陰離子聚丙烯酰胺在聚合物驅油中重要作用

陰離子聚丙烯酰胺在聚合物驅油中重要作用

1陰離子聚丙烯酰胺濃度對油水分離的影響

陰離子聚丙烯酰胺英文縮寫HAPAM。陰離子聚丙烯酰胺濃度對油水分離特性的影響在聚合物驅采油過程中，注入HPAM的濃度為1000mg/L以上，1.4 x 10⁷以上，由于地層的剪切、降解等作用，采出水中聚合物降為2 x 10⁶-5 x 10⁶.由于地下水的稀釋等作用，采出水中HAPM的濃度相差較大.本研究選用HPAM為2.72 x 10⁶，其濃度對污水粘度和油水穩定性的影響結果.隨著聚合物濃度增加，污水粘度增大，但對污水含油量的影響出現先降低后升高的規律，在聚合物的濃度為400mg/L，污水粘度為1.298mPa·s時，沉降后的污水含油量較低.M_r4 x 10⁶和8 x 10⁶的HPAM濃度和污水沉降后含油量的關系試驗結果，2.72 x 10⁶聚合物濃度為400mg/L，4 x 10⁶聚合物的濃度為200mg/L，8 x 10⁶聚合物的濃度為100mg/L時,較終含油量較低.隨著聚合物增大,含油量較低時聚合物的濃度較佳值減小,聚合物濃度較佳時污水的較終含油量增大.當聚合物濃度低于某一值(2.72 x 10⁶為800mg/L,4 x 10⁶為600mg/L,80 x10⁶為330mg/L)時,含油量低于聚合物濃度為0mg/L時含油量,即聚合物濃度低于此值時,聚合物有利于油水分離,污水的粘度與聚丙烯酰胺的分子量和濃度成正比,聚丙烯酰胺分子量和濃度增加,聚合物驅污水的粘度增加,導致油珠浮升速度降低,同時,聚丙烯酰胺具有絮凝性,能促進小油珠聚并成大油珠.聚合物在油田現場聚合物驅采出水中聚合物的濃度小于600mg/L，因此，聚合物有利于聚合物驅含油污水中油珠的沉降分離

 

2油珠聚并收到聚合物的影響

將裝有含油污水的三角瓶放在振幅為17m m的KS10/TH10往復振蕩機上以100min頻率45℃恒溫振蕩，不同時間測定油珠粒徑，比較聚合物對油珠聚并的影響，污水中不含聚合物時，油珠在浮升過程中略有聚并；當污水中聚合物濃度為200mg/L時,油珠聚并程度較高,0.5h油珠粒徑中值為6.67μm;當聚合物濃度增加到600mg/L,0.5h油珠粒徑中值達到1.27μm.沉降2h后,油珠粒徑進一步增大.可見,聚并是聚合物有利于油珠沉降分離的主要原因.

 

3 油水界面水膜收到聚合物的影響

油珠界面性能直接影響油珠聚并.而油珠在聚并過程中需排擠其間的水膜并使其破裂,由于聚丙烯酰胺是水溶性的大分子,增加了水膜的粘度,這種粘性水膜增加了油珠聚并的難度.水膜破裂過程包括排液階段和破裂階段.水膜的強度體現在破裂速度常數κ,速度常數κ越小 ,水膜強度越大 .污水中油珠聚并過程是油珠間水膜破裂、消失過程 ,因此水膜強度可以綜合體現油珠聚并的難易程度.

 

4 聚合物驅含油污水的特性

由于聚合物的存在，聚合物驅含油污水和水驅含油污水相比具有粘度大、粒徑小的特點. 在初始油珠粒徑相同的條件下，污水中含有聚丙烯酰胺有利于油珠沉降分離.根據Stocks公式，油珠在水中上浮速度與油珠粒徑的平方成正比，與污水粘度成反比，因而油珠粒徑大小是決定油珠浮升速度的主要因素.聚合物驅含油污水初始油珠粒徑中值為3-5μm.而水驅污水油珠粒徑中值高達34.57μm,可見,油珠初始粒徑小是油田現場聚合物驅含油污水的沉降時間大于水驅污水的主要原因,改變了聚丙烯酰胺導致聚合物驅含油污水難以處理的觀點.因此,在處理聚合物驅含油污水時,不應破壞水中聚合物,而應利用聚結、斜板等技術加速油珠聚并，減少浮升時間.為此，將聚結和斜板技術結合在一起，開發了適合聚合物驅含油污水處理的設備-橫向流除油器 ?

 

5 橫向流除油器的相關特點

橫向流除油器由兩級聚結區和分離區組成.聚結區由一系列正交的梯形板組成，含油污水在聚結材料間隙中以正弦波路流動，有利于微小油滴在聚結板中發生碰撞\聚并,較終變成容易去除的較大油珠.分離區除油的基本原理與斜板除油相似,聚結后的含油污水再次發生碰撞并分離.較后油珠浮至上板底面,沿通道導入除油器的頂部進入油箱中,污泥及固體物質落至下板的表面,沿通道下滑至板底部進入罐內污泥漏斗中;處理后的水沿水平方向流動進入水箱.當污水中聚合物濃度為310-440mg/L,聚合物驅含油污水含油量580-2400mg/L,經橫向流除油器處理后含油量降54-93mg/L,經一次和二次雙層濾料過濾后,含油量小于5.5mg/L,懸浮固體含量小于4.5mg/L,懸浮物粒徑中值小于3μm，達到油田中滲透地層注水標準.橫向流除油器可代替油田現有工藝中的自然沉降和混凝沉降罐，適合聚合物驅含油污水處理.該設備已在大慶油田聚合物驅含油污水處理中獲得推廣.

 

6 聚合物的作用

（1）聚合物對油水分離的作用一為增加污水粘度，減小上升速度，增加油水界面的水膜強度.延長油珠聚并時間，不利于油水分離；另為聚合物能促進油珠間的聚并，使小油珠變成大油珠，有助于油水分離.當聚合物濃度較低時，聚并作用大于粘度影響，聚合物有助于油水分離.

（2）油珠粒徑小是聚合物驅含油污水油水分離難于水驅含油污水的主要原因，因此處理聚合物驅含油污水的關鍵是強化油珠聚并，縮短沉降時間.

（3）橫向流除油器能夠加速油珠聚并，縮短油珠浮升時間.現場試驗結果表明，橫向流除油器適合聚合物驅含油污水處理，處理后水質達到油田中滲透層注水指標.