絕對(duì)值也相應(yīng)增大。后期隨著Ⅱ塊見劑濃度升高，兩個(gè)區(qū)塊污水水質(zhì)趨同，兩個(gè)區(qū)塊含聚濃度差值減小，偏差值百分比絕對(duì)值逐漸減小，配伍性向好[2]。

圖1 不同見劑階段偏差絕對(duì)值與含聚濃度關(guān)系曲線Fig.1 Curve of relation between absolute value of deviation and concentration of polymer at different reagent discavery stages

1.2 含劑濃度及Si4+濃度變化關(guān)系

對(duì)比不同見劑階段某三元驅(qū)Ⅰ、Ⅱ塊污水的表活劑濃度、pH值[3]、由于某三元驅(qū)Ⅰ、Ⅱ塊注入三元?jiǎng)r(shí)間的差異，兩區(qū)塊表面活性劑濃度、pH 值在一段時(shí)間內(nèi)含量差異較大，隨著Ⅱ塊逐步受效，兩區(qū)塊化學(xué)劑含量差異逐步縮?。▓D2）。說明不同見劑階段的三元污水配伍性與水中化學(xué)劑濃度密切相關(guān)[4]。

圖2 不同見劑階段Ⅰ塊、Ⅱ塊表面活性劑濃度、pH值關(guān)系曲線Fig.2 Statistical analysis of compatibility of sewage in Block Ⅰ and Block Ⅱ at different reagent discovery stages of ASP flooding

同時(shí)對(duì)不同見劑階段某三元驅(qū)Ⅰ、Ⅱ塊污水的黏度、Si4+進(jìn)行對(duì)比可以看出，其變化趨勢(shì)與含聚濃度變化趨勢(shì)基本一致[5]（圖3）。

圖3 不同見劑階段Ⅰ塊、Ⅱ塊黏度、Si4+濃度關(guān)系曲線Fig.3 Relation curve between viscosity and silicon ion concentration in Block Ⅰand Block Ⅱat different reagent discovery stages

1.3 懸浮物偏差絕對(duì)值與離子濃度關(guān)系

對(duì)不同見劑階段Ⅰ塊、Ⅱ塊污水中的氫氧根、CO32-、HCO3-以及Ca2+、Mg2+濃度進(jìn)行分析（圖4、圖5、圖6）。

圖4 不同見劑階段偏差絕對(duì)值與OH-、CO32-濃度關(guān)系曲線Fig.4 Relation curve between absolute value of deviation and the concentration of hydroxide and carbonate in different reagent discovery stages

圖5 不同見劑階段偏差絕對(duì)值與HCO3-濃度關(guān)系曲線Fig.5 Relation curve between absolute value of deviation and bicarbonate concentration in different reagent cliscovery stages

圖6 不同見劑階段偏差絕對(duì)值與Ca2+、Mg2+濃度關(guān)系曲線Fig.6 Relation curve between absolute value of deviation and concentration of calcium and magnesium ions in different reagent discovery stages

從離子濃度與偏差絕對(duì)值的關(guān)系可以看出，由于污水性質(zhì)不同，Ⅰ塊污水中CO32-濃度高于Ⅱ塊污水，而Ⅱ塊污水中的Ca2+、Mg2+濃度高于Ⅰ塊污水，兩種污水混摻后Ca2+、Mg2+與CO32-生成不溶于水的沉淀，造成污水中懸浮物含量升高，配伍性變差，后期由于兩種水中的Ca2+、Mg2+濃度逐漸下降趨近于零，CO32-濃度逐漸上升，混摻后不溶于水的沉淀物生成量降低，配伍性向好[6]。

2 配伍性對(duì)水質(zhì)的影響

對(duì)不同見劑階段Ⅰ塊、Ⅱ塊混摻污水進(jìn)行33 ℃恒溫靜沉室內(nèi)實(shí)驗(yàn)。將混摻污水分為1 000 mL的若干份，放入燒杯中，燒杯放入恒溫水浴鍋中，溫度設(shè)定為33 ℃。恒溫靜沉前先取樣化驗(yàn)水中懸浮物含量作為初始值，此后每隔4 h 取燒杯中層污水化驗(yàn)懸浮物含量，后期可適當(dāng)延長(zhǎng)時(shí)間至12 h取樣一次，對(duì)不同時(shí)間靜沉后的污水進(jìn)行檢測(cè)，分析水質(zhì)變化情況（圖7）。

由圖7 可知：見劑初期，配伍性較好的時(shí)候，混摻水中懸浮物含量隨著沉降時(shí)間延長(zhǎng)而降低；后期隨著見劑濃度升高，Ⅰ塊、Ⅱ塊污水配伍性變差，混摻后隨著沉降時(shí)間延長(zhǎng)，生成新的懸浮物，造成水質(zhì)變差，處理難度增加[7]。

圖7 混摻水恒溫靜沉懸浮物變化曲線Fig.7 Variation curve of suspended solids in mixed water under constant temperature and static precipitation

對(duì)不同見劑階段Ⅰ塊、Ⅱ塊混摻污水進(jìn)行33 ℃恒溫靜沉室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，以及對(duì)不同時(shí)間靜沉后的污水進(jìn)行檢測(cè)，分析水質(zhì)變化情況（圖8）。

由圖8 可知，不同見劑階段混摻水恒溫靜沉后，含油量會(huì)隨著沉降時(shí)間延長(zhǎng)而降低。但由于含劑濃度增加，黏度增加，見劑升高后靜沉后含油量高于低見劑階段，說明配伍性對(duì)水中含油量變化的影響程度較小，對(duì)水中懸浮物含量影響程度較大[8]。

圖8 混摻水恒溫靜沉含油變化曲線Fig.8 Oil content change curve of mixed water under constant temperature static precipitation

對(duì)Ⅰ塊、Ⅱ塊污水按不同比例混摻后進(jìn)行恒溫靜沉，隨著沉降時(shí)間延長(zhǎng)，從靜沉前后水樣顏色對(duì)比可知，無論以哪種比例混合，靜沉中水中油分離上浮，水樣變得相對(duì)澄清（圖9、圖10）。

圖9 Ⅰ塊、Ⅱ塊不同比例混摻污水靜沉0 hFig.9 Static sedimentation for 0 hour with different proportions of mixed sewage in Block Ⅰand Block Ⅱ

圖10 Ⅰ塊、Ⅱ塊不同比例混摻污水靜沉24 hFig.10 Static sedimentation for 24 hours with different proportions of mixed sewage in Block Ⅰand Block Ⅱ

綜上所述，隨著三元開發(fā)階段的不斷深入，伴隨著采出水含劑濃度升高，配伍性呈現(xiàn)“先好、后差、再向好”的特性變化規(guī)律，這是因?yàn)槿獏^(qū)塊的開發(fā)往往交替進(jìn)行，兩個(gè)區(qū)塊未見劑時(shí)或見劑初期，區(qū)塊的污水水質(zhì)都為水驅(qū)污水或低含聚污水，水質(zhì)接近配伍性好。而一個(gè)區(qū)塊進(jìn)入三元主段塞后其污水水質(zhì)變?yōu)槿鬯?，見劑后水中懸浮物含量隨沉降時(shí)間增加而增加，同時(shí)污水乳化程度不斷增加，沉降分離難度增加[9]。另一個(gè)區(qū)塊由于未注劑或見劑較低，水質(zhì)仍為水驅(qū)污水或低含聚污水，不同水質(zhì)污水混摻后水質(zhì)相差較大，配伍性變差。當(dāng)兩個(gè)區(qū)塊均進(jìn)入三元段塞后，區(qū)塊污水的水質(zhì)均變?yōu)槿|(zhì)，水質(zhì)再一次接近，因此混摻后配伍性較好，具體數(shù)據(jù)如表2、表3所示。

表2 某三元驅(qū)區(qū)塊開發(fā)階段Tab.2 Development stage of a ASP flooding block

表3 某三元驅(qū)配伍性規(guī)律分析Tab.3 Analysis of compatibility law of a ASP flooding

3 改善配伍性室內(nèi)實(shí)驗(yàn)

針對(duì)采出水性質(zhì)的變化，通過室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究化學(xué)法改善配伍性措施。將采用200 mg/L的水質(zhì)穩(wěn)定劑以及250 mg/L的堿劑投加到三元污水中，三元污水中碳酸鹽過飽和而且由于硅元素含量高，硅酸鹽也過飽和，從中析出大量硅酸及非晶質(zhì)SiO2混合碳酸鹽顆粒物等新生機(jī)械雜質(zhì)，造成沉降后懸浮物含量不降反升，通過投加堿劑抑制硅酸過飽和，投加水質(zhì)穩(wěn)定劑控制因投加堿劑造成的堿土金屬碳酸鹽過飽和量增大問題。與未投加藥劑的污水進(jìn)行對(duì)比，恒溫靜沉16h后，投加藥劑的污水中懸浮物含量明顯降低（表4），說明藥劑能夠有效應(yīng)對(duì)配伍性差造成懸浮物升高的問題[10]。

表4 化學(xué)法改善配伍性室內(nèi)實(shí)驗(yàn)效果Tab.4 Laboratory test results of chemical method to improve compatibility

4 結(jié)論及建議

（1）三元開發(fā)采用錯(cuò)峰方式進(jìn)行，可以降低污水含聚濃度，但由于不同區(qū)塊注入時(shí)間不同，采出水性質(zhì)不同，會(huì)造成混摻后配伍性不好的問題，影響處理效果。

（2）不同區(qū)塊采出污水中的表面活性劑濃度、pH 值、黏度及硅離子濃度含量差異越小配伍性越好，反之則配伍性越差。

（3）由于配伍性主要影響水中懸浮物含量，室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究表明，可以通過投加堿劑及水質(zhì)穩(wěn)定劑的方式來改善污水配伍性。