一種油藏注入水配製聚合物驅油的方法
2023-08-09 20:59:21
專利名稱：一種油藏注入水配製聚合物驅油的方法
技術領域：
本發明涉及一種在高溫(80°C以上)油藏用處理後的高礦化度以上) 油藏注入水配製聚合物驅油的方法。
背景技術：
聚合物驅油技術在中國陸上各油田已經獲得工業化應用推廣，聚合物驅最初應用階段，在油藏溫度相對較低，使用清水配製中，低分子量聚合物，使聚合物溶液保持較高的黏度，因此聚合物驅取得了明顯的增油降水效果，提高原油採收率在10%左右。近年隨著不斷開發出耐溫抗鹽型等其他功能聚合物，以及聚合物驅油技術的不斷成熟。同時為了節約清水資源，在清水相對匱乏的油田，用清水配製高濃度的聚合物溶液，用注入汙水稀釋高濃度聚合物溶液達到所需要的聚合物濃度。在油藏溫度70°c以下開展聚合物驅，可以有效地防止汙水中的活性物質對聚合物的氧化降解，保證聚合物溶液的黏度。聚合物氧化降解的機理主要是在高溫高礦化度下，汙水中還原性物質和細菌等誘導聚合物發生自由基氧化反應，使聚合物變成更小的分子，降低聚合物溶液的黏度。現在也有的油田直接用注入汙水配製聚合物驅油，但是一般是在油藏溫度低，汙水中礦化度和活性成分較低的情況下進行。高溫高鹽汙水聚合物驅，是指油藏溫度70°C以上，配製聚合物的注入汙水礦化度大於 10000mg/L以上。在高溫情況下，用未處理過的注入汙水，配製目前油田大規模使用的聚合物，是達不到聚合物驅要求的各項性能指標。因此在高溫高鹽油藏下，用含有高活性汙水開展聚合物驅，首先是解決汙水處理的問題，其次是選擇耐溫抗鹽的聚合物問題。大港南部油田原油可採儲量佔全油田近1/3。由於地層結構更加複雜，油藏溫度大部分都在80°C以上，地層水礦化度在2X 104mg/L以上，由於以往耐溫抗鹽型聚合物產品的缺乏和聚合物驅技術的限制，一直未研究出適合於該油田的聚合物體系開展聚合物驅。近年隨著人們對聚合物驅機理更深入的認識，聚合物驅油技術的改善，以及耐溫抗鹽類聚合物工業化產品的不斷出現，以及對南部油田地質條件、油、水性質進一步分析，研究出適合高溫高鹽油藏用處理後注入汙水配製聚合物的驅油體系。擬在王官屯油田的官80區塊開展聚合物驅試注或先導性礦場試驗。中國陸上油田除大慶油田以外，其他油田都有部分屬於高溫高鹽油藏。經過幾十年的水驅開發，目前大部分油田的開發已經進入中高含水階段。油田面臨著水驅採油速度減慢，生產成本逐漸升高，原油採收率降低的難題。在這些油田開展聚合物驅，是提高原油採收率的一項重要措施。
發明內容
本發明的目的是用處理後的注入水配製功能型聚合物溶液，用以解決油田用清水配製聚合物，水資源短缺的問題，用處理後注入汙水配製聚合物驅油體系的各項性能指標達到或超過用清水配製聚合物的性能指標。本發明是在開展分析聚合物驅試驗區塊注入汙水的組成基礎上，研究出汙水中主要成分(活性物質)對聚合物降解的程度，從而明確汙水配製聚合物對溶液黏度的影響因素，建立注入汙水配製聚合物的汙水處理指標。設計的汙水處理工藝流程是在處理系統封閉和氮氣保護下，採用高錳酸鉀氧化法結合錳砂除鐵的汙水處理工藝，達到降低注入水氧的含量，去除注入汙水中還原性物質和細菌，使注入汙水達到配製聚合物溶液的設計標準。 通過引入評價聚合物溶液拉伸黏度測試方法，更好的表徵出聚合物溶液的黏度和粘彈性。 在保持聚合物驅油效率不變的情況下，研究出的聚合物驅油體系性能穩定，聚合物用量少， 解決了高溫高鹽油藏汙水聚合物驅，注入汙水處理和聚合物選擇的兩個問題。(1)注入汙水組成與處理標準。注入汙水組成如下(mg/L) :K++Na+ (7774)， Ca2++Mg2+ (358)，Cr (12275)，SO, (12)，HCOf (671)，S2- (7. 5)，Fe2++Fe3+ (0. 6)，溶解氧(0. 3)， 總礦化度(21090)；腐生菌(10個/ml)，硫酸鹽還原菌(1000個/ml)，鐵細菌(150個/ml)； 酚類(0.17)。在高溫條件下，用注入汙水配製聚合物，主要影響聚合物降解的因素是溫度， 還原性物質，氧氣和細菌。在這樣條件下，聚合物分子發生自由基氧化反應，使聚合物分子變小，黏度迅速降低。汙水中總的礦化度和Ca2++Mg2+的對聚合物溶液性能的影響已經變成次要地位了。通過上述各種成分對聚合物溶液黏度的影響程度的研究，制定出對注入汙水配製聚合物溶液的汙水處理水質指標，總鐵含量小於0. lmg/L(Fe2++Fe3+)；氧含量小於 0. lmg/L ；S2_離子含量小於0. 5mg/L ；三種細菌含量每種小於10個/ml ；有機酚含量小於 0. 05mg/L。(2)油田注入汙水處理原理和氧化處理工藝過程。油田注入汙水是指採出液經過油水分離後，達到一定水質標準的汙水，有時為了補充水量，再向汙水中加入一定量的清水。整個注入汙水氧化處理過程由8部分組成1)去除注入水中乳化的原油油滴，使原油含量小於10mg/L。2)去除注入水中懸浮固體顆粒和乳化的油滴，分別懸浮固體顆粒達到15mg/L以下，油含量小於5mg/L。3)過濾，使懸浮固體顆粒含量在2_5mg/L。4)高錳酸鉀氧化，用量在5-20mg/L，用此汙水配製濃度為1500mg/L的聚合物溶液，加入聚合物攪拌時間2小時。高錳酸鉀氧化除鐵，硫等活性物質原理3Fe2++Mn04>5HC03>2H20 = Mn02+3Fe (OH) 3+5C02E0 總=1· 16 (V)2Mn04>3S2>4H20 = 2Mn02+3S+80rE0i6= 1. 06 (V)5)利用天然錳砂濾料(l-3mm)催化過濾除去剩餘(Fe2++Fe3+)，S2_和水中氧，同時把反應過量的高錳酸鉀和錳砂反應過濾除去，濾除反應後的物質，錳砂層對水中鐵質起著兩方面的作用a.催化作用，加速水中二價鐵轉化為三價鐵；b.截留分離作用；作用原理是3Mn02+A — MnO. Mn2O7 ； 4Fe2++Mn0. Mn207+2H20 — 4Fe3++3Mn02+40!T。6)高錳酸鉀監測，因為高錳酸鉀具有強氧化性，表2是用蒸餾水和在蒸餾水中加入不同濃度高錳酸鉀氧化劑後配製不同濃度聚合物溶液，研究水中殘留氧化劑對聚合物溶液粘度的影響。可見高錳酸鉀氧化劑濃度在低於5mg/L時對聚合物溶液黏度影響較小。7)去除過濾的氫氧化鐵和硫等雜質。8)紫外光殺菌過程。殺菌隔板間安裝多排紫外光燈管，紫外光輻射強度 5-10Χ104μ W/cm2。
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(3)選取聚合物驅注入處理後的汙水配製濃度為1500mg/L的聚合物溶液。1)本發明方法可以有效處理注入汙水中還原性活性物質及細菌類，處理後水質指標達到配製聚合物溶液進行聚合物驅的要求。油田注入水是採出液經過一系列油水分離後達到注入水標準的汙水。由於水驅過程中進入地層的注入水與地層中原始地層水混合及與氣體、原油接觸，有無機離子和極性有機化合物溶解到水中。採出液在油-水分離過程中加入破乳劑、殺菌劑等處理劑，使分離的汙水成分變的很複雜。水中高含量鹽和活性物質對聚合物降解產生嚴重影響，尤其是在高溫條件下，降解更快，溶液黏度降低的更低。用處理後的注入汙水配製的聚合物溶液黏度得到很大的提高，在提高相同聚合物驅採收率下，減少了聚合物的用量。2)本發明方法投入的化學藥劑量少，氧化強度適中，反應條件溫和，比以前注入汙水用的暴氧除鐵法，去除汙水中二價硫，二價鐵和酚等活性物質的效率高；發揮錳砂在殘餘氧下與活性物質的作用，以及錳砂與過量的高錳酸鉀作用，降低了高錳酸鉀與聚合物反應的風險，在常溫常壓下進行，運行費用低，設備簡單。3)本發明方法中的紫外光除菌效率高，注入汙水中硫酸鹽還原菌，腐生菌及鐵細菌在處理後水中殘餘量低於10個/ml。設備簡單，運行費用低。4)本發明方法中採用拉伸流變評價聚合物的粘彈性。隨著不同功能聚合物的開發，以及對聚合物驅機理的深入認識。聚合物驅可以提高微觀驅油效率，聚合物溶液的粘彈性對驅油起著重要的作用，評價聚合物溶液時引入粘彈性的測量，能更好反映聚合物的驅油性能。5)本發明方法為油田中後期開發，在高溫高鹽油藏，清水相對匱乏，用注入汙水進行聚合物驅提供了一種可行的技術，同時節約了清水資源。
圖1三種聚合物溶液黏度與溫度關係曲線(1500mg/L)圖2濃度為1500mg/L的三種聚合物拉伸黏度與應變關係圖3高錳酸鉀氧化注入汙水處理流程圖
具體實施例方式所用設備除油旋流器；核桃殼過濾器；一級纖維球過濾罐；高錳酸鉀氧化罐；催化過濾罐；過濾罐；紫外光殺菌器均為大連化學物理研究所製造。油田注入汙水處理原理和氧化處理工藝過程，整個注入汙水氧化處理過程由8部分組成1)除油旋流器，是進一步去除注入水中乳化的原油油滴，使原油含量小於IOmg/ L02)核桃殼過濾器，去除注入水中懸浮固體顆粒和乳化的油滴，分別懸浮固體顆粒達到15mg/L以下，油含量小於5mg/L。3) 一級纖維球過濾，懸浮固體顆粒含量在2_5mg/L。4)高錳酸鉀氧化，用量在5_20mg/L，(Fe2++Fe3+)含量、S2_離子含量、有機酚含量出口檢測接近零。用此出口汙水配製濃度為1500mg/L的聚合物溶液，加入聚合物攪拌時間2小時，並在此後一個月內持續在常溫下進行粘度測量，結果見表1和表3 可見在高錳酸鉀
用量在5mg/L時，就有比較好增加聚合物溶液黏度的效果。 表1溶液中加入不同濃度KMnO4後對聚合物溶液粘度的影響
權利要求
1.一種油藏注入水配製聚合物驅油的方法，其特徵在於由處理後注入汙水和聚合物構成聚合物驅油劑1)處理後注入汙水配製聚合物體系的水質指標，總鐵含量小於0.lmg/L(Fe2++Fe3+)； 氧含量小於0. lmg/L ；S2_離子含量小於0. 5mg/L ；腐生菌，硫酸鹽還原菌，鐵細菌三種細菌含量每種小於10個/ml ；有機酚含量小於0. 05mg/L ；2)在80°C條件下，聚合物濃度為1500mg/L注入油藏驅油。
2.根據權利要求1所述的油藏注入水配製聚合物驅油的方法，其特徵在於注入汙水經過如下處理1)去除注入汙水中乳化的原油油滴，使原油含量<10mg/L;2)去除注入汙水中懸浮固體顆粒和乳化的油滴，懸浮固體顆粒<15mg/L，油含量彡 5mg/L ；3)過濾，懸浮固體顆粒含量在2-5mg/L；4)用高錳酸鉀氧化，高錳酸鉀用量在5-20mg/L(Fe2++Fe3+)含量；用此汙水配製濃度為 1500mg/L的聚合物溶液，加入聚合物攪拌時間2小時；5)利用天然錳砂濾料(l-3mm)，催化過濾去除剩餘的(Fe2++Fe3+)，S2_和水中氧，同時把反應過量的高錳酸鉀和錳砂反應過濾除去，濾除反應後的物質；6)控制高錳酸鉀氧化劑濃度<5mg/L ；7)過濾水，去除過濾的氫氧化鐵和硫雜質；8)紫外光殺菌過程，殺菌隔板間安裝多排紫外光燈管，紫外光輻射強度5-10X IO4 μ W/2cm ο
全文摘要
本發明涉及一種油藏注入水配製聚合物驅油的方法；處理後注入汙水配製聚合物體系的水質指標，總鐵含量小於0.1mg/L(Fe2++Fe3+)；氧含量小於0.1mg/L；S2-離子含量小於0.5mg/L；三種細菌含量每種小於10個/ml；有機酚含量小於0.05mg/L；在80℃條件下，聚合物濃度為1500mg/L注入油藏驅油；本方法為油田中後期開發，在高溫高鹽油藏，清水相對匱乏，用注入汙水進行聚合物驅提供了一種可行的技術，同時節約了清水資源。
文檔編號C02F1/72GK102372381SQ20101025267
公開日2012年3月14日 申請日期2010年8月12日 優先權日2010年8月12日
發明者倪方天, 史明義, 孫向琴, 張景春, 張 傑, 李道山, 程麗晶, 趙丕蘭 申請人:中國石油天然氣股份有限公司