申请日2009.07.16
公开(公告)日2009.12.16
IPC分类号C02F1/461; C02F1/465
摘要
本发明公开了一种聚合物驱采油污水除油的电化学方法，包括以下步骤：1.电解;2.沉降。在电解处理过程中，污水中的细小油珠在阳极表面放电失去电子，油珠表面电荷减少，界面ξ电位下降;且电解处理后污水中残存的聚合物碎片被氧化、降解，污水粘度下降，油水界面水膜强度降低。因此，电解处理后细小油珠容易聚并成大油珠，并在阴极氢气的作用下迅速从污水中分离。经该方法处理，聚合物驱采油污水中的原油很容易除去，不需大量使用沉降罐，节约油田建设资金;工艺简单，不需加药，节约资源和成本，符合“绿色化学”工艺，除油后的污水水质明显澄清，而且装置操作简便、安全，易于调控和实现自动化，对水量大小有广泛适应性，便于推广和应用。
权利要求书
1、一种聚合物驱采油污水除油的电化学方法，其特征在于包括以下步 骤：
(1)电解：向聚合物驱采油污水中通电进行电解;
(2)沉降。
2、根据权利要求1所述的一种聚合物驱采油污水除油的电化学方法， 其特征在于：步骤(1)所述电解是利用电解时阳极的氧化作用，使细小油 珠失去电子，表面负电荷减少，表面ξ电位降低，进而使细小油珠发生聚并; 同时利用电解时阴极上产生氢气的气浮作用，使细小油珠和氢气粘附后上 浮。
3、根据权利要求1所述的一种聚合物驱采油污水除油的电化学方法， 其特征在于：步骤(1)所述电解是利用电解时阳极的氧化作用，使采油污 水中的聚丙烯酰胺氧化、降解，污水粘度和油水界面水膜强度降低，进而使 细小油珠发生聚并;同时利用电解时阴极上产生氢气的气浮作用，使细小油 珠和氢气粘附后上浮。
4、根据权利要求1～3任一项所述的一种聚合物驱采油污水除油的电化 学方法，其特征在于：所述阳极和阴极的极板材料为反应性金属材料、惰性 金属材料、合金、金属镀层、金属涂层或非金属材料中的一种或多种。
5、根据权利要求1～3任一项所述的一种聚合物驱采油污水除油的电化 学方法，其特征在于：所述阳极和阴极的极板材料是铝、铁、铂、钌、铑、 钛、金、不锈钢、石墨、导电薄膜、导电陶瓷和导电云母中的一种或多种。
6、根据权利要求2或3所述的一种针对聚合物驱采油污水除油的电化 学方法，其特征在于：所述阳极和阴极是一对或一对以上，每对阳极和阴极 之间以串联、并联或串并联组合相连接。
7、根据权利要求6所述的一种聚合物驱采油污水除油的电化学方法， 其特征在于：所述的每对阳极和阴极极板之间的距离为0.1～100mm;每对 极板间电压为0.5～50V;极板的电流密度为10～8000A/m2。
8、根据权利要求6所述的一种聚合物驱采油污水除油的电化学方法， 其特征在于：所述的每对阳极和阴极极板之间的距离为0.5～50mm;每对极 板间电压为1～20V;极板的电流密度为50～3000A/m2。
9、根据权利要求6所述的一种聚合物驱采油污水除油的电化学方法， 其特征在于：所述的每对阳极和阴极极板之间用快离子导体充填。
10、根据权利要求1所述的一种聚合物驱采油污水除油的电化学方法， 其特征在于：步骤(1)所述通电是通单向连续直流电、定期转向连续直流 电、单向脉冲直流电、定期转向脉冲直流电或交流电流。
说明书
一种聚合物驱采油污水除油的电化学方法
技术领域
本发明属于聚合物驱采油污水处理领域，特别涉及一种聚合物驱采油污 水除油的电化学方法。
背景技术
随着油田的不断开采，采油技术不断发展。先后经历了一次、二次、三 次采油。一次采油靠天然能量为动力;二次采油以人工注水方式来保持地层 压力;三次采油是通过改变注入水的特性来提高采油率。从地下采出的含水 原油称“采出液”，从采出液分离出来的水称为“油田采出水”，也称“油 田污水”。
在油田进入注水开发阶段后，会产生大量的油田采出水(油田污水)， 出于环境保护和节约资源的考虑，需要对这些污水进行处理，以便回注地层 重复使用。如果注入水中含油量太高，会改变地层的润湿性，降低地层的吸 湿性和可注入性，最终降低原油产量。依据SY/T 5329-94《碎屑岩油藏注水 水质推荐指标及分析方法》之规定，不同地层对注入水中含油量的要求如表 1所示。
表1不同地层对注入水中含油量的要求
由表1可知，注入水含油量的最高上限为30mg/L。
通常油藏存在非质性，渗透性差异大。在注水采油后期，高渗透油藏中 的原油已几乎采尽，注水主要经由这些高渗透油藏直接到达油井，油井产出 液含水率不断上升，已经达到90%以上。为了降低水相渗透率，降低注入水 流度比，广泛采用了聚合物驱三次采油新技术。即首先注入一定量的高粘度 聚合物溶液，使其位于高渗透油藏，然后注入普通水。由于高渗透油藏已被 高粘度聚合物溶液占据，随后注入的水将被迫改走低渗透油藏，驱动低渗透 油藏中的原油到油井，达到降低产出液中的含水率，提高原油采收率的目的。 此处所说的聚合物通常为聚丙烯酰胺类及其改性高聚物。
属于三次采油的聚合物驱采油污水与属于二次采油的注水采油污水存 在着很大地差异。
属于二次采油的注水采油污水不含聚合物，污水粘度小，通过破乳、沉 降、过滤等常规方法就可以很好地将原油从水中分离，处理后的水中含油量 一般可以控制在10mg/L以内。
属于三次采油的聚合物驱采油污水含有大量的聚合物(聚丙烯酰胺)残 片，使污水粘度增加，增加油水界面水膜强度，降低油珠聚并和上浮速度; 同时，还导致油珠变小，界面电荷增强，使采油污水中小油珠稳定地存在于 水体中，增加了处理难度，处理后的污水中油含量通常都在1000mg/L以上。
目前聚合物驱采油污水除油主要是以下三类方法：一是首先添加阳离子 类聚合物，将污水中残存的聚丙烯酰胺沉淀下来，降低除油难度，再进行除 油处理;二是采用气浮技术，这种技术是向待处理水中通入大量的、高度分 散的微小气泡，利用其作为载体与污水中的油珠相互黏附、上浮，达到净化 污水的目的;三是采用微生物技术进行采油污水除油。但上述三种技术尚不 成熟，还未达到工业化阶段，而且成本太高，不宜推广使用。
目前国内外尚无将电化学方法运用在聚合物驱采油污水除油方面的报 道。
发明内容
本发明的目的在于针对已有技术的不足，提出了一种聚合物驱(属于一 种三次采油技术)采油污水(从油田采出液中分离出的水)除油的电化学方 法;采用本方法进行除油处理，可使污水中的含油量下降至几十、十几乃至 几毫克每升。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种聚合物驱采油污水除油的电 化学方法，其特征在于包括以下操作步骤：
(1)电解：向聚合物驱采油污水中通电进行电解;使采油污水中小油 珠聚并成大油珠，实现油水分离，最终达到从采油污水中分离原油的目的。 此处所述的电解就是电化学中的电解。
(2)沉降。
步骤(1)所述电解是利用电解时阳极的氧化作用，使细小油珠放电失 去电子，表面负电荷减少，其ξ电位降低，进而使细小油珠发生聚并;同时 利用电解时阴极上产生氢气的气浮作用，使细小油珠和氢气粘附后上浮。
步骤(1)所述电解是利用电解时阳极的氧化作用，使采油污水中的聚 丙烯酰胺氧化、降解，污水粘度和油水界面水膜强度降低，进而使细小油珠 发生聚并;同时利用电解时阴极上产生氢气的气浮作用，使细小油珠和氢气 粘附后上浮。
所述阳极和阴极的极板材料是反应性金属材料、惰性金属材料、合金、 金属镀层、金属涂层或非金属材料中的一种或多种。
所述阳极和阴极的极板材料是铝、铁、铂、钌、铑、钛、金、石墨、导 电薄膜、导电陶瓷和导电云母中的一种或多种。
所述阳极和阴极是一对或一对以上，每对阳极和阴极之间以串联、并联 或串并联组合相连接。此处所说的串联、并联即为电工学中的串联、并联， 是电器的连接方式。所述的每对阳极和阴极的极板之间的距离为0.1～ 100mm，优选0.5～50mm;每对极板间电压为0.5～50V，优选1～20V;极 板的电流密度为10～8000A/m2之间，优选50～3000A/m2。所述的每对阳极 和阴极极板之间可用快离子导体充填，此处所述的快离子导体是指一类电导 率可以和液体电解质或熔盐相比拟的固态离子导体。
步骤(1)所述通电是通单向连续直流电、定期转向连续直流电、单向 脉冲直流电、定期转向脉冲直流电或交流电流。
本发明提出一种油田聚合物驱采油污水除油的电化学方法。向污水中通 电电解，利用阳极的氧化作用，让细小油珠在阳极表面放电，失去电子，减 少其表面负电荷，降低其表面ξ电位，氧化、降解污水中的聚合物残片，降 低污水粘度和油水界面水膜强度，使细小油珠发生聚并;同时利用阴极产生 氢气的气浮作用，最终达到从污水中除油的目的。
本发明实施的工艺流程如图1所示，油田采出液经三相分离器分离出的 采油污水，经电化学设备处理后，只需经过一次沉降罐沉降收油，即可外输、 回注地层。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及有益效果：(1)采用本发明方 法将可将聚合物驱采油污水中的含油量从几千毫克每升，降低至几、十几或 几十毫克每升，很好地满足回注地层的要求;(2)在本发明的电解步骤中， 起作用的“化学试剂”是电子。在除油的过程中，不使用化学药剂，有利于节 约资源和成本，符合“绿色化学”工艺;(3)本发明的除油过程，操作简便、 安全，易于调控和实现自动化，对水量大小有广泛的适应性，便于推广和应 用;(4)经本发明电解处理后的采油污水中的油珠易于聚集、分离，在后 续的沉降过程中不需大量使用沉降罐，节约油田建设投资。