CN111056650A - 一种处理二氧化碳驱油田采出水的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种二氧化碳驱油田采出水的处理方法，包括如下步骤：S1对油田采出水进行溶气气浮处理，脱除其中的油和固体悬浮物，得到气浮出水；S2对所述气浮出水进行脱气处理，除去其中的气体，得到脱气出水。本发明利用溶气气浮装置去除采出水中的油、悬浮物、杂质等，采用膜脱气技术脱除采出水中的二氧化碳、氧等。相比现有常用的药剂处理法，无药剂消耗，大大降低了处理费用，且不产生二次污染，设备占地面积小，操作方便，可有效脱除油田采出水中的二氧化碳，减少对回注水的影响，解决注水设施的腐蚀结垢问题，降低采出水处理费用，实现采出水的有效回注，保障油田的正常稳定生产。

Description

一种处理二氧化碳驱油田采出水的方法

技术领域

本发明涉及一种处理二氧化碳驱油田采出水的方法，具体涉及采用溶气气浮和脱气技术处理二氧化碳驱油田采出水用于回注的方法。

背景技术

我国大部分油田已进入开采中后期，原油含水率越来越高，一些油田采出液含水率达60％～90％，有的高达97％，提高原油采收率成为原油开采密切关注的技术问题。注气驱油提高原油采收率是三次采油的主要技术之一，二氧化碳驱油是向油藏中注入二氧化碳，可以降低原油粘度，改善原油与水的流度比，使原油体积大幅度膨胀，有利于膨胀后的剩余油脱离地层水以及岩石表面，提高原油采收率。二氧化碳驱油技术在国外的研究和应用较早，主要在美国、加拿大、英国等国家；我国对二氧化碳驱油技术也进行了大量的前期研究，并已在江苏、中原、大庆、胜利等油田进行了现场试验，可再次提高采收率8～16％。二氧化碳驱油在低渗透油藏、高含水油藏开采中具有良好的应用前景，且对于降低温室效应，保护环境空气具有重要意义，是三次采油中最具潜力的驱油技术，在油田开采中的应用将越来越广。

二氧化碳驱油田采出水不仅含有油类、悬浮杂质、各种阴阳离子、表面活性剂等常规采出水所含的污染物，还含有大量溶解性二氧化碳等气体，在提高采收率的同时，伴随着严重的腐蚀与结垢问题。大量二氧化碳的注入可能导致近井地层、射孔孔眼、井下油管、泵、地面设备和管道等腐蚀结垢，造成地层、管道堵塞，影响油田正常生产开发。此外，大量二氧化碳的存在会造成水中悬浮物浓度升高，影响注水站的油水分离效果，致使回注水油、颗粒物难以达到回注标准，且会对周围土壤环境造成不良影响。

目前二氧化碳驱油田采出水的处理以投加缓蚀剂等药剂处理为主，该法仅从表面缓解注水设施的腐蚀结垢问题，并未去除采出水中的二氧化碳，药剂投加量大，处理费用较高，且易引起回注水的二次污染。此外，还有真空法、超重力工艺等方法处于研究中，真空法对水中的二氧化碳有一定的脱除效果，但设备要求较高，需抽气设备和负压操作，投资较高；超重力工艺技术仍不成熟，运行费用较高，并未进行实际工业应用。

专利CN106609371A，名称“一种缓蚀剂及其制备方法和应用”，公开涉及一种缓蚀剂及其制备方法和应用。该缓蚀剂含有：两性表面活性剂25-35重量％、含硫有机物20-28重量％、含氮有机物15-25重量％、除氧剂1-10重量％和水2-39重量％。该缓蚀剂具有缓蚀、阻垢和杀菌性能，可有效解决原油集输管道的腐蚀问题，既能抑制金属本身的腐蚀，又消除了结垢导致的垢下腐蚀和微生物导致的腐蚀，适用于二氧化碳驱油田采出水的处理。该缓蚀剂只是从表面上缓解油田设备的腐蚀问题，并不能完全去除采出水中的二氧化碳，药剂消耗费用较高，且易造成水质二次污染。

专利CN104961287A，名称“含油污水零排放处理方法及系统”，公开涉及一种含油污水零排放处理方法及系统。该方法将油田采出水絮凝沉淀后，依次进行三级过滤处理，树脂脱油处理，纳滤膜脱盐、脱硬处理，反渗透膜脱盐处理。产生的一级浓水进行化学除硬、过滤、反渗透脱盐处理；二级浓水通过真空除氧、除二氧化碳处理后进入MVR蒸馏系统，产生的浓盐水结晶成盐，淡水经精脱硬处理或精脱盐处理、脱氧处理后进入注汽锅炉。该法采用真空法除氧、二氧化碳，对设备要求高，投资较高。

发明内容

针对现有处理方法存在的不足，本发明提供了一种用于二氧化碳驱油田采出水的达标回注处理方法，采用溶气气浮+膜脱气技术，利用溶气气浮装置去除采出水中的油、悬浮物、杂质等，采用膜脱气技术脱除采出水中的二氧化碳、氧等。与现有工艺相比，本发明将溶气气浮与膜脱气技术相结合，不仅可去除二氧化碳驱采出水中的油、悬浮物等，二氧化碳脱除率高，同时可除氧，出水可达到回注标准；相比现有常用的药剂处理法，无药剂消耗，大大降低了处理费用，且不产生二次污染，设备占地面积小，操作方便，可有效脱除油田采出水中的二氧化碳，减少对回注水的影响，解决注水设施的腐蚀结垢问题，降低采出水处理费用，实现采出水的有效回注，保障油田的正常稳定生产。

为达到本发明的目的，本发明提供了一种处理二氧化碳驱油田采出水的方法，包括如下步骤：

S1对油田采出水进行溶气气浮处理，脱除其中的油和固体悬浮物，得到气浮出水；

S2对所述气浮出水进行脱气处理，除去其中的气体，得到脱气出水。

根据本发明的一些实施例，所述步骤S1中采用溶气气浮组件对所述油田采出水进行溶气气浮处理，优选所述溶气气浮组件包括：

气浮槽，用于接收油田采出水；

溶气罐，用于将氮气溶解在水中，以得到饱和溶气水；

设置于所述气浮槽中的溶气释放器，其另一端连接所述溶气罐，用于将溶气罐内的饱和溶气水引入气浮槽中。

送入溶气罐的氮气通过加压溶解于水中形成饱和溶气水进入气浮槽中。气浮槽中设有溶气释放器，饱和溶气水经过溶气释放器，溶解在水中的空气析出形成大量微气泡，并与污水中的油、悬浮物等充分接触粘附，比重大于水的沉至槽底定期排出，比重小于水的在浮力作用下上浮水面形成浮渣定期清理。

根据本发明的优选实施例，所述溶气罐的操作压力为0.3至0.5MPa，所述溶气气浮停留时间为20至40min。

根据本发明的一些实施方式，所述步骤S2中采用膜组件对所述气浮出水进行脱气处理。

根据本发明的优选实施方式，所述膜组件的运行温度为5至40℃，真空度为-0.06至-0.1MPa。

根据本发明的一些实施例，所述膜组件包括脱气膜，所述脱气膜为树脂性材料、表面疏水的中空纤维膜。

根据本发明的优选实施例，所述脱气膜的膜外径为0.4至2mm，膜内径为0.3至1.5mm。

在一些具体的实施例中，所述膜组件以氮气作为吹扫气。

在一些具体的实施例中，所述膜组件的进气量为1.5至5m³/h，进水量为1.5至4m³/h。

膜丝编织成丝布并卷成柱状装入膜壳，增大了有效接触面积，同时膜丝固定，不会出现断丝现象，保证出水水质的稳定；液体在膜丝表面形成射流，可有效改善流道，提高传质效率。脱气膜中空纤维壁上有孔径为5-20nm的微小孔，水分子不能通过，二氧化碳、氧等气体分子能够穿过。运行时，采出水从膜组件一侧进入，在中空纤维膜外侧通过，中空纤维膜内侧在真空泵的作用下将二氧化碳、氧等气体不断抽走，并形成一定的负压，采出水中的二氧化碳、氧等气体不断从水中经中空纤维膜向外溢出，从而被去除。

根据本发明的一些实施方式，所述油田采出水中悬浮物的含量为5至150mg/L，油含量为2至500mg/L，溶解氧含量为0.01至1mg/L，侵蚀性二氧化碳含量为1.8至70mg/L，平均腐蚀率为0.05至0.64mm/年，Mg²⁺含量为10至1200mg/L，Ca²⁺含量为50至3000mg/L。

根据油田采出水回注标准《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法》(SY/T5329-2012)，在注入层平均空气渗透率≤0.01μm2时(水质要求最严格)，采出水回注水质的主要控制指标分别为悬浮固体含量≤1mg/L，含油量≤5mg/L，溶解氧含量≤0.1mg/L，侵蚀性二氧化碳含量-1至1mg/L(等于零时此水稳定，大于零时此水可溶解碳酸钙并对注水设施有腐蚀作用，小于零时有碳酸盐沉淀出现)，平均腐蚀率≤0.076mm/年。

根据本发明的优选实施方式，所述脱气出水中悬浮物的含量＜1mg/L，油含量＜0.1mg/L，溶解氧含量＜0.1mg/L，侵蚀性二氧化碳含量＜1mg/L，平均腐蚀率＜0.076mm/年。

根据本发明的一些实施例，所述方法还包括如下步骤：

S3.将脱气出水送至注水站，用于回注。

和现有油田采出水处理方法相比，本发明具有以下优点：

(1)二氧化碳脱除率高，可达85％-95％，同时可脱氧，处理后出水满足回注要求；

(2)该法为纯物理过程，无化学品消耗，不产生二次污染；

(3)大幅降低采出水处理过程中的药剂消耗量，运行中仅消耗少量电能，设备运行及处理费用低；

(4)膜脱气单元占地面积小，安装方便，设备模块化，无需高位安装，操作管理方便；

(5)有效解决了二氧化碳驱油田采出水设施设备腐蚀结垢问题，保障油田正常稳定生产。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本发明做进一步详细说明：

实施例1：

本实施例所用的油田采出水的主要水质特征为：悬浮物72mg/L，油含量499mg/L，溶解氧含量0.1mg/L，侵蚀性二氧化碳含量10.8mg/L，平均腐蚀率0.29mm/年，Mg²⁺含量190mg/L，Ca²⁺含量288mg/L。

处理步骤如下：

步骤1，油田采出水进入溶气气浮单元进行处理，采用氮气作为气源，溶气罐操作压力0.3MP，溶气气浮停留时间20min。通过气浮处理，将采出水中的油、固体悬浮物脱除，形成气浮出水。

在此条件下，溶气气浮出水的悬浮物含量为0.9mg/L，油含量1mg/L；经气浮处理后的底泥和浮渣定期集中收集处理。

步骤2，气浮出水进入膜脱气单元除去采出水中的二氧化碳、氧等，形成膜脱气单元出水；膜组件的运行条件为：进水压力0.08MPa，真空度-0.097MPa，氮气流量1.55m³/h，进水流量2m³/h，进水温度18℃。

在此条件下，膜脱气单元出水悬浮固体含量0.6mg/L，含油量0.06mg/L，溶解氧含量0.05mg/L，侵蚀性二氧化碳含量0.08mg/L，平均腐蚀率＜0.076mm/年，满足油田采出水回注标准。

步骤3，膜脱气单元出水达到回注水指标要求，进入注水站用于回注。

实施例2：

本实施例所用的油田采出水的主要水质特征为：悬浮物120mg/L，油含量230mg/L，溶解氧含量0.4mg/L，侵蚀性二氧化碳含量30mg/L，平均腐蚀率0.26mm/年，Mg²⁺含量160mg/L，Ca²⁺含量1250mg/L。

处理步骤如下：

步骤1，油田采出水进入溶气气浮单元进行处理，采用氮气作为气源，溶气罐操作压力0.4MP，溶气气浮停留时间30min。通过气浮处理，将采出水中的油、固体悬浮物脱除，形成气浮出水。

在此条件下，溶气气浮出水的悬浮物含量为0.8mg/L，油含量1mg/L；经气浮处理后的底泥和浮渣定期集中收集处理。

步骤2，气浮出水进入膜脱气单元除去采出水中的二氧化碳、氧等，形成膜脱气单元出水；膜组件的运行条件为：进水压力0.2MPa，真空度-0.094MPa，氮气流量1.8m³/h，进水流量3m³/h，进水温度30℃

在此条件下，膜脱气单元出水悬浮固体含量0.8mg/L，含油量0.06mg/L，溶解氧含量0.035mg/L，侵蚀性二氧化碳含量0.07mg/L，平均腐蚀率＜0.076mm/年，满足油田采出水回注标准。

步骤3，膜脱气单元出水达到回注水指标要求，进入注水站用于回注。

实施例3：

本实施例所用的油田采出水的主要水质特征为：悬浮物25mg/L，油含量280mg/L，溶解氧含量0.12mg/L，侵蚀性二氧化碳含量65mg/L，平均腐蚀率0.26mm/年，Mg²⁺含量450mg/L，Ca²⁺含量900mg/L。

处理步骤如下：

步骤1，油田采出水进入溶气气浮单元进行处理，采用氮气作为气源，溶气罐操作压力0.45MP，溶气气浮停留时间40min。通过气浮处理，将采出水中的油、固体悬浮物脱除，形成气浮出水。

在此条件下，溶气气浮出水的悬浮物含量为0.7mg/L，油含量1mg/L；经气浮处理后的底泥和浮渣定期集中收集处理。

步骤2，气浮出水进入膜脱气单元除去采出水中的二氧化碳、氧等，形成膜脱气单元出水；膜组件的运行条件为：进水压力0.3MPa，真空度-0.097MPa，氮气流量2.0m³/h，进水流量4m³/h，进水温度20℃

在此条件下，膜脱气单元出水悬浮固体含量0.7mg/L，含油量0.05mg/L，溶解氧含量0.05mg/L，侵蚀性二氧化碳含量0.08mg/L，平均腐蚀率＜0.076mm/年，满足油田采出水回注标准。

步骤3，膜脱气单元出水达到回注水指标要求，进入注水站用于回注。

对比例1：

某油田采出水的水质特征同实施例2，对比例1与实施例2不同的是，气浮出水进入膜脱气单元，膜组件的运行条件为氮气流量1m³/h，水量5m³/h，其他操作条件与实例2相同；在此操作条件下，膜脱气单元出水悬浮固体含量0.85mg/L，含油量0.07mg/L，溶解氧含量0.15mg/L，侵蚀性二氧化碳含量8mg/L。

由实施例2与对比例1的对比可知，气体流量低于1.5m³/h，水量大于4m³/h的操作条件下，二氧化碳去除率明显降低。

应当注意的是，以上所述的实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的任何限制。通过参照典型实施例对本发明进行了描述，但应当理解为其中所用的词语为描述性和解释性词汇，而不是限定性词汇。可以按规定在本发明权利要求的范围内对本发明作出修改，以及在不背离本发明的范围和精神内对本发明进行修订。尽管其中描述的本发明涉及特定的方法、材料和实施例，但是并不意味着本发明限于其中公开的特定例，相反，本发明可扩展至其他所有具有相同功能的方法和应用。

Claims (10)

1.一种处理二氧化碳驱油田采出水的方法，包括如下步骤：

S1对油田采出水进行溶气气浮处理，脱除其中的油和固体悬浮物，得到气浮出水；

S2对所述气浮出水进行脱气处理，除去其中的气体，得到脱气出水。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中采用溶气气浮组件对所述油田采出水进行溶气气浮处理，优选所述溶气气浮组件包括：

气浮槽，用于接收油田采出水；

溶气罐，用于将氮气溶解在水中，以得到饱和溶气水；

设置于所述气浮槽中的溶气释放器，其另一端连接所述溶气罐，用于将溶气罐内的饱和溶气水引入气浮槽中。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述溶气罐的操作压力为0.3至0.5MPa，所述溶气气浮停留时间为20至40min。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其特征在于，所述步骤S2中采用膜组件对所述气浮出水进行脱气处理。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述膜组件的运行温度为5至40℃，真空度为-0.06至-0.1MPa。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其特征在于，所述膜组件包括脱气膜，所述脱气膜为树脂性材料、表面疏水的中空纤维膜。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的方法，其特征在于，所述脱气膜的膜外径为0.4至2mm，膜内径为0.3至1.5mm。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的方法，其特征在于，所述油田采出水中悬浮物的含量为5至150mg/L，油含量为2至500mg/L，溶解氧含量为0.01至1mg/L，侵蚀性二氧化碳含量为1.8至70mg/L，平均腐蚀率为0.05至0.64mm/年。

9.根据权利要求1-8中任意一项所述的方法，其特征在于，所述脱气出水中悬浮物的含量＜1mg/L，油含量＜0.1mg/L，溶解氧含量＜0.1mg/L，侵蚀性二氧化碳含量＜1mg/L，平均腐蚀率＜0.076mm/年。

10.根据权利要求1-9中任意一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括如下步骤：

S3.将脱气出水送至注水站，用于回注。