二氧化氯对含聚污水配制和稀释聚合物溶液黏度影响实验.pdf
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1、第 42卷第 08期(2023-08)油气田地面工程 https:/水处理与注水工程二氧化氯对含聚污水配制和稀释聚合物溶液黏度影响实验吕秀敏大庆油田有限责任公司第五采油厂摘要:针对大庆油田采用含聚污水配制和稀释聚合物存在降低聚合物黏度的问题,通过对配制和稀释聚合物过程中影响黏度的主要因素进行分析,发现含聚污水中的硫酸盐还原菌、铁细菌和腐生菌等微生物对聚合物黏度影响较大,因此开展了二氧化氯对含聚污水配制和稀释聚合物黏度影响实验,对二氧化氯杀菌后含聚污水中细菌数量,S2+、Fe2+含量,配制和稀释聚合物溶液的初始黏度,以及黏度保留率的影响进行研究。结果表明:二氧化氯对含聚污水中的硫酸盐还原菌、腐生
2、菌、铁细菌灭活率达到 100%,二氧化氯杀菌后含聚污水配制和稀释聚合物溶液初始黏度提高 5.512.0 mPas,黏度保留率提高 25.9%38.1%。二氧化氯可有效灭活含聚污水中的细菌,降低 S2+、Fe2+含量,二氧化氯杀菌后可有效提高含聚污水配制和稀释聚合物溶液的初始黏度及黏度保留率,为油田聚驱应用“污配污稀”技术保持聚合物黏度探索了一种新的技术方法,为提高聚驱配注系统的黏损达标率提供了技术支持。关键词:含聚污水;配制和稀释聚合物溶液;二氧化氯杀菌;聚合物黏度Experiment on the Influence of Chlorine Dioxide on the Viscosity
3、of Polymer SolutionPrepared and Diluted by Polymer-containing WastewaterLYU XiuminNo.5 Oil Production Plant of Daqing Oilfield Co.,Ltd.Abstract:Aiming at the problem that the viscosity of the polymer is reduced by using the polymer-containing wastewater to prepare and dilute the polymer in Daqing Oi
4、lfield,the main factors affectingviscosity during preparation and dilution of polymer are studied.It is found that sulfate-reducing bacte-ria,iron bacteria,and saprophytic bacteria in polymer wastewater have a great influence on the poly-mer viscosity.Therefore,experiments on the influence of chlori
5、ne dioxide on the viscosity of polymersolution prepared and diluted by polymer-containing wastewater are carried out.The effects of chlorinedioxide sterilization on the number of bacteria,the contents of S2+,Fe2+in polymer-containing waste-water,the initial viscosity and viscosity retention of prepa
6、red and diluted polymer solutions are studied.The test results show that the inactivation rate of chlorine dioxide to sulfate-reducing bacteria,sapro-phytic bacteria,and iron bacteria in polymer-containing wastewater reaches 100%.After chlorine diox-ide sterilization,the initial viscosity of polymer
7、 solution prepared and diluted by polymer-containingwastewater is increased by 5.5 mPa s 12.0 mP s,and the viscosity retention rate is increased by25.9%38.1%.Chlorine dioxide can effectively inactivate bacteria and reduce the contents of S2+andFe2+in polymer-containing wastewater.Chlorine dioxide st
8、erilization can effectively improve the initialviscosity and viscosity retention rate of the polymer solution prepared and diluted by polymer-contain-ing wastewater.A new technical method to maintain polymer viscosity in oilfield polymer flooding byusing wastewater preparation wastewater dilution te
9、chnology is explored,which provides technicalsupport for improving the qualification rate of viscosity loss in polymer flooding injection and distribu-tion system.Keywords:polymer-containing wastewater;preparation and dilution of polymer solutions;chlorinedioxide sterilization;polymer viscosityDOI:1
10、0.3969/j.issn.1006-6896.2023.08.00627水处理与注水工程吕秀敏:二氧化氯对含聚污水配制和稀释聚合物溶液黏度影响实验油气田地面工程 https:/随着油田开发的不断深入,应用聚合物驱油等三次采油规模不断扩大,大庆油田聚驱采出含油污水的产生量大幅度增加1。“十二五”期间,大庆油田应用了含聚污水替代部分清水配制和稀释聚合物回注技术2,这项“污配污稀”技术缓解了油田产出污水与回注水之间难以平衡的矛盾,在充分利用聚驱采出水的同时也减少了清水的用量,降低了含聚污水排放处理费用,避免了对环境污染的问题。在油田聚驱开发中聚合物溶液黏度是影响开发效果的关键,高黏度的聚合物溶液通
11、过油层时具有很高的残余阻力系数和黏弹效应,可提高波及效率,从而提高原油的开采效率3。在油田生产应用过程中发现,采用含聚污水配制和稀释聚合物黏度损失较大,影响聚合物溶液黏度的主要因素是含聚污水中的 Fe2+和 S2-以及大量细菌的存在,因此,如何降低含聚污水的细菌含量,提高含聚污水配制和稀释聚合物溶液的黏度成为开发关键4。1油田现状大庆油田聚合物驱油主要根据不同区块油层的渗透率、地层水的矿化度、聚合物相对分子质量等性质和条件,采用清水配制污水稀释、污水配制污水稀释两种方式,聚合物在配制、稀释和注入过程中溶液黏度会有一定的损失5,相关研究表明,配制和稀释聚合物过程中影响聚合物溶液黏度的主要因素是污
12、水的物性及外力的作用。污水的物性方面主要是污水的矿化度、污水中的还原性物质 Fe2+和S2-,以及污水中的硫酸盐还原菌、铁细菌和腐生菌等微生物6,改变聚合物分子结构,使其产生降解从而降低其黏度;外力的作用方面主要是聚合物在配注过程中,聚合物溶液在经过过滤器、静混器、注入管道等过程中,容易受到摩擦力、剪切力等外力的作用,使聚合物产生机械降解,造成聚合物溶液黏度下降7。对大庆油田某聚驱开发区块配注系统聚合物溶液黏度损失进行统计分析,具体数据见表 1。表 1聚合物黏度损失数据Tab.1 Polymer viscosity loss data聚合物相对分子质量7001041 2001041 60010
13、41 9001042 500104平均配制方式清配污稀污配污稀清配污稀清配污稀清配污稀聚合物溶液黏度损失率/%配制注入系统8.210.69.87.59.39.1单井管线19.622.520.420.918.120.3全程27.833.130.228.427.429.4由表 1可知,聚合物溶液黏度全程平均损失达到 29.4%。其中配制注入系统聚合物溶液黏度平均损失率为 9.1%,单井注入系统聚合物溶液黏度平均损失达到 20.3%。另外,清配污稀方式聚合物溶液黏度全程平均损失为 28.5%,污配污稀方式聚合物溶液黏度全程平均损失为 33.1%。对大庆油田某聚驱开发区块不同含聚污水中硫酸盐还原菌数量
14、,以及采用其配制的聚合物溶液不同反应时间的黏度损失进行检测和分析,具体数据见表 2。表 2硫酸盐还原菌对聚合物黏度损失的影响Tab.2 Effect of sulfate-reducing bacteria on viscosityloss of polymer细菌种类硫酸盐还原菌细菌数量/mL-125102251032510425105不同反应时间聚合物溶液黏度损失率/%2 h5.58.59.616.91 d7.411.022.450.57 d9.112.026.854.6由表 2可知,含聚污水中硫酸盐还原菌数量在n102n105范围,硫酸盐还原菌数量越多、反应时间越长聚合物溶液的黏度损失越
15、大,因此,为了提高含聚污水配制和稀释聚合物溶液的黏度,开展了二氧化氯对含聚污水配制和稀释聚合物溶液黏度影响实验。2二氧化氯杀菌技术2.1技术原理二氧化氯对细菌壁有较好的吸附性和穿透能力,可穿透细胞壁,有效氧化细胞内含疏基的酶,可与细菌及其他微生物蛋白质中的半胱氨酸、色氨酸和游离脂肪酸发生反应,进行分解破坏,快速抑制微生物蛋白质的合成,使膜的渗透性增高,并能改变细菌衣壳蛋白,最终导致细菌死亡,达到灭活细菌的目的8。其 化 学 反 应 原 理 为:2NaClO3+4HCl=2NaCl+Cl2+2ClO2+2H2O。2.2工艺流程在含聚污水处理站出口(污水缓冲罐出口)处增加二氧化氯杀菌装置,将一定比
16、例的氯酸钠溶液(质量分数为 27.8%)和盐酸水溶液(质量分数为31%)分别输入二氧化氯发生器中进行充分反应,生成以二氧化氯和氯气为主要成份的杀菌剂,产生的二氧化氯和氯气自动投加到含聚污水管线中,经28第 42卷第 08期(2023-08)油气田地面工程 https:/水处理与注水工程配制站和注入站进行母液的配制和稀释,经注入管线、注入井注入油层。即:含聚污水滤后水二氧化氯杀菌装置配制站注入站注入井。工艺流程见图 1。图 1二氧化氯杀菌工艺流程Fig.1 Process flow of chlorine dioxide sterilization2.3杀菌效果在大庆油田某聚驱污水站,按照二氧化
17、氯有效质量浓度 10 mg/L 进行投加药剂,检测杀菌前后各节点(注水站、注水井、注入站、注入井)污水中硫酸还原菌、腐生菌、铁细菌、S2+、Fe2+含量(表3)。由表 3可知,投加二氧化氯杀菌后,出站及注水(入)井井口水样中硫酸盐还原菌、腐生菌、铁细菌数量均能够达到指标要求(水驱25 个/mL、聚驱100 个/mL),对硫酸盐还原菌、腐生菌、铁细菌的杀菌率分别为 100%、100%、99.7%;水样中 S2+质 量 浓 度 均 低 于 0.02 mg/L;Fe2+含 量 降 低57%。分析原因主要是二氧化氯具有较强的氧化作用,可以杀灭污水中的细菌,同时能够降解污水中的还原性物质,减少污水中 S
18、2+、Fe2+含量9-10。3室内实验实 验 选 取 应 用 范 围 广 泛 的 相 对 分 子 质 量 为2 500104和 700104的两种聚丙烯酰胺干粉,配制和稀释污水采用大庆油田某 2座聚驱污水站深度处理后的含聚污水和二氧化氯杀菌后的深度处理含聚污水,清水为某水源处理后清水。3.1实验方法取清水、含聚污水和二氧化氯杀菌后的含聚污水,调节立式搅拌器的搅拌速度至 400 r/min,使水样形成旋涡,在 30 s内缓慢而均匀的分别加入相对分子质量为 2 500104和 700104的聚丙烯酰胺干粉,继续搅拌 2 h后静置 2 h,配制成聚合物质量浓度为 5 000 mg/L的母液。在配制完
19、成的聚合物质量浓度为 5 000 mg/L 的母液中分别加入一定比例的清水、含聚污水和二氧化氯杀菌后的含聚污水,调节立式搅拌器的搅拌速度至 400 r/min,搅拌 30 min,稀释成不同浓度的聚合物溶液试样,将试样放在恒温水浴锅中预热15 min,采用布氏黏度计检测聚合物溶液黏度。3.2黏度影响实验分析对配制完成的聚合物质量浓度为 5 000 mg/L 的母液中分别加入清水、含聚污水、二氧化氯杀菌后含 聚 污 水 配 制 1 200、1 400、1 800、2 000、2 500 mg/L的聚合物溶液,对试样采用布氏黏度计检测其初始黏度,具体黏度检测数据见表 4。由表 4可知,清水配制聚合
20、物溶液黏度二氧化氯杀菌后含聚污水配制聚合物溶液黏度含聚污水配制聚合物溶液黏度,相对分子质量为 700表 3投加杀菌剂前后污水物性检测数据Tab.3 Physical property test data of sewage before and after adding fungicides名称杀菌装置前杀菌装置后注水站注入站注水井注入井硫酸盐还原菌/(个mL)60 00000000腐生菌/(个mL)60 0004015152525铁细菌/(个mL)7 5000002525S2+/(mgL-1)5.250.020.020.020.020.02Fe2+/(mgL-1)2.141.081.01.0
21、1.01.0表 4聚合物溶液黏度检测数据Tab.4 Polymer solution viscosity test data聚合物相对分子质量7001042 500104配制水质清水含聚污水二氧化氯杀菌后含聚污水清水含聚污水二氧化氯杀菌后含聚污水不同质量浓度条件下的溶液黏度/(mPas)1 200 mg/L8069.2377.4759.746.5354.731 400 mg/L130.197.07119.68063.675.81 800 mg/L220.8129.1142.3124.8104.1112.82 000 mg/L250.3164178.6151.5123.5140.72 500 m
22、g/L281.6213.5235.8213.5150.2179.9平均黏度/(mPas)192.6134.6150.8125.997.6112.829水处理与注水工程吕秀敏:二氧化氯对含聚污水配制和稀释聚合物溶液黏度影响实验油气田地面工程 https:/104、2 500104的二氧化氯杀菌后含聚污水配制聚合物溶液的平均黏度比含聚污水配制聚合物溶液的平均黏度分别提高了 16.2 mPas 和 15.2 mPs,黏度提高率分别为 12.0%、15.5%,表明采用二氧化氯杀菌后含聚污水配制聚合物溶液可以提升溶液黏度。采用含聚污水、二氧化氯杀菌后含聚污水,将相对分子质量为 700104、2 5001
23、04聚合物母液(质量浓度 5 000 mg/L)稀释成 1 000 mg/L的聚合物溶液,采用布氏黏度计检测试样初始黏度,然后将聚合物溶液采用安瓿瓶密封后放置 45 恒温箱中保存,分别检测 24、72、168、360、720 h 聚合物溶液黏度的变化情况,考察其黏度稳定性,具体黏度检测数据见表 5、表 6。表 5不同污水配制聚合物溶液黏度稳定性室内检测数据Tab.5 Laboratory test data of viscosity stability of polymersolutions prepared with different sewage聚合物相对分子质量7001042 5001
24、04配制方式含聚污水杀菌后含聚污水含聚污水杀菌后含聚污水聚合物溶液黏度/(mPas)初始黏度33.738.332.442.324 h34.541.926.541.372 h35.24318.138.8168 h12.934.11237.3360 h11.833.211.636.1720 h10.131.210.534.6表 6不同污水配制聚合物溶液黏度保留率数据Tab.6 Viscosity retention rate data of polymer solutions preparedwith different sewage聚合物相对分子质量7001042 500104配制水质含聚污水杀
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