三元污水不同見劑階段配伍性變化規律分析

任冬玨 姜雨華 趙杰

1大慶油田責任有限公司第四采油廠

2中國石油華北石油管理局有限公司河北儲氣庫分公司

由于注入三元劑時間不同，某三元驅Ⅰ、Ⅱ塊污水性質不同，因此A轉油放水站外輸水與B轉油放水站外輸水不配伍，造成下游三元污水站沉降罐進水中硅酸和堿土金屬碳酸鹽過飽和，從中析出大量硅酸、非晶質二氧化硅和堿土金屬碳酸鹽微粒，增加了采出水中懸浮固體的去除難度，同時造成過濾罐篩管結垢堵塞，影響處理效果。

1 不同見劑階段配伍性變化規律

通過室內實驗，研究某三元驅Ⅰ塊、Ⅱ塊不同見劑階段的配伍性。定期取樣對兩個區塊的污水采用不同混摻比例混摻，混摻的比例根據現場實際比例進行確定。化驗分析兩種污水及其混摻后懸浮物變化情況，與理論計算值進行對比，實驗數據見表1。若混摻后污水水質相比理論值偏差較大，說明配伍性不好[1]。

表1 某三元驅不同見劑階段Ⅰ、Ⅱ塊污水配伍性統計分析Tab.1 Statistical analysis of compatibility of sewage in Block Ⅰand BlockⅡat different reagent discovery stages of ASP flooding

同時對某三元驅Ⅰ、Ⅱ塊污水性質進行分析。由于注入三元劑時間不同，Ⅰ塊污水三元含劑逐漸上升，而Ⅱ塊污水仍處于低含劑階段，因此兩種污水配伍性逐漸變差，混摻后懸浮物含量實際值明顯高于理論值。

1.1 段懸浮物偏差絕對值與含聚濃度關系

不同見劑階段Ⅰ塊、Ⅱ塊污水含聚濃度與混摻后污水懸浮物含量偏差百分比絕對值如圖1 所示。由圖1可知，隨著兩個區塊含聚濃度差值增大，偏差值百分比絕對值也相應增大。后期隨著Ⅱ塊見劑濃度升高，兩個區塊污水水質趨同，兩個區塊含聚濃度差值減小，偏差值百分比絕對值逐漸減小，配伍性向好[2]。

圖1 不同見劑階段偏差絕對值與含聚濃度關系曲線Fig.1 Curve of relation between absolute value of deviation and concentration of polymer at different reagent discavery stages

1.2 含劑濃度及Si4+濃度變化關系

對比不同見劑階段某三元驅Ⅰ、Ⅱ塊污水的表活劑濃度、pH值[3]、由于某三元驅Ⅰ、Ⅱ塊注入三元劑時間的差異，兩區塊表面活性劑濃度、pH 值在一段時間內含量差異較大，隨著Ⅱ塊逐步受效，兩區塊化學劑含量差異逐步縮小（圖2）。說明不同見劑階段的三元污水配伍性與水中化學劑濃度密切相關[4]。

圖2 不同見劑階段Ⅰ塊、Ⅱ塊表面活性劑濃度、pH值關系曲線Fig.2 Statistical analysis of compatibility of sewage in Block Ⅰ and Block Ⅱ at different reagent discovery stages of ASP flooding

同時對不同見劑階段某三元驅Ⅰ、Ⅱ塊污水的黏度、Si4+進行對比可以看出，其變化趨勢與含聚濃度變化趨勢基本一致[5]（圖3）。

圖3 不同見劑階段Ⅰ塊、Ⅱ塊黏度、Si4+濃度關系曲線Fig.3 Relation curve between viscosity and silicon ion concentration in Block Ⅰand Block Ⅱat different reagent discovery stages

1.3 懸浮物偏差絕對值與離子濃度關系

對不同見劑階段Ⅰ塊、Ⅱ塊污水中的氫氧根、CO32-、HCO3-以及Ca2+、Mg2+濃度進行分析（圖4、圖5、圖6）。

圖4 不同見劑階段偏差絕對值與OH-、CO32-濃度關系曲線Fig.4 Relation curve between absolute value of deviation and the concentration of hydroxide and carbonate in different reagent discovery stages

圖5 不同見劑階段偏差絕對值與HCO3-濃度關系曲線Fig.5 Relation curve between absolute value of deviation and bicarbonate concentration in different reagent cliscovery stages

圖6 不同見劑階段偏差絕對值與Ca2+、Mg2+濃度關系曲線Fig.6 Relation curve between absolute value of deviation and concentration of calcium and magnesium ions in different reagent discovery stages

從離子濃度與偏差絕對值的關系可以看出，由于污水性質不同，Ⅰ塊污水中CO32-濃度高于Ⅱ塊污水，而Ⅱ塊污水中的Ca2+、Mg2+濃度高于Ⅰ塊污水，兩種污水混摻后Ca2+、Mg2+與CO32-生成不溶于水的沉淀，造成污水中懸浮物含量升高，配伍性變差，后期由于兩種水中的Ca2+、Mg2+濃度逐漸下降趨近于零，CO32-濃度逐漸上升，混摻后不溶于水的沉淀物生成量降低，配伍性向好[6]。

2 配伍性對水質的影響

對不同見劑階段Ⅰ塊、Ⅱ塊混摻污水進行33 ℃恒溫靜沉室內實驗。將混摻污水分為1 000 mL的若干份，放入燒杯中，燒杯放入恒溫水浴鍋中，溫度設定為33 ℃。恒溫靜沉前先取樣化驗水中懸浮物含量作為初始值，此后每隔4 h 取燒杯中層污水化驗懸浮物含量，后期可適當延長時間至12 h取樣一次，對不同時間靜沉后的污水進行檢測，分析水質變化情況（圖7）。

由圖7 可知：見劑初期，配伍性較好的時候，混摻水中懸浮物含量隨著沉降時間延長而降低；后期隨著見劑濃度升高，Ⅰ塊、Ⅱ塊污水配伍性變差，混摻后隨著沉降時間延長，生成新的懸浮物，造成水質變差，處理難度增加[7]。

圖7 混摻水恒溫靜沉懸浮物變化曲線Fig.7 Variation curve of suspended solids in mixed water under constant temperature and static precipitation

對不同見劑階段Ⅰ塊、Ⅱ塊混摻污水進行33 ℃恒溫靜沉室內實驗，以及對不同時間靜沉后的污水進行檢測，分析水質變化情況（圖8）。

由圖8 可知，不同見劑階段混摻水恒溫靜沉后，含油量會隨著沉降時間延長而降低。但由于含劑濃度增加，黏度增加，見劑升高后靜沉后含油量高于低見劑階段，說明配伍性對水中含油量變化的影響程度較小，對水中懸浮物含量影響程度較大[8]。

圖8 混摻水恒溫靜沉含油變化曲線Fig.8 Oil content change curve of mixed water under constant temperature static precipitation

對Ⅰ塊、Ⅱ塊污水按不同比例混摻后進行恒溫靜沉，隨著沉降時間延長，從靜沉前后水樣顏色對比可知，無論以哪種比例混合，靜沉中水中油分離上浮，水樣變得相對澄清（圖9、圖10）。

圖9 Ⅰ塊、Ⅱ塊不同比例混摻污水靜沉0 hFig.9 Static sedimentation for 0 hour with different proportions of mixed sewage in Block Ⅰand Block Ⅱ

圖10 Ⅰ塊、Ⅱ塊不同比例混摻污水靜沉24 hFig.10 Static sedimentation for 24 hours with different proportions of mixed sewage in Block Ⅰand Block Ⅱ

綜上所述，隨著三元開發階段的不斷深入，伴隨著采出水含劑濃度升高，配伍性呈現“先好、后差、再向好”的特性變化規律，這是因為三元區塊的開發往往交替進行，兩個區塊未見劑時或見劑初期，區塊的污水水質都為水驅污水或低含聚污水，水質接近配伍性好。而一個區塊進入三元主段塞后其污水水質變為三元污水，見劑后水中懸浮物含量隨沉降時間增加而增加，同時污水乳化程度不斷增加，沉降分離難度增加[9]。另一個區塊由于未注劑或見劑較低，水質仍為水驅污水或低含聚污水，不同水質污水混摻后水質相差較大，配伍性變差。當兩個區塊均進入三元段塞后，區塊污水的水質均變為三元水質，水質再一次接近，因此混摻后配伍性較好，具體數據如表2、表3所示。

表2 某三元驅區塊開發階段Tab.2 Development stage of a ASP flooding block

表3 某三元驅配伍性規律分析Tab.3 Analysis of compatibility law of a ASP flooding

3 改善配伍性室內實驗

針對采出水性質的變化，通過室內實驗研究化學法改善配伍性措施。將采用200 mg/L的水質穩定劑以及250 mg/L的堿劑投加到三元污水中，三元污水中碳酸鹽過飽和而且由于硅元素含量高，硅酸鹽也過飽和，從中析出大量硅酸及非晶質SiO2混合碳酸鹽顆粒物等新生機械雜質，造成沉降后懸浮物含量不降反升，通過投加堿劑抑制硅酸過飽和，投加水質穩定劑控制因投加堿劑造成的堿土金屬碳酸鹽過飽和量增大問題。與未投加藥劑的污水進行對比，恒溫靜沉16h后，投加藥劑的污水中懸浮物含量明顯降低（表4），說明藥劑能夠有效應對配伍性差造成懸浮物升高的問題[10]。

表4 化學法改善配伍性室內實驗效果Tab.4 Laboratory test results of chemical method to improve compatibility

4 結論及建議

（1）三元開發采用錯峰方式進行，可以降低污水含聚濃度，但由于不同區塊注入時間不同，采出水性質不同，會造成混摻后配伍性不好的問題，影響處理效果。

（2）不同區塊采出污水中的表面活性劑濃度、pH 值、黏度及硅離子濃度含量差異越小配伍性越好，反之則配伍性越差。

（3）由于配伍性主要影響水中懸浮物含量，室內實驗研究表明，可以通過投加堿劑及水質穩定劑的方式來改善污水配伍性。