2024年4月2日发(作者：么志强)
ISSN
1008-9446
CN13-1265/LE
承德石油高等专科学校学报
第
22
卷第
6
期
，
2020
年
12
月
Journal
of
Chengde
Petroleum
College
Vol.
22
,
No.
6
,
Dec.
2020
渤海油田注聚驱采出液预处理工艺
参数优化
杜道军
1
，
高永华
2
，
田初明
1
，
高宁波
1
，
刘华伟
1
(
1
.中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司
，
天津
300452
；
2
.中海石油
(
中国
)
有限公司天津分公司
，
天津
300459
)
摘要
：
探究了海上油田注聚合物驱所开采出的原油混合液预处理工艺
。
通过对渤海油田聚合物采出液进行
絮凝
、
过滤和降解实验
，
以聚合物和悬浮物含量为考核指标
，
设计单因素和正交实验
，
优选出电源
、三维电极及
降解敏化
剂
等工艺参数
。
实验表明
，
高频电源
、
铝质三维电极和碳化硅敏化剂能高效处理聚合物采出液，
其最
佳的工艺参数组合为
：预处理
1
L
注聚驱采出液
，
需要用
25
Hz
的高频电源
，
加入
60
/
铝质的三维电极和
70
/
碳化硅的微波敏化剂
，
降解
6
min
,
处理聚合物效果最好
，
耗能最少
。通过对聚合物采出液预处理工艺参数优
化后
，
满足海上平台处理后续油水分离中水质要求
，
具有一定的推广应用价值
。
关键词
：
海上油田
；
敏化剂
；
工艺优化
；
三维电级
；聚合物
中图分类号:
TE53
文献标志码:
A
文章编号
：
1008-9446
(
2020
)
06-0010-05
Optimization
of
Process
Parameters
for
Pretreatment
of
Production
and
Flooding
iz
Bohaz
Oilfield
DU
Dao-un
1
，
GAO
Yong-hua
2
，
TIAN
Chu-ming
1
，
GAO
Ning-bo
1
，
LIU
Hua-wei
1
(
1.
Engineering
Technology
Branch
，
CNOOC
Energy
Technology
&
Services
Limited
，
Tianjin
300452
，
China
%
iangin
Branch
，
Tiangin
300459
，
China
)
Abstract
:
Thia
paper
explores
the
pretreetment
process
of
crude
oii
mixture
extracted
from
polymer
flooding
in
Cshoro
oilfields.
Through
the
experiments
of
flocculation
，
filtration
and
deeradation
on
the
polymer
production
fluid
of
Bohai
Oilfield
，
single
也^!
and
orthoconal
expeVments
aro
designed
by
taking
polymer
and
suspended
solids
centent
as
indicetors.
The
proces
s
parametero
such
as
poweo
supply
，
three
-dimensmnal
electrode
and
deeradation
86781X7X0
aro
selected
in
the
experiments.
The
resultt
show
that
the
high
-frequence
power
supply
，
aluminum
three-dimensional
electrode
and
silicen
cerbide
86781X7X0
can
611X70
process
the
polymeo
production
liquid.
The
best
cembination
of
process
parameteia
is
:
pro-trextment
1
L
injection
flooding
production
fluid
，
which
needs
25
Hz
high
foequeneypoweoMuppey
，
i
degoaded
foo6
min
by
adding
60
gofaeuminum
thoee-dimenMionaeeeee-
toodeand
70
gofMieieon
eaobidemieoowaieMenMitizeo，
whieh
MhowMthebeMte
f
eeton
poeymeotoeat-
ment
and
the
eoweMt
ene
ogy
eonMumption.
Th
oough
the
optimization
ofpoetoeatmentpooeeMMpaoame-
teoMofthepoeymeopooduetion
feuid
，
the
oeMuet
meetthedemand
of
the
wate
oqua
eity
oequi
oement
in
the
MubMequent
oi
e-wate
oMepa
oation
handeed
byo
f
hooepeatfoom
，
whieh
MhowMthe
app
ei
eation
iaeue
and
i
wooth
popueaoizing.
Key
words
:
offshore
oilfield
%
86781X7X0
%
process
optimization
%
three-dimensmnal
electrode
%
polymee
海上油田自油井注聚以来
，
原油处理厂电脱水器经常断电
，
电脱出口原油含水不能达标
，
高含水原
收稿日期
：
2020-06-12
第一作者简介
：
杜道军(
1979-
)
，
男，
天津人
，
工程师
，
主要从事海上油田采油工艺及增产增注研究工作
，
E-maiO
dudj@
cnocc.
com.
cn
0
杜道军
!
等
：
渤海油田注聚驱采出液预处理工艺参数优化
・
11
・
油进入成品油罐后
，
直接影响到原油外输
。
在不同的油田实施注聚作业后的采出液进入生产流程
，
也会
出现类似问题
。油井注聚后的采出液含有原油
、
水
、
固体悬浮物等物质
,
原油乳化严重
,
而乳化后的采出
液无法破乳
，
成为处理渤海油田注聚驱采出液的一个难题
。
常规工艺能够将聚驱采出液中的聚合物分
离
、降解
，
消除聚合物对油水分离的影响
,
满足现场实际应用的条件
。
但设备效率较低
，
能耗较高，
处理
聚驱采出液能耗约为
16
kW
・
h/m
3
,
而目前渤海油田聚驱采出液日产近
10
4
m
3
,
推广应用将会遇到平台
电量不足的难题
,
需要在减少该处理工艺耗电量及提高处理效率上进一步进行优化研究
*
1-
+
o
所以有必
要对电絮凝采出液预处理装置的电源
、电极进行改进升级
,
优选降解敏化剂
,
同时评价电絮凝采出液预
处理装置对聚驱采出液油水分离的影响
，
最终形成一套效率高耗能低的注聚驱采出液预处理工艺
。
1
电源优选实验
1
）
实验设备
：
DXN-500
型低频直流电源
（
总功率
1
kW
、
电压
0
〜
10
V
、
电流
0
〜
100
A
、
频率
0
Ho
）
、
DXN-500
型高频脉冲直流电源
（
总功率
1
kW
、
电压
0
〜
10
V
、
电流
0
〜100
A
、
频率
0.3
〜
30
kHo
）
、
LVDV-
II
+
P
布氏黏度计
、
有机玻璃絮凝槽
。
2
）
实验方法
：
在一定的实验条件下
（
电极为铁（
同电极
28
cm
X
11.
5
cm
；
固定极板距离
3
cm
；
1
L
质量浓度为
123.6
mg/T
聚合物采出液
，
其黏度为
11.32
mPa
・
s
）
,
分别
采用低频直流电源与高频直流电源
,
检测该电絮凝装置对
聚合物聚集絮凝效果
。
本次实验分别电絮凝
1
、
3
、
5
…
.
min
,直至检测处理后的聚合物采出液黏度不变
,
每组取
3
个平行样
,
对比结果如图
1
所示
。
从图
1
中看出
，
通过直流电源电絮凝处理聚合物采出
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
处理时间
/min
液实验时
,
在
13
min
时间内
，
电流由
1.6
A
降低到
0.9
A
,
图
1
不同频率下的电絮凝效果对比
15
、
17
min
时电流保持
0.9
A
不变。
实验结果表明
,
15
min
时聚合物采出液基本处理完毕
。
而通过高频直流电源电絮凝处理聚合物采出液实验
，
在
6
min
时间内
，
电源电流由
2.2
A
降低到
1.6
A
,
8
、
9
min
时电流稳定在
1.5
A
,
说明在
7
min
时间内
，
聚合物采出液基本
理
。
处理采出液的能耗计算公式如下
：
◎
"
23
4
0
#
I
23
式中
：
/
为消耗电能
，
kW
・
h
；
2
为工作电压
,
V
；
/
为工作电流
，
A
；
4
为工作时间
，
So
（
1
）
经上式计算
,
得出低频直流电源电絮凝
1
L
质量浓度为
123.6
mg/T
的聚合物采出液消耗的电量
3.13
kW
・
h
,
而处理同量的聚合物采出液
,
高频絮凝工艺消耗的电量为
2.16
kW
・
h
，
为低频直流电源消
耗电量的
69.01%
。
2
三维电源优化实验
2.1
三维电极结构设计
三维絮凝敏化电极可大幅度提高含聚采出液聚合物快速聚沉絮凝的效果
,
但是也存在填充微粒随
着反应时间的延长
，
表面极易受到污染的问题。
同时
,
三维电极的消耗和补充也是需要解决的问题*
8-
+
o
所以
，
设计的三维电极既要保证三维电极高效发挥作用
，
又要能方便补充三维电极损耗和清洁三维
极
。
三维电极由蒸汽发生器、
带绝缘套正负电极组
、
三维敏化微粒电极组成
，
如图
2
所示
。
其中
，
消耗电
极根据需要被加入到处理液中
,
进入絮凝槽
。
在电絮凝时正负电极带电
，
将电压传递到充填的三维敏化
微粒上
,
形成立体电絮凝
。
随着电絮凝进行
,
油等有机物被电絮凝产生的气泡及自身重力较小的双重作
・
12
・
承德石油高等专科学校学报
2020
年第
22
卷第
6
期
用下
，
悬浮于絮凝槽上部
，
并随出油口流出
。
分离水通过絮凝槽进入底部排出
。
当电极被污染时
，底部
生
的水变为蒸汽
，对
凝微粒及电极进行反冲洗
，
从而达到
极的
。
°0
1
2
处理时间
/min
3
4
2
图
2
三维敏化电絮凝槽结构
图
3
不同三维电极下的电絮凝效果对比
2.2
电絮凝系统三维电极材料优选
在电絮凝装置一定
（
电压
10
B
、
电流频率
30
kHz
、
极板距离
3
cm
、
液量
1
L
）
聚合物采出液质量浓度
123.6
mg/C
（
黏度
11.32
mPa
・
s
）
）
的条件下
，
以铁网海
极
，
以铁颗粒
、
铝颗粒
、
碳颗粒
I
液
理
。
在
颗粒作
三维电极进行
凝实验
，
研究对
凝的影响
，
优
三
极材料
。
对比结果
3
所示
。
极时
，
3
min
后
，
聚合物
3
中看出
，
在
颗粒
三
为三维电极时
,
2.
5
min
后
，
聚合物采出液
、
铝颗粒
，
3.
5
min
后
，
聚合物
理完毕
。
在
颗粒
三
极时
，
凝效果差
液
理
。
利用式
（
1
）
计算使用铁三维电极时的能耗
，
计算出处理
1
m
3
聚合物采出液的能耗为
1.91
kW
・
h
，
而
三
极时
，
处理
1
m
3
聚合物
液的能耗为
1.82kW
・
h
。
说明
三
极时
，
电絮凝聚
22%
，
而
质三维电极时
，
合物
极
。
液能耗比只
极
凝速度大
质三
3
微波降解降敏化剂优选实验
添加微波敏化剂
，
与非极性聚合物均匀混合
，
在微波场作用下
，
可使混合物料的温度在短
高
。
而
的高温
此优
波敏化剂
，
聚合物胶团断裂,从而降
聚合物快速降解
。
黏度
，
缩短微波
，
减少能源消耗
10-3
*
因
1
）
实验用品:
WB-5000
型微波处理器
（
频率
2
450
mHz
、
整机功率
5
kW
）
、
碳化硅敏化剂
、
活性炭敏
化剂
。
2
）
实验方法:将质量浓度为
123.6
mg/C
的聚合物采出
液加入微波处理器中
，
微波
理器中分别添加碳化硅敏化
剂
、
敏化剂
，
实验检测处理聚合物
液的效果
。
结
4
中看出
，
不添加微波敏化剂时
，
用微波处理聚合
果如图
4
所示
。
物采出液时
，
18
min
聚合物
降
。
波降解速度明显加快
，
降解速
敏化剂
，
快
1
倍
。聚合物
1
100.00
90.00
80.00
70.00
60.00
50.00
40.00
30.00
20.00
10.00
0.00
处理时间
/min
液微波降
，
由
敏化剂时的
18
min
降到碳化硅敏化
敏化剂的
7
min
。
实验结果表明
，
微波降
剂的
6
min
、
果最佳
。
，
化
后的降解速度是无敏化剂的
3
倍
，
降
效
图4
不同敏化剂下的聚合物降解效果对比
杜道军
，
等
：
渤海油田注聚驱采出液预处理工艺参数优化
-
13
-
4
整体实验评价研究
通过上述一系列单因素实验
，
优选出电絮凝电源
、
电极
、
电絮凝敏化剂及微波降解敏化剂
，
对聚驱采
出液预处理实验装置优化
。
然后
，
电絮凝装置电源采用高频直流电源
，
电极采用铝-铜电极
，
铝颗粒做敏
化剂
。
微波过滤装置
，
采用
300
目的滤网
，
填充碳化硅作为敏化剂
，
进行正交实验
。
分别将注聚合驱采出液连续注入不同频率电源
、
不同三维电极的电絮凝装置
，
液体在电絮凝装置中
停留
3
mm
后
，
电絮凝后
，
液体进入不同敏化剂的微波过滤降解装置
。
当微波过滤降解装置前后压差大
于
0.
4
MPa
时
，
停止注入液体
，
开启微波
，
进行降解
。
微波降解不同的时间后
，
待聚合物絮团基本被降
解
，
聚驱采出液水样清澈
，
过滤能力恢复后
，
继续注入液体
，
不断反复
，
以检测聚驱采出液预处理工艺的
稳定性
。
结果如表
1
所
O
。
表
1
注聚驱采出液处理正交实验数据与分析
序号
频率/
电极微粒/
敏化剂/
g
降解时间
/
聚合物质量浓度
/(
mg/L
)
理
聚合物
Hz
g
30
60
90
30
60
90
30
60
90
min
3
处理后
率
/%
1
2
0
0
0
25
25
25
40
40
40
40
123
C6
123
C6
123
C6
123
C6
123
C6
123
C6
123
C6
123
C6
123
C6
6C4
5C4
5C7
5C3
4C9
4C2
94C82
95
C63
70
90
70
90
40
6
9
9
3
3
95C39
4
5
6
95C71
96C04
96C60
96C93
94C98
97
C49
6
6
9
3
7
90
40
3C8
6C2
3C1
8
9
I
70
285
C84
288
C35
287C46286C41
288C83
288C35
95
C47
288C35
289C16
+
286C65
289C48
95C82
289C40
K1
K1
K1
极差
286C08
96
C12
96
C39
95
C36
95
C28
96C12
96C47
95C55
96
C49
96
C28
96
C12
T
二
863.
59
0C84
25
0
C94
60
0C81
1
C02
最优组合
70
6
主次因素
降解时间
＞
电极微粒
＞
电源频率
＞
敏
化
剂
从表
1
可以得到影响处理效果的主次因素顺序
：
降解时间
〉
电极微粒
〉
电源频率
〉
敏化剂
。
最佳
工艺参数组合
：
预处理
1
L
注聚驱采出液
，
需要用
25
Hz
的高频电源
，
加入
60
g
铝质的三维电极和
70
g
碳化硅的微波敏化剂
，
降解
6
min
。
取不同海上平台的注聚驱采出液在最佳条件下做
5
组实验
，
以验证这些条件对含聚合物采出液的
处理效果
，
结果见表
2
。
采用淀粉一碘化镉法测定电絮凝前后的采出液中聚丙烯酰胺类聚合物的质量浓度
。
由表
2
可以看
出
，
经该电絮凝装置预处理海上平台含聚采出液后
，
聚合物去除率达到
95%
以上
，
水相中的聚合物经过
絮凝
、
降解
，
几乎被处理彻底
。
并且悬浮物去除率也达到
80%
以上
，
说明优化后的工艺对采出液的悬浮
-
14
-
承德石油高等专科学校学报
2020
年第
22
卷
第
6
期
物也能预处理
，
方便后期流程的进一步原油处理
。
表
2
预处理不同区域的采出液数据分析
序号
采出液
聚合物质量浓度/(
mg/T
)
物质
理
T
(
mgTL
)
理后
聚合物
去除率
/%
物
来源
处理前
处理后
率
T%
1
2
D
平
台
100.5
124.6
2.25
5.33
3.92
4.86
4.92
11.92
12.16
2.0897.76
95.72
82.55
84.05
83.36
E
平
台
P
平
台
1.94
3
113.7
109.5
115.8
13.88
12.08
11.76
2.31
1.89
1.87
96.55
95.56
4
5
G
平
台
84.35
84.10
J
平
台
95.75
5
结论
1
)
高频直流电源电絮凝聚合物采出液比低频直流电源节能约
30%。
电絮凝过程中添加铝质三维
电极时
，
电絮凝速度大于使用铁三维电极
，
并且
，
电絮凝聚合物采出液能耗比只使用二维电极絮凝能节
能
22%
。
添加碳化硅敏化剂后
，
微波降解聚合物时间缩短
，效果最好
。
2
)
对电絮凝装置预处理工艺正交实验
，
确定出工艺最佳优化组合
：
预处理
1
L
注聚驱采出液
，
需要
用
25
Ho
的高频电源
，
加入
60
g
铝质的三维电极和70
g
碳化硅的微波敏化剂
，
降解
6
min
。
优化后的工
艺能使聚合物去除率达到
95%
以上
，
悬浮物去除率也达到
80%
以上
。
3
)
选择适当的三维电极及敏化
剂
后
，
聚合物处理
速
度加快
，
耗能最少
，
说明通过对聚合物采出液预
处理工艺参数优化后
，
满足海上平台处理后续油水分离中水质要求
，
具有一定的推广应用价值
。
参考文献
：
[
1
]
王国弘
，
王贺昌
，
王吉照
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ISSN
1008-9446
CN13-1265/LE
承德石油高等专科学校学报
第
22
卷第
6
期
，
2020
年
12
月
Journal
of
Chengde
Petroleum
College
Vol.
22
,
No.
6
,
Dec.
2020
渤海油田注聚驱采出液预处理工艺
参数优化
杜道军
1
，
高永华
2
，
田初明
1
，
高宁波
1
，
刘华伟
1
(
1
.中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司
，
天津
300452
；
2
.中海石油
(
中国
)
有限公司天津分公司
，
天津
300459
)
摘要
：
探究了海上油田注聚合物驱所开采出的原油混合液预处理工艺
。
通过对渤海油田聚合物采出液进行
絮凝
、
过滤和降解实验
，
以聚合物和悬浮物含量为考核指标
，
设计单因素和正交实验
，
优选出电源
、三维电极及
降解敏化
剂
等工艺参数
。
实验表明
，
高频电源
、
铝质三维电极和碳化硅敏化剂能高效处理聚合物采出液，
其最
佳的工艺参数组合为
：预处理
1
L
注聚驱采出液
，
需要用
25
Hz
的高频电源
，
加入
60
/
铝质的三维电极和
70
/
碳化硅的微波敏化剂
，
降解
6
min
,
处理聚合物效果最好
，
耗能最少
。通过对聚合物采出液预处理工艺参数优
化后
，
满足海上平台处理后续油水分离中水质要求
，
具有一定的推广应用价值
。
关键词
：
海上油田
；
敏化剂
；
工艺优化
；
三维电级
；聚合物
中图分类号:
TE53
文献标志码:
A
文章编号
：
1008-9446
(
2020
)
06-0010-05
Optimization
of
Process
Parameters
for
Pretreatment
of
Production
and
Flooding
iz
Bohaz
Oilfield
DU
Dao-un
1
，
GAO
Yong-hua
2
，
TIAN
Chu-ming
1
，
GAO
Ning-bo
1
，
LIU
Hua-wei
1
(
1.
Engineering
Technology
Branch
，
CNOOC
Energy
Technology
&
Services
Limited
，
Tianjin
300452
，
China
%
iangin
Branch
，
Tiangin
300459
，
China
)
Abstract
:
Thia
paper
explores
the
pretreetment
process
of
crude
oii
mixture
extracted
from
polymer
flooding
in
Cshoro
oilfields.
Through
the
experiments
of
flocculation
，
filtration
and
deeradation
on
the
polymer
production
fluid
of
Bohai
Oilfield
，
single
也^!
and
orthoconal
expeVments
aro
designed
by
taking
polymer
and
suspended
solids
centent
as
indicetors.
The
proces
s
parametero
such
as
poweo
supply
，
three
-dimensmnal
electrode
and
deeradation
86781X7X0
aro
selected
in
the
experiments.
The
resultt
show
that
the
high
-frequence
power
supply
，
aluminum
three-dimensional
electrode
and
silicen
cerbide
86781X7X0
can
611X70
process
the
polymeo
production
liquid.
The
best
cembination
of
process
parameteia
is
:
pro-trextment
1
L
injection
flooding
production
fluid
，
which
needs
25
Hz
high
foequeneypoweoMuppey
，
i
degoaded
foo6
min
by
adding
60
gofaeuminum
thoee-dimenMionaeeeee-
toodeand
70
gofMieieon
eaobidemieoowaieMenMitizeo，
whieh
MhowMthebeMte
f
eeton
poeymeotoeat-
ment
and
the
eoweMt
ene
ogy
eonMumption.
Th
oough
the
optimization
ofpoetoeatmentpooeeMMpaoame-
teoMofthepoeymeopooduetion
feuid
，
the
oeMuet
meetthedemand
of
the
wate
oqua
eity
oequi
oement
in
the
MubMequent
oi
e-wate
oMepa
oation
handeed
byo
f
hooepeatfoom
，
whieh
MhowMthe
app
ei
eation
iaeue
and
i
wooth
popueaoizing.
Key
words
:
offshore
oilfield
%
86781X7X0
%
process
optimization
%
three-dimensmnal
electrode
%
polymee
海上油田自油井注聚以来
，
原油处理厂电脱水器经常断电
，
电脱出口原油含水不能达标
，
高含水原
收稿日期
：
2020-06-12
第一作者简介
：
杜道军(
1979-
)
，
男，
天津人
，
工程师
，
主要从事海上油田采油工艺及增产增注研究工作
，
E-maiO
dudj@
cnocc.
com.
cn
0
杜道军
!
等
：
渤海油田注聚驱采出液预处理工艺参数优化
・
11
・
油进入成品油罐后
，
直接影响到原油外输
。
在不同的油田实施注聚作业后的采出液进入生产流程
，
也会
出现类似问题
。油井注聚后的采出液含有原油
、
水
、
固体悬浮物等物质
,
原油乳化严重
,
而乳化后的采出
液无法破乳
，
成为处理渤海油田注聚驱采出液的一个难题
。
常规工艺能够将聚驱采出液中的聚合物分
离
、降解
，
消除聚合物对油水分离的影响
,
满足现场实际应用的条件
。
但设备效率较低
，
能耗较高，
处理
聚驱采出液能耗约为
16
kW
・
h/m
3
,
而目前渤海油田聚驱采出液日产近
10
4
m
3
,
推广应用将会遇到平台
电量不足的难题
,
需要在减少该处理工艺耗电量及提高处理效率上进一步进行优化研究
*
1-
+
o
所以有必
要对电絮凝采出液预处理装置的电源
、电极进行改进升级
,
优选降解敏化剂
,
同时评价电絮凝采出液预
处理装置对聚驱采出液油水分离的影响
，
最终形成一套效率高耗能低的注聚驱采出液预处理工艺
。
1
电源优选实验
1
）
实验设备
：
DXN-500
型低频直流电源
（
总功率
1
kW
、
电压
0
〜
10
V
、
电流
0
〜
100
A
、
频率
0
Ho
）
、
DXN-500
型高频脉冲直流电源
（
总功率
1
kW
、
电压
0
〜
10
V
、
电流
0
〜100
A
、
频率
0.3
〜
30
kHo
）
、
LVDV-
II
+
P
布氏黏度计
、
有机玻璃絮凝槽
。
2
）
实验方法
：
在一定的实验条件下
（
电极为铁（
同电极
28
cm
X
11.
5
cm
；
固定极板距离
3
cm
；
1
L
质量浓度为
123.6
mg/T
聚合物采出液
，
其黏度为
11.32
mPa
・
s
）
,
分别
采用低频直流电源与高频直流电源
,
检测该电絮凝装置对
聚合物聚集絮凝效果
。
本次实验分别电絮凝
1
、
3
、
5
…
.
min
,直至检测处理后的聚合物采出液黏度不变
,
每组取
3
个平行样
,
对比结果如图
1
所示
。
从图
1
中看出
，
通过直流电源电絮凝处理聚合物采出
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
处理时间
/min
液实验时
,
在
13
min
时间内
，
电流由
1.6
A
降低到
0.9
A
,
图
1
不同频率下的电絮凝效果对比
15
、
17
min
时电流保持
0.9
A
不变。
实验结果表明
,
15
min
时聚合物采出液基本处理完毕
。
而通过高频直流电源电絮凝处理聚合物采出液实验
，
在
6
min
时间内
，
电源电流由
2.2
A
降低到
1.6
A
,
8
、
9
min
时电流稳定在
1.5
A
,
说明在
7
min
时间内
，
聚合物采出液基本
理
。
处理采出液的能耗计算公式如下
：
◎
"
23
4
0
#
I
23
式中
：
/
为消耗电能
，
kW
・
h
；
2
为工作电压
,
V
；
/
为工作电流
，
A
；
4
为工作时间
，
So
（
1
）
经上式计算
,
得出低频直流电源电絮凝
1
L
质量浓度为
123.6
mg/T
的聚合物采出液消耗的电量
3.13
kW
・
h
,
而处理同量的聚合物采出液
,
高频絮凝工艺消耗的电量为
2.16
kW
・
h
，
为低频直流电源消
耗电量的
69.01%
。
2
三维电源优化实验
2.1
三维电极结构设计
三维絮凝敏化电极可大幅度提高含聚采出液聚合物快速聚沉絮凝的效果
,
但是也存在填充微粒随
着反应时间的延长
，
表面极易受到污染的问题。
同时
,
三维电极的消耗和补充也是需要解决的问题*
8-
+
o
所以
，
设计的三维电极既要保证三维电极高效发挥作用
，
又要能方便补充三维电极损耗和清洁三维
极
。
三维电极由蒸汽发生器、
带绝缘套正负电极组
、
三维敏化微粒电极组成
，
如图
2
所示
。
其中
，
消耗电
极根据需要被加入到处理液中
,
进入絮凝槽
。
在电絮凝时正负电极带电
，
将电压传递到充填的三维敏化
微粒上
,
形成立体电絮凝
。
随着电絮凝进行
,
油等有机物被电絮凝产生的气泡及自身重力较小的双重作
・
12
・
承德石油高等专科学校学报
2020
年第
22
卷第
6
期
用下
，
悬浮于絮凝槽上部
，
并随出油口流出
。
分离水通过絮凝槽进入底部排出
。
当电极被污染时
，底部
生
的水变为蒸汽
，对
凝微粒及电极进行反冲洗
，
从而达到
极的
。
°0
1
2
处理时间
/min
3
4
2
图
2
三维敏化电絮凝槽结构
图
3
不同三维电极下的电絮凝效果对比
2.2
电絮凝系统三维电极材料优选
在电絮凝装置一定
（
电压
10
B
、
电流频率
30
kHz
、
极板距离
3
cm
、
液量
1
L
）
聚合物采出液质量浓度
123.6
mg/C
（
黏度
11.32
mPa
・
s
）
）
的条件下
，
以铁网海
极
，
以铁颗粒
、
铝颗粒
、
碳颗粒
I
液
理
。
在
颗粒作
三维电极进行
凝实验
，
研究对
凝的影响
，
优
三
极材料
。
对比结果
3
所示
。
极时
，
3
min
后
，
聚合物
3
中看出
，
在
颗粒
三
为三维电极时
,
2.
5
min
后
，
聚合物采出液
、
铝颗粒
，
3.
5
min
后
，
聚合物
理完毕
。
在
颗粒
三
极时
，
凝效果差
液
理
。
利用式
（
1
）
计算使用铁三维电极时的能耗
，
计算出处理
1
m
3
聚合物采出液的能耗为
1.91
kW
・
h
，
而
三
极时
，
处理
1
m
3
聚合物
液的能耗为
1.82kW
・
h
。
说明
三
极时
，
电絮凝聚
22%
，
而
质三维电极时
，
合物
极
。
液能耗比只
极
凝速度大
质三
3
微波降解降敏化剂优选实验
添加微波敏化剂
，
与非极性聚合物均匀混合
，
在微波场作用下
，
可使混合物料的温度在短
高
。
而
的高温
此优
波敏化剂
，
聚合物胶团断裂,从而降
聚合物快速降解
。
黏度
，
缩短微波
，
减少能源消耗
10-3
*
因
1
）
实验用品:
WB-5000
型微波处理器
（
频率
2
450
mHz
、
整机功率
5
kW
）
、
碳化硅敏化剂
、
活性炭敏
化剂
。
2
）
实验方法:将质量浓度为
123.6
mg/C
的聚合物采出
液加入微波处理器中
，
微波
理器中分别添加碳化硅敏化
剂
、
敏化剂
，
实验检测处理聚合物
液的效果
。
结
4
中看出
，
不添加微波敏化剂时
，
用微波处理聚合
果如图
4
所示
。
物采出液时
，
18
min
聚合物
降
。
波降解速度明显加快
，
降解速
敏化剂
，
快
1
倍
。聚合物
1
100.00
90.00
80.00
70.00
60.00
50.00
40.00
30.00
20.00
10.00
0.00
处理时间
/min
液微波降
，
由
敏化剂时的
18
min
降到碳化硅敏化
敏化剂的
7
min
。
实验结果表明
，
微波降
剂的
6
min
、
果最佳
。
，
化
后的降解速度是无敏化剂的
3
倍
，
降
效
图4
不同敏化剂下的聚合物降解效果对比
杜道军
，
等
：
渤海油田注聚驱采出液预处理工艺参数优化
-
13
-
4
整体实验评价研究
通过上述一系列单因素实验
，
优选出电絮凝电源
、
电极
、
电絮凝敏化剂及微波降解敏化剂
，
对聚驱采
出液预处理实验装置优化
。
然后
，
电絮凝装置电源采用高频直流电源
，
电极采用铝-铜电极
，
铝颗粒做敏
化剂
。
微波过滤装置
，
采用
300
目的滤网
，
填充碳化硅作为敏化剂
，
进行正交实验
。
分别将注聚合驱采出液连续注入不同频率电源
、
不同三维电极的电絮凝装置
，
液体在电絮凝装置中
停留
3
mm
后
，
电絮凝后
，
液体进入不同敏化剂的微波过滤降解装置
。
当微波过滤降解装置前后压差大
于
0.
4
MPa
时
，
停止注入液体
，
开启微波
，
进行降解
。
微波降解不同的时间后
，
待聚合物絮团基本被降
解
，
聚驱采出液水样清澈
，
过滤能力恢复后
，
继续注入液体
，
不断反复
，
以检测聚驱采出液预处理工艺的
稳定性
。
结果如表
1
所
O
。
表
1
注聚驱采出液处理正交实验数据与分析
序号
频率/
电极微粒/
敏化剂/
g
降解时间
/
聚合物质量浓度
/(
mg/L
)
理
聚合物
Hz
g
30
60
90
30
60
90
30
60
90
min
3
处理后
率
/%
1
2
0
0
0
25
25
25
40
40
40
40
123
C6
123
C6
123
C6
123
C6
123
C6
123
C6
123
C6
123
C6
123
C6
6C4
5C4
5C7
5C3
4C9
4C2
94C82
95
C63
70
90
70
90
40
6
9
9
3
3
95C39
4
5
6
95C71
96C04
96C60
96C93
94C98
97
C49
6
6
9
3
7
90
40
3C8
6C2
3C1
8
9
I
70
285
C84
288
C35
287C46286C41
288C83
288C35
95
C47
288C35
289C16
+
286C65
289C48
95C82
289C40
K1
K1
K1
极差
286C08
96
C12
96
C39
95
C36
95
C28
96C12
96C47
95C55
96
C49
96
C28
96
C12
T
二
863.
59
0C84
25
0
C94
60
0C81
1
C02
最优组合
70
6
主次因素
降解时间
＞
电极微粒
＞
电源频率
＞
敏
化
剂
从表
1
可以得到影响处理效果的主次因素顺序
：
降解时间
〉
电极微粒
〉
电源频率
〉
敏化剂
。
最佳
工艺参数组合
：
预处理
1
L
注聚驱采出液
，
需要用
25
Hz
的高频电源
，
加入
60
g
铝质的三维电极和
70
g
碳化硅的微波敏化剂
，
降解
6
min
。
取不同海上平台的注聚驱采出液在最佳条件下做
5
组实验
，
以验证这些条件对含聚合物采出液的
处理效果
，
结果见表
2
。
采用淀粉一碘化镉法测定电絮凝前后的采出液中聚丙烯酰胺类聚合物的质量浓度
。
由表
2
可以看
出
，
经该电絮凝装置预处理海上平台含聚采出液后
，
聚合物去除率达到
95%
以上
，
水相中的聚合物经过
絮凝
、
降解
，
几乎被处理彻底
。
并且悬浮物去除率也达到
80%
以上
，
说明优化后的工艺对采出液的悬浮
-
14
-
承德石油高等专科学校学报
2020
年第
22
卷
第
6
期
物也能预处理
，
方便后期流程的进一步原油处理
。
表
2
预处理不同区域的采出液数据分析
序号
采出液
聚合物质量浓度/(
mg/T
)
物质
理
T
(
mgTL
)
理后
聚合物
去除率
/%
物
来源
处理前
处理后
率
T%
1
2
D
平
台
100.5
124.6
2.25
5.33
3.92
4.86
4.92
11.92
12.16
2.0897.76
95.72
82.55
84.05
83.36
E
平
台
P
平
台
1.94
3
113.7
109.5
115.8
13.88
12.08
11.76
2.31
1.89
1.87
96.55
95.56
4
5
G
平
台
84.35
84.10
J
平
台
95.75
5
结论
1
)
高频直流电源电絮凝聚合物采出液比低频直流电源节能约
30%。
电絮凝过程中添加铝质三维
电极时
，
电絮凝速度大于使用铁三维电极
，
并且
，
电絮凝聚合物采出液能耗比只使用二维电极絮凝能节
能
22%
。
添加碳化硅敏化剂后
，
微波降解聚合物时间缩短
，效果最好
。
2
)
对电絮凝装置预处理工艺正交实验
，
确定出工艺最佳优化组合
：
预处理
1
L
注聚驱采出液
，
需要
用
25
Ho
的高频电源
，
加入
60
g
铝质的三维电极和70
g
碳化硅的微波敏化剂
，
降解
6
min
。
优化后的工
艺能使聚合物去除率达到
95%
以上
，
悬浮物去除率也达到
80%
以上
。
3
)
选择适当的三维电极及敏化
剂
后
，
聚合物处理
速
度加快
，
耗能最少
，
说明通过对聚合物采出液预
处理工艺参数优化后
，
满足海上平台处理后续油水分离中水质要求
，
具有一定的推广应用价值
。
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