[发明专利]一种基于膜软化技术制备驱油聚合物溶液的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种基于膜软化技术制备驱油聚合物溶液的方法，特别是一种基于膜软化技术进行海水软化并用于配制海上油田或沿海陆地油田开发的驱油用的聚合物溶液的方法，属于油田开发技术领域。

背景技术：

纳滤膜技术是介于反渗透膜技术和超滤膜技术之间的一种新型操作压力驱动膜分离技术。纳滤膜表面通常荷负电，能通过静电作用阻碍多价离子的渗透，这是纳滤膜在很低操作压力下仍具有较高脱盐性能的重要原因，也决定了其独特的选择分离性能，即有效去除溶液中二价、多价离子和分子量大于200道尔顿的有机物质，对一价离子的截留率远低于二价和多价离子，纳滤分离与反渗透膜相比，具有优先去除多价离子、膜通量高、操作压力低、节能等优势。纳滤软化海水技术在油田注水开发中的应用，美国马拉公石油公司Plummer于1988年申请的美国专利US4723603A1公开了一种“Preventing plugging by insoluble salts in a hydrocarbon-bearing formation”，提出采用纳滤去除海水中易结垢的二价的硫酸根离子，将该软化水用于二次采油过程中油井的注入水，避免了注入海水中的SO₄^2-与油层中的高浓度Ba²⁺反应生成沉淀，从而避免了油层中粘土的毛细通道堵塞和由此造成的原油产量下降。美国GE公司于2004年申请的专利US2004007358(A1)，公开了一种采用带有三层结构的卷式半渗透纳滤膜，去除海水中易结垢的二价硫酸根离子，将纳滤软化海水作为注水的技术。以上专利均针对注水采油，即二次采油阶段。目前，陆上油田大多已进入三次采油阶段。聚合物驱油开发是一种主要的三次采油技术，该方法需要合适的聚合物用于驱油，对配制聚合物溶液的水质的硬度和矿化度等都有较高的要求；配聚用的清水多为淡水，由于水资源的日益缺乏，寻找合适的配聚用水是油田开发的当务之急；中国专利申请号200910016067.3(苏保卫，中国海洋大学)公开了一种用纳滤膜进行海水软化和采出水的深度处理，并通过清污混注，降低油田采油集输系统与地层结垢的方法。中国专利申请200710113282.6公开了一种将海水或苦咸水用于油田注水及配聚过程的方法，利用纳滤或反渗透膜降低矿化度和有机物含量并除去微量油等，将最终的透过水作为产品水与高分子量水溶性聚合物配制为聚合物溶液，后将该聚合物溶液注入油层驱油；由于纳滤膜处理的体系为海水体系，具有较高的矿化度，用现有商品化纳滤膜一般对矿化度的去除率不是很高，而且对钙镁离子的去除率一般最多只有百分之七八十，产水往往达不到海上油田配聚用水需求，造成配制的聚合物溶液的粘度较低，聚合物干粉的使用量增大，成本增加。同时，海上油田的部分采出水因聚合物含量超标而大大增加了处理难度，处理水往往达不到注水要求而只能处理后达标外排，但较高的聚合物浓度也大大增加了处理难度，往往难以达到排放标准；为了降低纳滤产水的硬度，往往采用更高截留率的膜或采取降低水回收率的方式，前者为达到相同产水量就需要提高操作压力，往往超过纳滤膜的使用上限，并且需要消耗较高的能量。后者则对膜元件的数量要求增大，增大了装置的投资成本和运行成本，并且增大了膜组件的占地面积，这对于面积有限的海上采油平台是难以接受的，从而大大限制了纳滤软化技术在海上采油平台的应用。因此，无论是陆上油田还是海上油田注聚开发的关键环节之一就是开发新的水源，供给配制聚合物用水，降低配聚用水的矿化度和硬度，有效地解决聚合物粘度下降的问题，并降低成本，确保油田稳定生产，提高采油过程的经济效益，并降低后处理成本，减少环境污染。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计提供一种基于纳滤海水膜软化技术配制驱油聚合物溶液的方法，针对海水或苦咸水的纳滤软化生产配制聚合物溶液的用水，降低用水的硬度和矿化度，达到配聚用水要求并降低成本；利用纳滤膜分离技术和离子交换法的两级式耦合软化方式，使用离子交换树脂降低纳滤软化水的硬度，达到配聚用水要求。

为了实现上述目的，本发明的工艺步骤包括：

(1)、将海水或苦咸水通过多介质过滤器或叠片式过滤器去除粒径为50微米以上的固体悬浮颗粒物，得过滤水；

(2)、再将过滤水经过超滤膜分离装置去除水中的有机物、胶体和悬浮物，得到超滤产水，超滤产水的污泥密度指数(SDI)≤3.0；

(3)、再将超滤产水在纳滤膜分离装置中经过纳滤得到二价离子、矿化度和有机物含量均较低的纳滤透过水或纳滤软化水；

(4)、将纳滤软化水经过阳离子交换树脂进一步软化后，出水经微滤膜过滤后得到离子交换软化水；