申请日2016.12.06
公开(公告)日2017.02.01
IPC分类号E21B43/20; E21B43/22; C02F9/04
摘要
本发明公开了一种利用制糖工业废水提高水驱油藏采收率的方法，包括以下步骤：制糖工业废水的前期处理，将废水的pH调至6.5～7.5;试验油藏的筛选;前期处理后的制糖工业废水中总有机碳、总氮和总磷的测定;前期处理后的制糖工业废水的再次处理，得到预处理后的制糖工业废水;预处理后的制糖工业废水的注入量的确定;发酵菌菌液注入量的确定;空气配注量的确定;现场试验。本发明施工工艺简单，有效降低了微生物驱油的成本，并避免了制糖工业废水外排造成的环境污染以及处理成本过高的问题，因此，本发明可广泛应用于制糖工业废水的处理中。
权利要求书
1.一种利用制糖工业废水提高水驱油藏采收率的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
(1)制糖工业废水的前期处理
将制糖工业废水进行过滤，分离出粒径大于50μm的悬浮物，利用碱将过滤后的废水的pH调至6.5～7.5，得到前期处理后的制糖工业废水;
(2)试验油藏的筛选
试验油藏的筛选标准为：油藏温度小于90℃、油藏渗透率大于100×10-3μm2、地层水矿化度小于100000mg/L和原油粘度小于5000mPa.s;
(3)前期处理后的制糖工业废水中总有机碳、总氮和总磷的测定
总有机碳的测定采用总有机碳分析仪测定，总氮的测定采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法，总磷的测定采用钼酸铵分光光度法;
(4)前期处理后的制糖工业废水的再次处理
根据总有机碳、总氮和总磷的测定结果，确定是否添加碳源、氮源和磷源，使添加碳源、氮源和磷源后的废水中总有机碳、总氮和总磷含量分别为3～5wt%、0.5～1.0wt%和0.1～0.3wt%，得到预处理后的制糖工业废水;
(5)预处理后的制糖工业废水的注入量的确定
预处理后的制糖工业废水的注入量Q1与试验油藏的原油粘度μ有关，具体关系如下：
①当3000≤μ≤5000时，Q1=0.4～0.5PV(孔隙体积);
②当2000≤μ﹤3000时，Q1=0.3～0.4PV;
③当1000≤μ﹤2000时，Q1=0.2～0.3PV;
④当μ﹤1000时，Q1=0.1～0.2PV;
(6)发酵菌菌液注入量的确定
发酵菌菌液的注入量Q2与试验油藏的原油粘度μ有关，具体关系如下：
当3000≤μ≤5000，Q2=0.04～0.05Q1;
当2000≤μ﹤3000，Q2=0.03～0.04Q1;
当1000≤μ﹤2000，Q2=0.02～0.03Q1;
当μ﹤1000，Q2=0.01～0.02Q1;
(7)空气配注量的确定
空气注入量为空气与预处理后的制糖工业废水比例体积为5～10:1;
(8)现场试验
将上述确定量的发酵菌菌液和预处理后的制糖工业废水的混合物从试验油藏的注水井中注入;同时，从试验油藏的注水井中注入空气;现场试验结束后分析现场试验效果，计算增油量、提高采收率值以及投入产出比。
2.根据权利要求1所述的利用制糖工业废水提高水驱油藏采收率的方法，其特征在于，所述的碱为氢氧化钠或氢氧化钾。
3.根据权利要求1或2所述的利用制糖工业废水提高水驱油藏采收率的方法，其特征在于，所述的碳源为葡萄糖或淀粉。
4.根据权利要求3所述的利用制糖工业废水提高水驱油藏采收率的方法，其特征在于，所述的氮源为硝酸钾或蛋白胨。
5.根据权利要求4所述的利用制糖工业废水提高水驱油藏采收率的方法，其特征在于，所述的磷源为磷酸二氢钾或磷酸氢二钾。
6.根据权利要求1或2所述的利用制糖工业废水提高水驱油藏采收率的方法，其特征在于，所述的发酵菌菌液为烃类氧化菌菌液和产生物表面活性剂菌菌液的混合物，体积比为1:2～4。
7.根据权利要求1或2所述的利用制糖工业废水提高水驱油藏采收率的方法，其特征在于，所述的发酵菌菌液和预处理后的制糖工业废水混合物现场注入速度为10～15m3/h。
8.根据权利要求1或2所述的利用制糖工业废水提高水驱油藏采收率的方法，其特征在于，所述的空气现场注入速度为(2～5)×102Nm3/h。
说明书
一种利用制糖工业废水提高水驱油藏采收率的方法
技术领域
本发明属于制糖污水处理技术领域，具体涉及到一种利用制糖废水提高水驱油藏采收率的方法。
背景技术
制糖工业废水是以甜菜或甘蔗为原料制糖过程中排出的废水。主要来自制糖生产过程和制糖副产品综合利用过程。制糖工业废水中一般含有有机物和糖分，COD、BOD很高，pH值低(4.5左右)，废水色度深，含氮、磷、钾等元素较高，其中主要来自斜槽废水、榨糖废水、蒸馏废水、地面冲洗水等。每生产1吨糖产生废水0.2-21m3，每吨甜菜排废水约2.5m3。
制糖工业废水的处理首先要清污分流，高浓废水(约占总废水量的10%)先回收利用再处理;中浓度废水(占总废水量的40～50%)含BOD和COD低于5000-10000mg/L经净化处理后排放;低浓度废水(占总废水量的30～50%)应循环利用。
制糖工艺废水通常采用好氧降解法、生物接触氧化法和土壤处理法。好氧降解法是利用活性污泥在污水中的凝聚、吸附、氧化、分解和沉淀等作用，去除水体中的有机污染物，其最终产物是合成的细胞体、水和CO2。由于好氧降解工艺的投资较低，操作条件简单，所以是有机污染污水处理的首选。生物接触氧化法是在曝气池中安装生物挂膜填料，微生物附着在填料表面，形成生物膜，经曝气的污水流经填料层，和生物膜接触，在生物膜作用下，污水得到净化。一般可采用射流曝气技术，其设备结构简单耐用，投资省，维护少，氧利用率高，主要设备为水泵和喷射抽气器。生物接触氧化法是一种兼性活性污泥法和生物膜特点的一种工艺，所以它兼有两种处理法的优点。(3)土壤处理法是利用土地来进行有机污水的处理，主要是利用土地、植物的净化功能，在治理污水的同时，又利用其中的水分和肥分来促进作物、林木的生长，故而具有投资少、能耗低、易管理和净化效果好的特点。
经文献检索，申请号“2013103751510”，专利名称“一种制糖工业废水的处理方法”，该发明的处理步骤如下：(1)取制糖工业废水，向废水中加入絮凝剂聚合硫酸铝，聚合硫酸铝加入量为废水重量的1.2wt～2.4wt%;(2)混合均匀后自然沉降，沉降时间为5～7h;(3)沉降结束后，抽取上层上清液;(4)将上层清液通过过滤膜，过滤膜分子量为10000～30000;(5)将通过分子量为10000～30000过滤膜后的透过液再进行超滤，超滤膜分子量为500～800;(6)将透过液收集，获得处理后制糖工业废水。通过本发明的处理方法处理过的制糖工业废水CODcr值从2730mg/L下降至32～46mg/L，BOD值从1869mg/L降低至24～29mg/L。
但是上述处理方法均存在着工艺复杂、处理成本高、处理效果不稳定等缺点。若将这些制糖工业废水直接排放，不仅浪费了宝贵的资源，而且处理不当极易腐败发酵，使水质发黑变臭，造成严重的环境污染。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术处理制糖工业废水的不足，而提供一种变废为宝，充分利用制糖工业废水中的营养物质(碳、氮、磷和微量元素)激活注入试验油藏中的烃类氧化菌和产生物表面活性剂菌，利用烃类氧化菌对原油的降解作用降低原油的粘度，利用产生的生物表面活性剂降低试验油藏中油水界面张力、降低油水流度比，最终提高试验油藏的原油采收率;同时解决了制糖工业废水处理成本高以及排放带来环境污染的问题。本发明具有工艺简单、具有投资成本低和现场试验效果好的优点。
一种利用制糖工业废水提高水驱油藏采收率的方法，包括如下步骤：
(1)制糖工业废水的前期处理
将制糖工业废水进行过滤，分离出粒径大于50μm的悬浮物，利用碱将过滤后的废水的pH调至6.5～7.5，得到前期处理后的制糖工业废水。
(2)试验油藏的筛选
试验油藏的筛选标准为：油藏温度小于90℃、油藏渗透率大于100×10-3μm2、地层水矿化度小于100000mg/L和原油粘度小于5000mPa.s。
(3)前期处理后的制糖工业废水中总有机碳、总氮和总磷的测定
总有机碳的测定采用总有机碳分析仪测定，总氮的测定采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法，总磷的测定采用钼酸铵分光光度法。
(4)前期处理后的制糖工业废水的再次处理
根据总有机碳、总氮和总磷的测定结果，确定是否添加碳源、氮源和磷源，使添加碳源、氮源和磷源后的废水中总有机碳、总氮和总磷含量分别为3～5wt%、0.5～1.0wt%和0.1～0.3wt%，得到预处理后的制糖工业废水。
(5)预处理后的制糖工业废水的注入量的确定
预处理后的制糖工业废水的注入量Q1与试验油藏的原油粘度μ有关，具体关系如下：
①当3000≤μ≤5000时，Q1=0.4～0.5PV(孔隙体积);
②当2000≤μ﹤3000时，Q1=0.3～0.4PV;
③当1000≤μ﹤2000时，Q1=0.2～0.3PV;
④当μ﹤1000时，Q1=0.1～0.2PV。
(6)发酵菌菌液注入量的确定
发酵菌菌液的注入量Q2与试验油藏的原油粘度μ有关，具体关系如下：
当3000≤μ≤5000，Q2=0.04～0.05Q1;
当2000≤μ﹤3000，Q2=0.03～0.04Q1;
当1000≤μ﹤2000，Q2=0.02～0.03Q1;
当μ﹤1000，Q2=0.01～0.02Q1。
(7)空气配注量的确定
空气注入量为空气与预处理后的制糖工业废水比例体积为5～10:1。
(8)现场试验
将上述确定量的发酵菌菌液和预处理后的制糖工业废水的混合物从试验油藏的注水井中注入;同时，从试验油藏的注水井中注入空气;现场试验结束后分析现场试验效果，计算增油量、提高采收率值以及投入产出比。
其中，所述的碱为氢氧化钠或氢氧化钾。
所述的碳源为葡萄糖或淀粉;所述的氮源为硝酸钾或蛋白胨;所述的磷源为磷酸二氢钾或磷酸氢二钾。
所述的发酵菌菌液为烃类氧化菌菌液和产生物表面活性剂菌菌液的混合物，体积比为1:2～4。
所述的发酵菌菌液和预处理后的制糖工业废水混合物现场注入速度为10～15m3/h，所述的空气现场注入速度为(2～5)×102m3/h(标方/小时)。
本发明利用制糖工业废水中的营养物质(碳、氮、磷和微量元素)激活注入试验油藏中的烃类氧化菌和产生物表面活性剂菌，利用烃类氧化菌对原油的降解作用降低原油的粘度，利用产生的生物表面活性剂降低试验油藏中油水界面张力、降低油水流度比，最终提高试验油藏的原油采收率;同时解决了制糖工业废水处理成本高以及排放带来环境污染的问题。
本发明与现有技术相比具有如下优点和有益效果：
(1)本发明工艺简单，操作简便，因此，有利于现场的推广与应用;
(2)本发明有效利用了制糖工业废水，避免了废水排放带来的环境污染以及废水处理成本高的问题;
(3)本发明具有投资少、成本低、现场试验效果好的优点。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：
实施例1
某油田区块G1，油藏温度65℃，油藏压力为11.2MPa，渗透率750×10-3μm2，孔隙度32.3%，孔隙体积7.2×104m3，原油粘度为1780mPa.s，地层水矿化度为17853mg/L，可采储量4.5×104t，目前区块综合含水为95.2%。某制糖厂家外排的制糖工业废水，pH值为4.7。利用本发明的方法提高该区块采收率，具体实施步骤为：
(1)制糖工业废水的前期处理
将制糖工业废水进行过滤，分离出粒径大于50μm的悬浮物，利用氢氧化钾将过滤后的废水的pH调至7.5，得到前期预处理后的制糖工业废水。
(2)试验油藏的筛选
试验油藏的温度为65℃、油藏渗透率为750×10-3μm2、地层水矿化度为17853mg/L，原油粘度为1780mPa.s，满足本发明油藏筛选的标准。
(3)前期处理后的制糖工业废水中总有机碳、总氮和总磷的测定
总有机碳的测定采用总有机碳分析仪测定，总氮的测定采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法，总磷的测定采用钼酸铵分光光度法，前期处理后的制糖工业废水中总有机碳、总氮和总磷含量分别为3.5wt%、0.3wt%和0.15wt%。
(4)前期处理后的制糖工业废水的再次处理
前期处理后的制糖工业废水中总有机碳、总氮和总磷含量分别为3.5wt%、0.3wt%和0.15wt%，其中，总有机碳和总磷含量满足要求，因此需要往前期处理后的制糖工业废水中添加氮源硝酸钾使其含量达到0.5wt%，得到预处理后的制糖工业废水。
(5)预处理后的制糖工业废水的注入量的确定
试验油藏的原油粘度为1780mPa.s，预处理后的制糖工业废水的注入量为Q1=0.27PV=1.94×104m3。
(6)发酵菌菌液注入量的确定
试验油藏的原油粘度为1780mPa.s，发酵菌菌液的注入量为0.026Q1=505m3。其中烃类氧化菌菌液101m3，产生物表面活性剂菌菌液404m3。
(7)空气配注量的确定
空气注入量为空气与预处理后的制糖工业废水比例体积为5:1，注入量为9.7×104Nm3。
(8)现场试验
将发酵菌菌液和预处理后的制糖工业废水的混合物共19905m3从试验油藏的注水井中以10m3/h的速度注入;同时，从试验油藏的注水井中注入空气，注入量为9.7×104Nm3，注入速度为2×102Nm3/h。
现场试验结束后分析现场试验效果，计算增油量、提高采收率值以及投入产出比。通过利用该方法现场试验累计增油0.55×104t，提高原油采收率12.3%，含水下降了12.3个百分点，投入产出比为1:4.5。
实施例2
某油田区块G2，油藏温度70℃，油藏压力为12.5MPa，渗透率1100×10-3μm2，孔隙度32.8%，孔隙体积5.0×104m3，原油粘度为3268mPa.s，地层水矿化度为32568mg/L，可采储量6.2×104t，目前区块综合含水为96.6%。某制糖厂家外排的制糖工业废水，pH值为4.5。利用本发明的方法提高该区块采收率，具体实施步骤为：
(1)制糖工业废水的前期处理
将制糖工业废水进行过滤，分离出粒径大于50μm的悬浮物，利用氢氧化钠将过滤后的废水的pH调至7.0，得到前期预处理后的制糖工业废水。
(2)试验油藏的筛选
试验油藏的温度为70℃、油藏渗透率为1100×10-3μm2、地层水矿化度为32568mg/L，原油粘度为3268mPa.s，满足本发明油藏筛选的标准。
(3)前期处理后的制糖工业废水中总有机碳、总氮和总磷的测定
总有机碳的测定采用总有机碳分析仪测定，总氮的测定采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法，总磷的测定采用钼酸铵分光光度法，前期处理后的制糖工业废水中总有机碳、总氮和总磷含量分别为2.8wt%、0.8wt%和0.18wt%。
(4)前期处理后的制糖工业废水的再次处理
前期处理后的制糖工业废水中总有机碳、总氮和总磷含量分别为2.8wt%、0.8wt%和0.18wt%，其中，总氮和总磷含量满足要求，因此需要往前期处理后的制糖工业废水中添加碳源葡萄糖使其含量达到3.0wt%，得到预处理后的制糖工业废水。
(5)预处理后的制糖工业废水的注入量的确定
试验油藏的原油粘度为3268mPa.s，预处理后的制糖工业废水的注入量为Q1=0.42PV=2.1×104m3。
(6)发酵菌菌液注入量的确定
试验油藏的原油粘度为3268mPa.s，发酵菌菌液的注入量为0.042Q1=882m3。其中烃类氧化菌菌液294m3，产生物表面活性剂菌菌液588m3。
(7)空气配注量的确定
空气注入量为空气与预处理后的制糖工业废水比例体积为8:1，注入量为1.68×105Nm3。
(8)现场试验
将发酵菌菌液和预处理后的制糖工业废水的混合物共21882m3从试验油藏的注水井中以12m3/h的速度注入;同时，从试验油藏的注水井中注入空气，注入量为1.68×105Nm3，注入速度为3×102Nm3/h。
现场试验结束后分析现场试验效果，计算增油量、提高采收率值以及投入产出比。通过利用该方法现场试验累计增油0.787×104t，提高原油采收率12.7%，含水下降了13.0个百分点，投入产出比为1:4.8。
实施例3
某油田区块G3，油藏温度78℃，油藏压力为13.5MPa，渗透率920×10-3μm2，孔隙度32.8%，孔隙体积8.2×104m3，原油粘度为985mPa.s，地层水矿化度为15860mg/L，可采储量6.3×104t，目前区块综合含水为93.8%。某制糖厂家外排的制糖工业废水，pH值为4.7。利用本发明的方法提高该区块采收率，具体实施步骤为：
(1)制糖工业废水的前期处理
将制糖工业废水进行过滤，分离出粒径大于50μm的悬浮物，利用氢氧化钾将过滤后的废水的pH调至7.5，得到前期预处理后的制糖工业废水。
(2)试验油藏的筛选
试验油藏的温度为78℃、油藏渗透率为920×10-3μm2、地层水矿化度为15860mg/L，原油粘度为985mPa.s，满足本发明油藏筛选的标准。
(3)前期处理后的制糖工业废水中总有机碳、总氮和总磷的测定
总有机碳的测定采用总有机碳分析仪测定，总氮的测定采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法，总磷的测定采用钼酸铵分光光度法，前期处理后的制糖工业废水中总有机碳、总氮和总磷含量分别为4.2wt%、0.40wt%和0.08wt%。
(4)前期处理后的制糖工业废水的再次处理
前期处理后的制糖工业废水中总有机碳、总氮和总磷含量分别为4.2wt%、0.40wt%和0.08wt%，其中，总有机碳含量满足要求，因此需要往前期处理后的制糖工业废水中添加氮源硝酸钾和磷源磷酸二氢钾使其含量分别达到0.5wt%和0.1wt%，得到预处理后的制糖工业废水。
(5)预处理后的制糖工业废水的注入量的确定
试验油藏的原油粘度为985mPa.s，预处理后的制糖工业废水的注入量为Q1=0.18PV=1.51×104m3。
(6)发酵菌菌液注入量的确定
试验油藏的原油粘度为985mPa.s，发酵菌菌液的注入量为0.018Q1=272m3。其中烃类氧化菌菌液68m3，产生物表面活性剂菌菌液204m3。
(7)空气配注量的确定
空气注入量为空气与预处理后的制糖工业废水比例体积为10:1，注入量为1.51×105Nm3。
(8)现场试验
将发酵菌菌液和预处理后的制糖工业废水的混合物共15372m3从试验油藏的注水井中以15m3/h的速度注入;同时，从试验油藏的注水井中注入空气，注入量为1.51×105Nm3，注入速度为5×102Nm3/h。
现场试验结束后分析现场试验效果，计算增油量、提高采收率值以及投入产出比。通过利用该方法现场试验累计增油0.87×104t，提高原油采收率13.8%，含水下降了14.5个百分点，投入产出比为1:5.2。