徐龙波
中海油天津化工研究设计院有限公司 天津市 300451
摘要：室内研究自1987年开展以来，经历了探索性试验、中试和产业化推广。三元复合驱完善并形成了一套成熟的配注工艺，采用深曝水配注和稀释配注。随着三元复合驱的发展，三元复合驱区块的数量越来越多，对深层氧暴露水的需求也越来越大。由于油田目前采用的深度曝氧水处理工艺仅适用于低能见度剂的水驱采出水处理，对于高能见度剂的聚合物驱和三元复合驱采出水没有深度曝氧处理工艺。随着水驱区块逐渐被聚合物驱和三元复合驱区块取代，深部透氧水水源逐渐减少，已不能满足三元复合驱领域日益增长的深部透氧水需求。
关键词：微纳米处理 复合驱油体系 可行性探讨
1.微纳米工艺深度处理油田废水
为了保证以聚合物为核心组分的驱油体系的粘度，一般采用深层曝氧水稀释或深层曝氧水稀释进行澄清混合；
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用清水和深度氧化水配制驱油体系，延缓聚合物降解，保证驱油体系的整体粘度和驱油性能。该工艺的关键是清水和深度氧化水含有较低含量的低还原性物质。当然，与普通油田污水相比，这两种水中的油和悬浮物含量也较低，但油和悬浮物的存在对驱替体系的粘度没有显著影响，本文不做讨论。
微纳污水处理技术是结合化学辅助投加技术实现污水深度氧化的三级物理水处理技术。其中一个关键技术是通过膜管道，在压力的作用下，金属微孔管内外的压差提供驱动力，推动管内气体从管上的微孔流出，在管外壁形成微小气泡，管外高速流动的剪切流带走气泡，形成气液混合水[1]的气泡制造方法。
该技术形成的微纳气泡主要是指直径为0.1~120微米的微小气泡，具有气泡体积小、上升速度慢、氧化力强的特点[[2]。根据产生的气泡大小，大气泡大于100μm，可以吹走水和泥沙，迫使水推动循环；10~100μm的中等尺寸微米气泡可以实现高效富氧；超细小气泡面积大0.1~10μm，氧传质系数高，能有效促进水质净化。
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图1? 微气泡产生机理
与油田广泛使用的曝氧工艺相比，微纳污水处理工艺在污水中的气体消耗更低，仅为曝氧工艺的1/10，但微纳气泡在污水中的停留时间可达150s，远远超过曝氧工艺在污水中产生气泡的停留时间。当水中有大量气泡时，由于光的折射，现场可以观察到的水溶液呈乳白色，俗称乳水。
同时，微纳气泡对水有明显的增氧作用，能在短时间内大幅度提高水中的溶解氧。这是因为微气泡可以增加单位体积的气泡图面积，气泡图面积和气泡内能的增加可以增强气泡图表面的氧化反应，从而提高氧溶解速率。因此，微纳污水处理工艺可以实现比普通曝氧工艺更深的油田污水氧化反应，实现污水中还原性物质的深度去除。
污水微纳处理适应性探讨
2.1在普通聚合物驱油系统中应用的可行性
2016年至2019年，大庆油田对微纳米处理后的污水注聚系统进行了室内和现场试验。实验采用来自区块污水处理站第一过滤口的普通污水，平均含油48.1mg/ L，悬浮物24.11 mg/L，经微纳处理后注入聚合物体系聚合，聚合物分为1200~1600(北一西断层)和1600
(1)平均井口粘度比相同浓度的清洗和分配废水过程增加82.3%；
(2)30天井口粘度保持率可达78.1%；
与同粘度废液清洗分配工艺相比，可节约聚合物干粉23.2%；
(3)节约清水量占总注入量的33.2%以上；
(4)将微纳处理后的污水用于普通聚合物驱油体系的制备，已在实验室和现场得到充分验证，可行。
2.2在抗盐聚合物驱油系统中使用的可行性
污水深度处理站出口污水经微纳工艺处理后，配制耐盐聚合物溶液(微混微稀)，考察其粘度曲线和稳定性，同时比较清水配制和深层污水稀释的耐盐聚合物体系的性能。图2? 抗盐聚合物稳定性试验数据图
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试验数据结果图明：
（1）在800～1400mg/L范围内，微配微稀溶液具有比清配污稀更佳的黏度水平；
（2）聚合物溶液浓度超过1500mg/L后，微配微 稀的初始黏度较清配污稀略低，仅有清配污稀黏度95%。分析原因是随着配制浓度的升高，清配污稀工艺中使用的清水比例变大，整体矿化度变小，矿化度导致的黏度损失就越小，因此黏度逐步超过微配微稀工艺；
（3）微配微稀和清配污稀两种工艺配制的抗盐聚合物均具有较好的黏度保留率，30天黏度保留率均可以达到60%以上。但微配微稀工艺更佳。
综合上述室内实验取得的结论，微配微稀工艺配制抗盐聚合物可行，效果需要进一步现场试验进行验证。
2.3三元采出污水处理后配聚的可行性
选取三元污水处理站处理后三元普通污水，微纳米工艺处理后分别配制中分和高分微配微稀聚合物溶液，评价初始黏度及黏度稳定性；同条件对比中分和高分清配污稀聚合物溶液性能（三元普通污水稀释）：见图3。
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试验数据结果图明，利用处理后的三元普通污水进行聚合物溶液的配制。
微配微稀所得聚合物溶液与同条件清配污稀工艺相比，在1000mg/L以下时，黏度水平相当，随着浓度升高，微配微稀受矿化度影响变大，初始黏度低于清配污稀。
微配微稀工艺配制聚合物溶液具有较好的黏度稳定性，30天黏度保留率高于60%，同条件下清配污稀工艺30天黏度保留率低于15%。
3结论与认识
（1）随着三元复合驱开发进程的加快，水驱及聚驱区块采出污水逐年减少，深度曝氧水的水源逐步减少，无法满足三元复合驱现场日益增加的深度曝氧水需求；
（2）探索新型污水处理工艺，利用微纳米工艺处理后的普通污水取代深度曝氧水，进行三元复合驱及其他类型复合体系的配制，以缓解油田深度曝氧水用水的紧张形势，为复合驱实现区域注采平衡提供技术支撑是有必要的；
（3）微纳米处理水关键技术之一，是通过膜管路，在压力的作用下由金属微孔管内外压差提供推动力，推动管内气体从管上的微孔流出，在管外壁形成微气泡。这种微气泡在污水中的悬停时间最长可达150s，远超曝氧工艺产生的气泡在污水中停留的时间，具有对污水更佳明显的增氧作用，提高氧的溶解率，实现污水中还原性物质的深度去除；
（4）相关室内和现场试验结果图明：
微纳米处理后的污水进行普通聚合物体系配制，30天井口黏度保留率可达到78.1%；相比于同黏度下清配污稀工艺，可节省聚合物干粉23.2%。效果较为明显，技术较为成熟，可用于工业化推广使用；
室内研究图明，微纳米处理后的污水用于抗盐聚合物体系以及对三元普通污水进行处理后配聚均具备可行性，效果需要现场试验验证。
参考文献
[1]惠恒雷．射流发泡制造微气泡技术试验研究[J].硕士学位论文，2011（5）.
[2]李佳佳 . 孙丽华 . 张鑫 . 基于数值模拟的微纳米气泡发生器的研究现状 [J]. 净水技术 .2018，37（sl）：89-92.