1阴离子聚丙烯酰胺浓度对油水分离的影响

阴离子聚丙烯酰胺英文缩写HAPAM。阴离子聚丙烯酰胺浓度对油水分离特性的影响在聚合物驱采油过程中，注入HPAM的浓度为1000mg/L以上，1.4 x 10⁷以上，由于地层的剪切、降解等作用，采出水中聚合物降为2 x 10⁶-5 x 10⁶.由于地下水的稀释等作用，采出水中HAPM的浓度相差较大.本研究选用HPAM为2.72 x 10⁶，其浓度对污水粘度和油水稳定性的影响结果.随着聚合物浓度增加，污水粘度增大，但对污水含油量的影响出现先降低后升高的规律，在聚合物的浓度为400mg/L，污水粘度为1.298mPa·s时，沉降后的污水含油量较低.M_r4 x 10⁶和8 x 10⁶的HPAM浓度和污水沉降后含油量的关系试验结果，2.72 x 10⁶聚合物浓度为400mg/L，4 x 10⁶聚合物的浓度为200mg/L，8 x 10⁶聚合物的浓度为100mg/L时,较终含油量较低.随着聚合物增大,含油量较低时聚合物的浓度较佳值减小,聚合物浓度较佳时污水的较终含油量增大.当聚合物浓度低于某一值(2.72 x 10⁶为800mg/L,4 x 10⁶为600mg/L,80 x10⁶为330mg/L)时,含油量低于聚合物浓度为0mg/L时含油量,即聚合物浓度低于此值时,聚合物有利于油水分离,污水的粘度与聚丙烯酰胺的分子量和浓度成正比,聚丙烯酰胺分子量和浓度增加,聚合物驱污水的粘度增加,导致油珠浮升速度降低,同时,聚丙烯酰胺具有絮凝性,能促进小油珠聚并成大油珠.聚合物在油田现场聚合物驱采出水中聚合物的浓度小于600mg/L，因此，聚合物有利于聚合物驱含油污水中油珠的沉降分离

 

2油珠聚并收到聚合物的影响

将装有含油污水的三角瓶放在振幅为17m m的KS10/TH10往复振荡机上以100min频率45℃恒温振荡，不同时间测定油珠粒径，比较聚合物对油珠聚并的影响，污水中不含聚合物时，油珠在浮升过程中略有聚并；当污水中聚合物浓度为200mg/L时,油珠聚并程度较高,0.5h油珠粒径中值为6.67μm;当聚合物浓度增加到600mg/L,0.5h油珠粒径中值达到1.27μm.沉降2h后,油珠粒径进一步增大.可见,聚并是聚合物有利于油珠沉降分离的主要原因.

 

3 油水界面水膜收到聚合物的影响

油珠界面性能直接影响油珠聚并.而油珠在聚并过程中需排挤其间的水膜并使其破裂,由于聚丙烯酰胺是水溶性的大分子,增加了水膜的粘度,这种粘性水膜增加了油珠聚并的难度.水膜破裂过程包括排液阶段和破裂阶段.水膜的强度体现在破裂速度常数κ,速度常数κ越小 ,水膜强度越大 .污水中油珠聚并过程是油珠间水膜破裂、消失过程 ,因此水膜强度可以综合体现油珠聚并的难易程度.

 

4 聚合物驱含油污水的特性

由于聚合物的存在，聚合物驱含油污水和水驱含油污水相比具有粘度大、粒径小的特点. 在初始油珠粒径相同的条件下，污水中含有聚丙烯酰胺有利于油珠沉降分离.根据Stocks公式，油珠在水中上浮速度与油珠粒径的平方成正比，与污水粘度成反比，因而油珠粒径大小是决定油珠浮升速度的主要因素.聚合物驱含油污水初始油珠粒径中值为3-5μm.而水驱污水油珠粒径中值高达34.57μm,可见,油珠初始粒径小是油田现场聚合物驱含油污水的沉降时间大于水驱污水的主要原因,改变了聚丙烯酰胺导致聚合物驱含油污水难以处理的观点.因此,在处理聚合物驱含油污水时,不应破坏水中聚合物,而应利用聚结、斜板等技术加速油珠聚并，减少浮升时间.为此，将聚结和斜板技术结合在一起，开发了适合聚合物驱含油污水处理的设备-横向流除油器 ?

 

5 横向流除油器的相关特点

横向流除油器由两级聚结区和分离区组成.聚结区由一系列正交的梯形板组成，含油污水在聚结材料间隙中以正弦波路流动，有利于微小油滴在聚结板中发生碰撞\聚并,较终变成容易去除的较大油珠.分离区除油的基本原理与斜板除油相似,聚结后的含油污水再次发生碰撞并分离.较后油珠浮至上板底面,沿通道导入除油器的顶部进入油箱中,污泥及固体物质落至下板的表面,沿通道下滑至板底部进入罐内污泥漏斗中;处理后的水沿水平方向流动进入水箱.当污水中聚合物浓度为310-440mg/L,聚合物驱含油污水含油量580-2400mg/L,经横向流除油器处理后含油量降54-93mg/L,经一次和二次双层滤料过滤后,含油量小于5.5mg/L,悬浮固体含量小于4.5mg/L,悬浮物粒径中值小于3μm，达到油田中渗透地层注水标准.横向流除油器可代替油田现有工艺中的自然沉降和混凝沉降罐，适合聚合物驱含油污水处理.该设备已在大庆油田聚合物驱含油污水处理中获得推广.

 

6 聚合物的作用

（1）聚合物对油水分离的作用一为增加污水粘度，减小上升速度，增加油水界面的水膜强度.延长油珠聚并时间，不利于油水分离；另为聚合物能促进油珠间的聚并，使小油珠变成大油珠，有助于油水分离.当聚合物浓度较低时，聚并作用大于粘度影响，聚合物有助于油水分离.

（2）油珠粒径小是聚合物驱含油污水油水分离难于水驱含油污水的主要原因，因此处理聚合物驱含油污水的关键是强化油珠聚并，缩短沉降时间.

（3）横向流除油器能够加速油珠聚并，缩短油珠浮升时间.现场试验结果表明，横向流除油器适合聚合物驱含油污水处理，处理后水质达到油田中渗透层注水指标.