[发明专利]处理由使用聚合物的强化采油过程获得的采出水的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种对由强化采油过程获得的采出水进行处理的方法。

背景技术

由于第一次石油危机，在有限的情况下在工业上对强化采油进行了研究和应用。

其中的一个方法包括用聚合物增加注入到储油层中的水的粘度，以使得扩大波及区域(sweeping area)并平均增加10％的原油采收率。

典型的聚合物有时是多糖，但是更经常的是与丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸或者N-乙烯基吡咯烷酮中的任一个共聚的基于丙烯酰胺的聚合物(优选地至少10mol％)。

使用的通常的浓度在400ppm至8000ppm的范围。

一些情况使用更复杂的过程，使用表面活性剂(表面活性剂聚合物(Surfactant Polymer(SP))处理)或者碱/表面活性剂(碱表面活性剂聚合物(Alkali Surfactant Polymer(ASP))处理)的混合物，其能对油层中现存的油进行乳化，并平均增加采收20％的油。

碱试剂通常由一种或多种例如选自于碱金属或碱土金属的氢氧化物、碳酸盐、硼酸盐和偏硼酸盐的碱性试剂组成。优选地，使用氢氧化钠或者碳酸钠。量为在300ppm至30000ppm的范围。

表面活性剂可以为许多种，即阴离子的、阳离子的、非离子的、两性离子的，并具有各种结构，即线性的、双取代的、支链的。它们通常被配制成溶剂和/或助溶剂助表面活性剂，并以在300-30000ppm的范围的量使用。

这些方法现今是非常公知的。它们能够被改进，因为在许多情况下，当分子量能够随着时间保持稳定的条件下不适用聚合物。聚合物降解，它们的分子量以4-10的因子下降，最终分子量为2000000-5000000。而且，大部分的聚合物在实际应用中通过沉淀(尤其是在高温下与包含例如为Ca²⁺或Mg²⁺的二价离子的卤水沉淀)或者通过吸附而消失。

在采油后，不论过程怎样，获得油和“采出”水的混合物，其能够被有效地回收和处理。于是各种方法都是可能的。首先，进行水/油分离步骤，例如在隔油池中进行，尤其是在不具有板的分离器和/或斜板分离器中进行。采出水仍然包含资质，必须被进一步纯化和处理，以使得其能够在存在聚合物的条件下重新注入到储油层中。处理的下一步骤基本上且顺序地由浮选和/或倾析步骤和最终在合适装置中的过滤步骤组成。

通过在先引用的技术获得的增加的采油产量不幸具有重要的缺陷：在采出水中的引起水处理困难的物理化学变化。

发生的是一些注入的化学品和尤其所使用的聚合物保留在与油一起采出的水中。

在这一阶段该聚合物的分子量和阴离子(anionicity)已经改变。这导致两个问题：

-在第一隔离池中和在斜板分离器中的初始分离的困难。这一现象在ASP中尤其重要，其中一些油被以相当稳定的方式乳化并且其聚结是有问题的。

-在采出水中的增加的粘度使得难于处理以分离油和被油浸湿的悬浮材料。根据斯托克斯定律(Stokes law)，分离率直接和粘度相关。

Vs＝(2/9)*((Qp-Qf)/η).g.R²其中  Vs：沉降速度

g＝重力加速度

η＝粘度

Q_p＝悬浮颗粒的质量密度

Q_f＝流体的质量密度

R＝残余颗粒的半径

通常按比例放大用于处理采出水的装置以在1.5-2cps级别的待处理的水的粘度条件下运行。对于例如10cps粘度的采出水，需要的停留时间高五倍，需要的装置大五倍。

如果该分离不充分，油和悬浮材料的量非常高，并需要巨大的需要非常频繁的清洗的过滤器体积(例如，使用胡桃壳作为过滤介质的“坚果壳(Nut-Shell)”过滤器)。在一定的粘度以上，运转变得不可能。

为了回到标准水处理条件，已经提出了多种方案：

1)通过三价金属盐(硫酸铝、多氯化铝、氯化铁等)沉淀聚合物。该方法是可行的，但是具有五个缺点：

-试剂酸化水，这必须被纠正以防止腐蚀；

-形成非常难于处理的胶体沉淀；

-必须使用大型絮凝澄清器和离心分离/过滤沉降物处理系统；

-必须在垃圾填埋池中(如果这被允许时)处理或者焚化处理沉降物；

-非常难于回收在沉淀物上吸附的油。

这是一个非常复杂的操作，不适合于油田条件。

2)通过阳离子聚合物沉淀聚合物。