聚合物驱采出水深度处理及配聚粘损调控技术研究

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1、StudyonAdvancedTreatmentofPolymer-FloodingProducedWaterandControlofViscosityLossofPreparingPolymerSolutionbyZhangHongqiSupervisor:ProfessorLiuYangADissertationSubmittedtotheNortheastPetroleumUniversityInpartialfulfillmentoftherequirementFortheDoctoralDegreeofEngineeringPetroleumandNatural

2、GasEngineeringDec.,2017东北石油大学博士研究生学位论文I东北石油大学博士研究生学位论文聚合物驱采出水深度处理及配聚粘损调控技术研究摘要聚合物驱油技术已成为油田高含水开发阶段提高原油采收率、确保油田持续稳产的一项重要措施。聚合物驱油是指将聚丙烯酰胺加入到注入水中，从而增加注入液的粘度及滞留时间，降低油层渗透率以调整吸水剖面，改善水油流度比和实际波及系数来提高采收率的方法。然而，在聚合物混合注入系统中，由于机械剪切、水质和微生物等因素的影响会造成聚合物溶液一定程度的损失，影响聚驱的效果。因此，如何在聚合物溶液配制、输送及注入过程中，保持聚合物溶液的粘度，

3、是保证聚合物溶液驱油效果的重要支撑。在聚合物混合注入流程中，即聚合物母液与稀释水经静态混合器混合配制成聚合物目的液并输往注入井的过程中，对聚合物溶液粘度影响较大的因素主要有稀释水水质、流量调节器（一泵多井流程）、静态混合器和注入管道。为降低聚合物溶液在混合注入系统中的粘度损失，本论文针对上述主要影响因素开展了系统研究。在对聚合物驱注入系统节点构成及特征分析的基础上，首先，鉴于为降低成本、提高资源利用率，稀释水多为聚驱采出污水处理后回用，以提升稀释水水质为目标进行了含聚含油污水深度处理技术研究；然后，考虑降低聚合物溶液在配制和输送过程中由于机械剪切力造成的粘度损失，设计开发

4、了新型低剪切静态混合器和低剪切母液流量调节器，并进行了现场应用研究；最后，进行了管道粘度损失微生物抑制剂的开发与应用研究。结果表明，采用“溶气净化→溶气生物净化→生物强化处理→固液分离”处理工艺处理含聚含油污水，当处理量达到3000m3/d时，系统停留时间约为21.6h，净化分离出水含油量为5.2mg/L，悬浮物含量为9.6mg/L，悬浮物粒径中值为1.2μm，辅以常规的二级过滤工艺时，出水含油量降低到0.4mg/L，悬浮物含量降低到3.4mg/L，悬浮物粒径中值为1.2μm，水质大幅优于含油量低于5mg/L，悬浮物含量低于5mg/L，悬浮物粒径中值低于2μm的深度处理污

5、水水质标准。同时，基于该处理工艺可大幅降低污水中的化学需氧量（COD）、氨氮、硫化物等污染物浓度，提升稀释水水质质量以减小聚合物粘度损失。在聚合物配注系统中，由静态混合器导致的聚合物粘度损失率高达8%以上，是造成聚合物粘度损失的主要环节之一，通过分析常规静态混合器混合机理，明确了导致混合均匀度低、粘度损失率大的根本原因，进而设计并研制了能够有效降低粘度损失的螺旋型低剪切静态混合器，其中所采用的并联式多螺旋型混合单元通过流体绕流和离心力作用实现混合介质径向分离与对流，该模式与常规静态混合器强制分割与合并的模式相比具有提高混合均匀度、降低剪切速率的优点，试验效果表明，低剪切静

6、态混合器引起的聚合物平均粘损率仅为3.06%，混合不均匀度平均值为5.06%，分别较SX、SK等混合单元组成的常规静态混合器下降3.64%和4.78%。研究表明，由母液流量调节器所导致的聚合物粘度损失能达到5%，也是聚合物粘度损失的重要环节，通过深入分析聚合I摘要物母液的非牛顿流体特性和常规母液流量调节器的优缺点，设计了一种梭形杆低剪切母液流量调节器，并对调节器内部的流场分布进行了仿真研究，现场试验对低剪切母液流量调节器的调节性能和粘度损失率进行了评价，结果显示低剪切母液流量调节器导致的聚合物母液平均粘度损失损率为2.49%，较相同工况下的常规文丘里母液流量调节器下降2.

7、04%。与上述由机械作用引起粘度损失不同的是，在输送管道中，硫酸盐还原菌的大量滋生与繁殖，其腐蚀管道所产生铁离子及硫化物，也是造成聚合物溶液粘度损失的原因之一。研究中考虑硝酸盐还原菌（NBR）与硫酸盐还原菌（SRB）的生存竞争性，通过底物竞争机制，可利用NRB抑制SRB的生长，达到降低粘度损失的目的。实验从油田配注污水中筛选得到了硝酸盐还原菌Alccligenessp.JNS05，验证了其对硫酸盐还原菌的抑制效果。将菌株扩大培养后，将培养液注入油田注聚系统中，考察其对聚合物溶液粘度的影响。结果表明，硝酸盐还原菌JNS05能够有