聚合物驱采出水的研究处理
1.聚合物驱采出水的来源
聚合物驱技术是隶属于三次采油阶段的"提高采收率" 技术中的一种强化采油工艺技术。

三次采油阶段是指在原油开采过程中，初次采油一般依靠地底压力让原油自喷而出；此后由于地下压力减小，不得不往地下注水将油驱出，称二次采油。

当前，中国多数油田处于二次采油晚期，每百吨采出液体中，含水量高达95%，综合原油采收率只有30％多一些。

在实际中多数采用的是三次采油。

随着大部分油田进入三次采油阶段，聚合物驱油得到了较广泛的应用。

聚合物驱油是一种能够提高原油采收率的工艺方法，向地层注入高粘度的聚合物溶液来大大降低流度比、扩大波及体积、提高驱油效率从而提高采收率的驱油工艺。

水解聚丙烯酰胺(HPAM)作为增稠剂用于聚合物强化驱油，可以大大提高石油的采收率，但同时也产生了大量的采油污水——聚合物驱采油污水。

这种污水不仅含有大量的油和悬浮物等污染物，而且含有大量水解聚丙烯酰胺(HPAM)。

污水粘度高，水中的油滴及固体悬浮物的乳化稳定性强，使该污水的处理难度增加了。

2.聚合物驱采出水的特性
聚合物驱采油污水最大特点是其中含有聚合物。

由于聚合物的存在，使得这种污水具有一些独特的性质。

在聚合物采出水中聚合物的质量浓度小于600 mg／L，相对分子质量为200－500万。

这个特性主要体现在：
①采出水中含有聚合物，会使含油污水的粘度增加。

45℃时水驱采出水的粘度一般为
0.6mPa·s，而聚合物驱采出水的粘度随聚合物含量的增加而增加，一般为0.8－1.1 mPa·s；粘度的增加会增大水中胶体颗粒的稳定性，使污水处理所需的自然沉降时间增长。

②采出水的油珠变小了。

粒径测试发现聚合物采出水中油珠粒径小于10 μm的占90％以上，油珠粒径中值为3～5μm；微观测试结果表明聚合物使油水界面水膜强度增大，界面电荷增强，导致采出水中小油珠稳定地存在于水体中。

因而增加了处理难度，使处理后的污水中油含量较高。

③由于阴离子型聚合物的存在，严重干扰了絮凝剂的使用效果，使絮凝作用变差，大大增加了药剂的用量。

同时，处理后的水质达不到原有水质标准，油含量、悬浮固体含量严重超标。

④由于聚合物吸附性较强，携带的泥沙量较大，大大缩短了反冲洗周期，增加了反冲洗的工作量。

同时由于泥沙量增大，要求处理各工艺环节排泥设施必须得当，必要时需增加污泥处理环节。

3.聚合物驱采出水常规处理技术
现在广泛应用的工艺是两级沉降、一次压力过滤的处理工艺，如果用此工艺来处理聚合物采出水，一方面将增加沉降时间、降低过滤器滤速，从而增大地面构筑物规模，加大基础设施投资，另一方面，聚合物还会干扰絮凝剂的使用效果，使处理后的水质达不到原有水质标准，油含量、悬浮固体含量严重超标。

因此，针对目前使用处理工艺的不足，人们研究了各种简化流程和提高处理效果的设备和工艺。

3.1大庆油田聚合物驱采出水工艺流程
随着聚合物驱油技术的大面积推广，目前全油田已建成28座聚驱采出水处理站，其中23座为二级沉降与一级压力过滤流程，占全部聚驱采出水处理站的82.1%。

3.2改进的处理设备
3.2.1立式除油罐
它是重力分离型除油、除悬浮固体构筑物，在三段重力处理工艺流程中处于第一段。

在此罐中，一部分小油粒由于自身在静水中上浮速度不同及水流速度的推动，不断碰撞聚结成大油粒而上浮，无上浮能力的部分小油粒随水进入集水管，经出水系统排出。

3.2.2沉降罐
沉降罐是用于采出水中油、水、泥分离的构筑物在三段重力处理工艺流程中处于第二段。

通过投加混凝剂来提高与液体内不同物质的密度差值，增大油粒浮升速度和悬浮物下沉速度，减少沉降时间,从而提高除油效率，与自然沉降罐主要区别在中心设置混凝反应筒。

4.聚合物驱采出水处理新技术
随着三次采油的扩展,聚合物驱采出水的数量在逐年增多,常规处理技术由于对聚合物去除率较低，处理后的污水含有大量的聚合物，所以不能回注到低渗透地层。

有必要针对聚合物采出水的特点研究高效的油水分离工艺，使处理后的污水能用于配制聚合物回用，从而实现含聚污水利用的良性循环。

根据调研结果，现在已经提出了活性炭和生物炭床吸附法、超声波降解聚合物法、膜分离技术、电解絮凝法等经济可行的处理技术。

4.1活性炭和生物炭床吸附法
活性炭吸附原理：固体表面有吸附水中溶解性物质及胶体物质的能力，表面积很大的活性炭等具有很高的吸附能力，可用作吸附剂。

一般都制成粉末或颗粒状。

粉末状的活性炭吸附能力强，制备容易，价格较低，但再生困难，一般不重复使用。

颗粒活性炭价格较高，但可再生后重复使用，并且使用时的劳动条件较好，操作管理简单。

生物炭床法：生物炭工艺是一新兴污水处理技术，是在活性炭表面培养出微生物膜，利用活性的吸附能力和微生物的生化功能，相辅相承地达到更好的处理效果，而且活性炭不必再生。

4.2超声波降解聚合物法
超声波技术作为一种新的废水处理技术，在国外已有大量实验室的基础研究成果，并有部分进入实际应用，被认为是一种有前途的废水处理技术。

超声波对有机物的降解基于以下两个理论。

1)空化理论：超声波对有机物的降解不是直接的声波作用，因为超声波在液体中的波长为10～0.015 cm，远远大于分子的尺寸，而是和液体中产生的空化气泡的崩灭有密切关系，其动力来源是声空化。

2)自由基理论：在空化作用产生的高温、高压下，水分子裂解产生自由基。

自由基由于含有未配对电子，所以其性质活泼，很容易进一步反应成为稳定分子。

对超声波降解聚合物主要在聚合物解聚上，其降解机理如前所述，主链被空化作用产生的高温高压环境以及水力剪切力作用而断裂，形成自由基，自由基之间相互反应形成新的化合物。

超声波的空化作用可以将一部分难生化降解的聚合物转化为黏度较低的易降解的小分子物质。

超声波功率的提高有利于污水中聚合物的降解，从而更加有效地降低溶液的黏度。

但是这种增加的趋势随着功率的增加变缓。

超声波功率超过400W，对污水黏度的降低有限。

4.3电解絮凝法
在电解絮凝法中以铁为阳极，电极反应为：
阳极反应：Fe−2e‾→Fe2+
阴极反应：2H2O+2e‾→H2+2OH‾
阳极反应产物和阴极反应产物反应：Fe2++2OH‾→Fe(OH)2
生成的Fe(OH)2在空气中逐渐氧化Fe(OH)3，与聚合物絮凝沉淀，将其从水中去除，负极产生的氢气起到搅拌的作用。

电解絮凝浮选的工艺流程：将油田污水放入高位水箱,在搅拌条件下流入电絮凝浮选器中;等水位到达规定度时,启动电源,进行电絮凝浮选;一定时间后,在取样点取样分析(测定水中含油量、浊点、COD值等),同时水样进行砂滤,取出一定量水进行水质分析。

4.4膜分离技术
膜分离技术是在近20多年迅速发展起来的分离技术，用超过滤法处理原油废水以及结合盐析用反渗透法处理浮状液废水的研究已有不少报道。

若采用反渗透和超过滤联合处理，在除污同时还可降低COD和BOD。

膜分离技术就是利用膜的选择透过性进行分离和提纯的技术。

膜由合成的高分子材料制成，具有形态较整齐的多孔结构，孔径分布均匀。

过滤时，所有大直径的粒子全部拦截在滤膜表面上。

膜法处理可根据废水中油粒子的大小，合理地确定膜截留分子量，且处理过程中一般无相的变化，常温下操作，有高效、节能、投资少、污染少的特点。

近年来，越来越多的膜分离技术开始用于油田采出水的处理。

常应用于采油废水处理的膜，包括反渗（RO）、超滤（UF）、微滤（MF）、电渗析（E）和纳滤（NF）等。

目前，在国内外各大油田应用较多的是超滤膜技术。

UF膜孔径一般在1nm-1μm之间，截留固体颗粒、胶体及相对分子质量为1000一100000的大分子，RO膜几乎完全可以将相对分子质量为150以上的有机组分截留。

UF+RO膜技术的组合处理高含盐的采出水，可达到回注要求水质。

经过该工艺处理的水中，悬浮物含量和油含量完全能达到SY／T5329―94《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法)A1级标准。

其中悬浮物含量小于1mg/L，含油量小于4mg/L，粒径中值小于1μm。

膜分离技术用于采出水的处理具有明显的优点： 1.化学稳定性好，可用强酸、强碱、强氧化剂还原剂等来清洗再生。

2.机械强度高，能在高温高压下使用和清洗。

3.出水水质好，水质稳定4.设备使用寿命长、占地面积少、配套设施少。