国产日韩欧美一区二区三区三州_亚洲少妇熟女av_久久久久亚洲av国产精品_波多野结衣网站一区二区_亚洲欧美色片在线91_国产亚洲精品精品国产优播av_日本一区二区三区波多野结衣 _久久国产av不卡

?

油田地面集輸系統(tǒng)沉積物組成分析及處理工藝優(yōu)化

2015-07-25 03:36:50李慶云隋欣王寶輝吳紅軍李莉苑丹丹聶春紅董晶
化工進(jìn)展 2015年10期
關(guān)鍵詞:硅酸鹽集輸驅(qū)油

李慶云,隋欣,王寶輝,吳紅軍,李莉,苑丹丹,聶春紅,董晶

(東北石油大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院,石油與天然氣化工省高校重點實驗室,黑龍江 大慶 163318)

隨著油田原油開采程度的不斷加深,原油的開采開發(fā)已經(jīng)步入二次、三次采油階段,特別是三次采油技術(shù)的實施[1-2],聚合物驅(qū)油為主的化學(xué)驅(qū)油[3]得到了廣泛的應(yīng)用,在提高原油采收率的方法中,聚合物驅(qū)油占有重要的地位[4-5]。目前聚合物驅(qū)油技術(shù)在我國各油田的應(yīng)用已大規(guī)模展開[6-8]。但聚合物驅(qū)油作業(yè)的綜合含水率為80%左右[9-10],依靠改善聚合物驅(qū)油技術(shù)提高原油采收率,獲得原油穩(wěn)產(chǎn)和高產(chǎn)的同時[11-14],大量聚合物驅(qū)采油污水的處理難度也隨之增大。與常規(guī)采油污水相比,聚驅(qū)采油污水具有以下特點:①組成上除含有石油烴類、固體顆粒、無機鹽、細(xì)菌等常規(guī)物質(zhì)外[15],污水中還含有大量的難生物降解的高分子聚合物;②污水的黏度大,并隨其濃度的增加而增大[16];③污水中的油滴分散度高,不利于聚并和浮升,加大了油水分離的難度;④污水中含有大量的乳化劑[17-19]。由于破乳困難,導(dǎo)致采出液的水質(zhì)進(jìn)一步劣化。隨著攜帶物含量的增加,采出液的水質(zhì)呈現(xiàn)較復(fù)雜的狀態(tài),增加了油田后續(xù)處理的難度。

聚合物驅(qū)油是指向注入水中添加一定量的聚丙烯酰胺,使其具有較高的殘余阻力系數(shù)以及黏彈效應(yīng)。隨著油田的不斷開采,原油含水量逐漸增加,流動性好、阻力低、注入壓力低的低濃度聚合物已不能滿足實際生產(chǎn)。聚合物濃度越大,地層滲透率越小,聚合物吸附滯留量越大[20]。隨著聚合物用量的增加,采收率不斷增加,含水量逐漸減少[21]。因此,采用高濃度聚合物驅(qū)油,可以降低驅(qū)替相的流速,增大驅(qū)替相與石油的作用強度,提高油田采收率。

由于聚合物驅(qū)油采出液中聚合物的存在,使得采出液黏度增加,造成采出液油水乳化嚴(yán)重,油珠粒徑減小,含油量、懸浮物濃度、油層攜帶物含量增加。因而,容易發(fā)生堵塞現(xiàn)象,嚴(yán)重危害地面管線系統(tǒng)。采出液中的碳酸根和鈣、鎂等成垢離子易在管道內(nèi)結(jié)垢,甚至發(fā)生垢下腐蝕。針對以上情況,本文通過儀器表征及化學(xué)分析的方法對高濃度聚合物驅(qū)油采出液及其攜帶物進(jìn)行物性分析,為油田采出液處理工藝的優(yōu)化提供有效數(shù)據(jù)及理論依據(jù)。

1 實驗部分

1.1 樣品來源與實驗儀器

(1)樣品來源 待測樣品為高濃度聚合物驅(qū)油 的油田地面集輸系統(tǒng)中的沉降節(jié)點(某轉(zhuǎn)油站1 號分離緩沖游離水脫除器)、提溫節(jié)點(某聯(lián)合站1號1.16MW 加熱爐)、凈化油緩沖罐節(jié)點(某聯(lián)合站1 號凈化油緩沖罐)的攜帶物。

(2)實驗儀器 Tensor27 型紅外光譜儀,德國Bruker;JSM-35CF 型掃描電鏡,日本電子;D/MAX-2200型X射線衍射儀,日本理學(xué);原子吸收光譜儀,北京普析通用;722E 可見分光光度計,上海光譜儀器有限公司;DRZ 型馬弗爐,南京電爐廠。

1.2 實驗方法

對沉降節(jié)點、提溫節(jié)點、凈化油緩沖罐節(jié)點攜帶物進(jìn)行紅外分析(FTIR)、掃描電鏡分析(SEM)和X 射線衍射(XRD)分析,采用酸化-煅燒-原子吸收法進(jìn)行精細(xì)分析。取一定量的攜帶物,用450℃馬弗爐煅燒,除去攜帶物中的有機物,采用化學(xué)分析中的重量法得到有機物含量;將部分粉末狀的攜帶物采用FTIR 和XRD 進(jìn)行沉積物表征分析確定其組分,采用SEM 對攜帶物形貌進(jìn)行分析;再取一定量攜帶物酸溶、趕酸,待冷卻后濾出酸不溶物并稱重,此記為硅酸鹽;將濾液轉(zhuǎn)移至容量瓶中定容,并運用AAS、ICP 和UV/Vis 對金屬陽離子(K、Na、Ca、Mg、Fe、Ba)以及Si 離子含量進(jìn)行測定,折算成相應(yīng)的氧化物及鹽類含量。通過儀器表征和化學(xué)分析確定攜帶物的組分及含量,得出油田地面集輸系統(tǒng)沉積物的組成及形成規(guī)律。

2 實驗結(jié)果與討論

2.1 紅外光譜分析

將沉降節(jié)點、提溫節(jié)點、凈化油緩沖罐節(jié)點攜帶物進(jìn)行紅外光譜分析,紅外譜圖及數(shù)據(jù)見圖1、表1。

圖1 不同節(jié)點的紅外譜圖

表1 各節(jié)點紅外譜圖定性分析

2.2 掃描電鏡分析

沉降節(jié)點攜帶物形貌如圖2(a)所示,攜帶物為塊狀A(yù) 或枝狀團(tuán)聚體構(gòu)成的大塊B。提溫節(jié)點攜帶物形貌如圖2(b)所示,攜帶物為枝狀團(tuán)聚體構(gòu)成的 大塊,如A、B 所示。凈化油緩沖罐節(jié)點攜帶物形貌如圖2(c)所示,垢樣為塊狀A(yù) 或枝狀團(tuán)聚體構(gòu)成的大塊B。

圖2 各節(jié)點攜帶物微觀形貌

2.3 XRD 分析

沉降節(jié)點攜帶物的XRD 分析圖如圖3(a)所示,攜帶物中含有大量的SiO2,少量的CaCO3,以及其他無定形物質(zhì)。提溫節(jié)點攜帶物的XRD 分析圖如圖3(b)所示,攜帶物中含有大量的CaCO3,少量的SiO2,以及其他無定形物質(zhì)。凈化油緩沖罐淤泥XRD 分析圖如圖3(c)所示,攜帶物的晶相主要為氧化鐵,有一定量的鈣長石和少量的其他物質(zhì)。

2.4 化學(xué)分析

采用重量法、原子吸收光譜法、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法和紫外可見分光光度法對各節(jié)點攜帶物的組成及含量進(jìn)行分析測定,得到各成分含量如表2 所示。

圖3 不同節(jié)點處攜帶物的XRD 圖

表2 三個節(jié)點攜帶物成分對比數(shù)據(jù)

由表2 可知,沉降節(jié)點攜帶物中,含量最多的是硅酸鹽,達(dá)到了83.467%,有機物為9.689%,有機物包括聚合物和原油等成分,另外還含有少量的CaCO3、MgCO3、Fe2O3、K2O、Na2O;提溫節(jié)點攜帶物中,含量最多的是CaCO3達(dá)到了35.265%,其次是MgCO3達(dá)到了23.763%,F(xiàn)e2O3達(dá)到了13.160%、硅酸鹽達(dá)到了10.997%、有機物達(dá)到了8.221%,其中有機物包括聚合物原油等成分,另外提溫節(jié)點處的攜帶物還含有少量的Na2O 和K2O;凈化油緩沖罐淤泥中水占19.312%,有機物為76.653%,有機物包括聚合物和原油等成分,另外還含有少量的Fe2O3,微量的硅酸鹽、CaCO3、K2O、Na2O。

通過紅外分析、掃描電鏡分析、XRD 分析和原子吸收等分析方式,對沉降節(jié)點、提溫節(jié)點、凈化油緩沖罐節(jié)點攜帶物進(jìn)行全面分析得出:在形貌上,沉降節(jié)點和凈化油緩沖罐攜帶物形貌相似,均為塊狀或枝狀團(tuán)聚體構(gòu)成的大塊,但沉降節(jié)點攜帶物較規(guī)整。提溫節(jié)點攜帶物形貌為枝狀團(tuán)聚體構(gòu)成的大塊。在晶相上,沉降節(jié)點的攜帶物中含有大量的SiO2,少量的CaCO3。提溫節(jié)點處的攜帶物含有大量的CaCO3,少量的SiO2。凈化油緩沖罐淤泥主要為氧化鐵,有一定量的鈣長石。在組成上,沉降節(jié)點攜帶物中含量最多的是硅酸鹽(83.467%),提溫節(jié)點處攜帶物中含量最多的是CaCO3(35.265%),凈化油緩沖罐淤泥中含量最多的是有機物(76.653%)。

3 高濃度聚驅(qū)油田地面集輸系統(tǒng)處理工藝的分析與優(yōu)化

油田高濃度聚合物驅(qū)油采出液中含有大量的無機鹽,這些物質(zhì)在管線內(nèi)部隨流程運移、相互作用、沉積結(jié)垢,并附著有大量的有機物和菌落,使系統(tǒng)的處理壓力增大,采出液水質(zhì)劣化加重。此外,攜帶物顆粒會磨損管道內(nèi)壁,使管道腐蝕嚴(yán)重。管道受到腐蝕后,其質(zhì)量、厚度、力學(xué)性能、組織結(jié)構(gòu)、電極過程都會發(fā)生變化,這些物理性質(zhì)和力學(xué)性能的變化會降低管道的使用壽命。因此,高效的采出液處理工藝是減少管道卡堵現(xiàn)象和防止發(fā)生垢下腐蝕的重要途徑,也是提高采出液水質(zhì)的有效途徑。

3.1 高濃度聚合物驅(qū)油的油田地面集輸系統(tǒng)處理工藝優(yōu)化

通過對油田地面集輸系統(tǒng)沉積物組成的分析得出:游離水脫除器節(jié)點處攜帶物的主要成分是硅酸鹽(含量為83.467%);加熱爐節(jié)點處攜帶物的主要成分是碳酸鈣(含量為35.265%)、碳酸鎂(含量為23.763%);凈化油緩沖罐節(jié)點處攜帶物的主要成分是有機物(含量為76.653%,包括原油和聚丙烯酰胺等)、水(含量為19.3%)。為了降低各節(jié)點處主要攜帶物的含量,對高濃度聚合物驅(qū)油采出液處理工藝進(jìn)行優(yōu)化以延長處理工藝的使用周期。

圖4 所示的工藝流程圖為油田地面集輸系統(tǒng)改進(jìn)后的工藝流程圖。圖中主要的工藝流程是來自油井的油田采出液經(jīng)計量間處理后到達(dá)三相分離器,在三相分離器進(jìn)口投加破乳劑將采出液中的氣、油、水三相進(jìn)行分離。天然氣經(jīng)除油器處理后用于自耗或外輸;原油經(jīng)沉降罐A除去大量泥沙,再經(jīng)脫水泵、脫水爐、電脫水器除去原油中的水,再將原油運至加熱器B 分解聚合物,到達(dá)凈化油緩沖罐計量后外輸;三相分離器分離出的水以及電脫水器放出的水運至 1000m3沉降罐中沉降,再加入4%NaOH 調(diào)節(jié)pH 值至弱堿性在沉降罐C 中除去易結(jié)垢離子Ca2+、Mg2+等離子,投入防垢劑、調(diào)節(jié)劑、破乳劑進(jìn)行調(diào)節(jié)使水達(dá)到回注水的各項指標(biāo),再通過熱洗爐和摻水爐處理運回計量間,再重新回注到油井。采出液攜帶出的地層沙粒在游離水脫除器處沉降,造成該節(jié)點處攜帶物中含有大量硅酸鹽。硅酸鹽難以除去,只能通過后期的清洗工藝進(jìn)行處理。經(jīng)試驗測定游離水前硅酸鹽含量為83.467%,游離水后含量為24.164%,因此沉降可以除去大量的硅酸鹽。在脫水泵前安置沉降罐A以減少泥沙的含量。

溫度的升高,造成大量的碳酸鈣(含量為35.265%)、碳酸鎂(含量為23.763%)在加熱爐節(jié)點處結(jié)垢。同時,溫度升高腐蝕加劇,腐蝕產(chǎn)物鐵氧化物也會逐漸聚集沉降。在加熱爐前加入4%的NaOH 調(diào)節(jié)采油液pH 值至弱堿性,將成垢離子Ca2+、Mg2+及鐵離子在沉降罐C 中沉降,有效降低加熱爐內(nèi)的成垢離子含量。同時,減少了因高溫導(dǎo)致的成垢量大和垢下腐蝕的影響。

圖4 油田地面集輸系統(tǒng)工藝改進(jìn)流程圖

凈化油緩沖罐淤泥中水(含量為19.3%),有機物(含量為76.65%),有機物包括聚合物和原油等成分。在凈化油緩沖罐前安置加熱器B,升高溫度會使采出液中聚合物發(fā)生降解。經(jīng)測定,當(dāng)溫度升高到60℃時,黏度平均降低了54.09%。通過安置加熱器B 減少凈化油緩沖罐中聚合物的含量。

3.2 高濃度聚合物驅(qū)油采出液處理系統(tǒng)清洗工藝選擇

采出液處理系統(tǒng)需要進(jìn)行清洗以保證其處理能力。設(shè)備和管道的清洗方法有很多,目前國內(nèi)外油田主要采用化學(xué)清洗和物理清洗?;瘜W(xué)清洗劑往往針對一種或一類物質(zhì),而物理清洗成本較低、作用效果好,得到了廣泛的應(yīng)用。物理清洗包括復(fù)合式套管刮垢刀清洗、高壓水射流清洗、管道清洗器(PIG)清洗、氣動清洗等方式,這些處理方式通常應(yīng)用于含油污水集輸管道的清洗。

針對該采油廠高濃度聚合物驅(qū)油采出液水質(zhì)的現(xiàn)實狀況,結(jié)合室內(nèi)分析研究結(jié)果,對該采油廠工藝設(shè)備和管線清洗方法的適用情況進(jìn)行分析,結(jié)果如下。

(1)PIG 物理清洗技術(shù)和氣脈沖清洗技術(shù)的施工速度快,除垢率達(dá)到90%以上,能有效去除管線中的軟垢,解決“含油”、“懸浮固體含量”等指標(biāo)的二次污染問題,有助于控制管線中細(xì)菌的繁殖速度。投加殺菌劑和除垢劑可以提高清洗效果。

(2)對于符合條件的干線、支干線采用PIG物理清洗具有很高的性價比。不規(guī)范管線(存在變徑、嚴(yán)重變形、機械障礙物等)則容易出現(xiàn)卡堵 現(xiàn)象。

(3)氣脈沖清洗技術(shù)可清除管線中的軟垢,對管網(wǎng)的適應(yīng)性強,對管線破壞低,但廢液量較多。

(4)大排量沖洗技術(shù)可清除管線中的軟垢,廢液產(chǎn)生量少,對管網(wǎng)的適應(yīng)性強,對管線破壞低,清洗成本低,不存在卡堵風(fēng)險。

綜上分析可知:對于罐體,采用人工清淤;對于管線,采用PIG 物理清洗和氣動清洗(氣脈沖物理清洗和大排量物理清洗)相結(jié)合的技術(shù),可以明顯改善采出液的水質(zhì)。

3.3 清淤周期的確定

根據(jù)游離水器前后聚合物濃度及懸浮物含量的變化,結(jié)合現(xiàn)場產(chǎn)液量及流速(需現(xiàn)場提供)進(jìn)行估算。對比數(shù)據(jù)見表3。

游離水器前后懸浮物含量降低了88.5%,說明一大部分?jǐn)y帶物沉積在游離水器內(nèi)。通過現(xiàn)場調(diào)研可知,游離水器通常為φ4m×20m 的桶型儲罐,其體積為251.2 m3。半年后,沉積物會達(dá)到儲罐體積的五分之一(不考慮沉積物在儲罐中的壓實過程),淤泥厚度達(dá)到半米,此時應(yīng)對儲罐進(jìn)行清淤處理,以免影響正常的生產(chǎn)。因此,合理的清淤周期為半年。

表3 游離水前和游離水后節(jié)點對比數(shù)據(jù)

4 結(jié) 論

(1)游離水脫除器節(jié)點處攜帶物的主要成分 是硅酸鹽。采出液攜帶出的地層沙粒在游離水脫除器處沉降,造成該節(jié)點處攜帶物中含有大量硅酸鹽。在脫水泵前安置沉降罐A以減少泥沙的含量。

(2)加熱爐節(jié)點處攜帶物的主要成分是碳酸鈣、碳酸鎂。加入4%的NaOH 調(diào)節(jié)采油液pH 值至弱堿性,使成垢離子在沉降罐C 中沉降,降低加熱爐內(nèi)的成垢離子含量。

(3)凈化油緩沖罐節(jié)點處攜帶物的主要成分 是有機物(原油和聚丙烯酰胺等)。在凈化油緩沖罐前安置加熱器B,使采出液中聚合物發(fā)生降解。經(jīng)測定,當(dāng)溫度升高到60℃時,黏度平均降低了54.09%。通過安置加熱器B減少凈化油緩沖罐中聚合物的含量。

(4)對于管線,采用PIG 物理清洗和氣動清洗相結(jié)合的技術(shù),可以明顯改善管線卡堵和水質(zhì)問題。當(dāng)淤泥厚度為半米左右時應(yīng)該進(jìn)行清淤,因此合理的清淤周期為半年。

[1] Lee Sangheon,Kim Sangkyum,Park Jiyun,et al. Intemational conference on fracture(ICF13):Preparation and characterization of domestic ASP solution for enhanced oil recovey[C]//China National Convention Center,May 23,2013. Beijing,2013.

[2] 楊志鋼. 三次采油技術(shù)及進(jìn)展[J]. 化工進(jìn)展,2011,30(s1):420-423.

[3] 王正波,葉銀珠,王繼強. 聚合物驅(qū)后剩余油研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向[J]. 油氣地質(zhì)與采收率,2010,17(4):37-42.

[4] Urbissinova T S,Trivedi J,Kuru E. Effect of elasticity during viscoelastic polymer flooding:A possible mechanism of increasing the sweep efficiency[J]. J. Can. Pet. Tech.,2010,49(12):49-56.

[5] Wei Bing,Romero-Zerón Laura,Rodrigue Denis. Oil displacement mechanisms of viscoelastic polymers in enhanced oil recovery (EOR)[J]. Journal of Petroleum Exploration and Production Technology,2014,4(2):113-121.

[6] 劉會友. 勝利油區(qū)污水處理工藝改造的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析[J]. 油氣地質(zhì)與采收率,2005,12(4):78-80.

[7] 馬寶東,陳曉彥,張本艷,等. 聚合物驅(qū)新型污水處理劑的研制和應(yīng)用[J]. 油氣地質(zhì)與采收率,2005,12(5):70-72.

[8] 王增林,祝威. 勝利油區(qū)含聚合物采出液處理技術(shù)[J]. 油氣地質(zhì)與采收率,2008,15(1):92-94.

[9] 張文. 油田污水處理技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 油氣地質(zhì)與采收率,2010,17(2):108-110.

[10] 劉茉娥,蔡振邦,陳益棠. 膜技術(shù)在污水治理及回用中的應(yīng)用[M]. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005:168-170.

[11] Zhao Fenglan,Hou Jirui,Li Hongsheng,et al. Feasibility study of secondary polymer flooding in henan oilfield,China[J]. Advances in Natural Science,2010,2(2):1-20.

[12] Wei B,Romero-Zerón L. The evaluation of a technological trend in polymer flooding for heavy oil recovery[J]. Petroleum Science and Technology,2014,32(19):2396-2404.

[13] Cyr T J,Cruz V,Spanos T J T. An analysis of the viability of polymer flooding as an enhanced oil recovery technology[J]. Transport in Porous Media,1988,3(6):591-618.

[14] Algharaib M,Alajmi A,Gharbi R. Improving polymer flood performance in high salinity reservoirs[J]. Journal of Petroleum Science and Engineering,2014,115:17-23.

[15] 劉濤,包木太,李希明. 油田污水處理工藝中COD 的去除研究進(jìn)展[J]. 化工進(jìn)展,2009,28(11):2035-2039.

[16] 馬學(xué)勉,王素芳,滕厚開. 含聚采油污水處理技術(shù)研究進(jìn)展[C]//2013 中國水處理技術(shù)研討會暨第33 屆年會論文集. 山東,2013:47-50.

[17] 張翼,王德虎,林慶霞. 油田用乳化劑乳化力的測定方法改進(jìn)[J]. 化工進(jìn)展,2012,31(8):1852-1856.

[18] 劉娟,趙亞溥,胡斌. 油水乳狀液的穩(wěn)定機理及其化學(xué)破乳技術(shù)的研究進(jìn)展[J]. 化工進(jìn)展,2013,32(4):891-897.

[19] 馬學(xué)虎,劉偉,蘭忠. 遼河油田稠油O/W 乳狀液的破乳實驗[J]. 化工進(jìn)展,2009,28(s1):229-233.

[20] 郭明日. 高濃度聚合物驅(qū)油技術(shù)研究[D]. 大慶:大慶石油學(xué)院,2008.

[21] 王曉光. 高濃度聚合物驅(qū)油礦場應(yīng)用的幾點認(rèn)識[J]. 黑龍江科技信息,2009,24:31.

猜你喜歡
硅酸鹽集輸驅(qū)油
礦化劑對硅酸鹽水泥煅燒的促進(jìn)作用
簡述油氣集輸系統(tǒng)安全管理問題及對策
基于FLUENT天然氣集輸管道直角彎管磨損分析
煤氣與熱力(2021年4期)2021-06-09 06:17:06
納米材料改性硅酸鹽水泥研究進(jìn)展
HYSYS軟件在復(fù)雜山區(qū)頁巖氣集輸管線中的應(yīng)用
注氣驅(qū)油技術(shù)發(fā)展應(yīng)用及海上油田啟示
鉬酸鹽與硅酸鹽復(fù)合鈍化膜耐蝕性的研究
CO2驅(qū)油與埋存對低碳經(jīng)濟(jì)的意義
煤層氣田集輸工藝優(yōu)化建議概述
中國煤層氣(2015年1期)2015-08-22 03:05:47
32.5復(fù)合硅酸鹽水泥正式取消
嘉定区| 郧西县| 和林格尔县| 寻乌县| 南皮县| 防城港市| 辉南县| 云安县| 鸡泽县| 阜宁县| 蕲春县| 望谟县| 疏勒县| 霍州市| 和林格尔县| 偃师市| 砀山县| 凉山| 郁南县| 余干县| 外汇| 奉节县| 安徽省| 明星| 远安县| 石河子市| 高唐县| 延长县| 漳州市| 泸水县| 磴口县| 晋宁县| 卢龙县| 汝阳县| 琼海市| 武隆县| 板桥市| 永靖县| 墨脱县| 资阳市| 临沭县|