專利名稱：：一種聚合物驅(qū)采油污水除油的電化學(xué)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于聚合物驅(qū)采油污水處理領(lǐng)域，特別涉及一種聚合物驅(qū)采油污水除油的電化學(xué)方法。
背景技術(shù)：
：隨著油田的不斷開采，采油技術(shù)不斷發(fā)展。先后經(jīng)歷了一次、二次、三次采油。一次采油靠天然能量為動(dòng)力；二次采油以人工注水方式來保持地層壓力；三次采油是通過改變注入水的特性來提高采油率。從地下采出的含水原油稱"采出液"，從采出液分離出來的水稱為"油田采出水"，也稱"油田污水"。在油田進(jìn)入注水開發(fā)階段后，會(huì)產(chǎn)生大量的油田采出水(油田污水)，出于環(huán)境保護(hù)和節(jié)約資源的考慮，需要對(duì)這些污水進(jìn)行處理，以便回注地層重復(fù)使用。如果注入水中含油量太高，會(huì)改變地層的潤濕性，降低地層的吸濕性和可注入性，最終降低原油產(chǎn)量。依據(jù)SY/T5329-94《碎屑巖油藏注水水質(zhì)推薦指標(biāo)及分析方法》之規(guī)定，不同地層對(duì)注入水中含油量的要求如表1所示。表l不同地層對(duì)注入水中含油量的要求注入層平均空氣滲透率，um2<0.100.10-0.6>0.6標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)AlA2A3BlB2B3ClC2C3含油量，mg/L《5.0《6.0《8.0《8.0《10.0《15.0《15《20《30由表1可知，注入水含油量的最高上限為30mg/L。通常油藏存在非質(zhì)性，滲透性差異大。在注水采油后期，高滲透油藏中的原油已幾乎采盡，注水主要經(jīng)由這些高滲透油藏直接到達(dá)油并，油井產(chǎn)出液含水率不斷上升，已經(jīng)達(dá)到90%以上。為了降低水相滲透率，降低注入水流度比，廣泛采用了聚合物驅(qū)三次采油新技術(shù)。即首先注入一定量的高粘度聚合物溶液，使其位于高滲透油藏，然后注入普通水。由于高滲透油藏已被高粘度聚合物溶液占據(jù)，隨后注入的水將被迫改走低滲透油藏，驅(qū)動(dòng)低滲透油藏中的原油到油井，達(dá)到降低產(chǎn)出液中的含水率，提高原油采收率的目的。此處所說的聚合物通常為聚丙烯酰胺類及其改性高聚物。屬于三次采油的聚合物驅(qū)采油污水與屬于二次采油的注水采油污水存在著很大地差異。屬于二次采油的注水采油污水不含聚合物，污水粘度小，通過破乳、沉降、過濾等常規(guī)方法就可以很好地將原油從水中分離，處理后的水中含油量一般可以控制在10mg/L以內(nèi)。屬于三次采油的聚合物驅(qū)采油污水含有大量的聚合物(聚丙烯酰胺)殘片，使污水粘度增加，增加油水界面水膜強(qiáng)度，降低油珠聚并和上浮速度；同時(shí)，還導(dǎo)致油珠變小，界面電荷增強(qiáng)，使釆油污水中小油珠穩(wěn)定地存在于水體中，增加了處理難度，處理后的污水中油含量通常都在1000mg/L以上。目前聚合物驅(qū)采油污水除油主要是以下三類方法一是首先添加陽離子類聚合物，將污水中殘存的聚丙烯酰胺沉淀下來，降低除油難度，再進(jìn)行除油處理；二是采用氣浮技術(shù)，這種技術(shù)是向待處理水中通入大量的、高度分散的微小氣泡，利用其作為載體與污水中的油珠相互黏附、上浮，達(dá)到凈化污水的目的；三是采用微生物技術(shù)進(jìn)行采油污水除油。但上述三種技術(shù)尚不成熟，還未達(dá)到工業(yè)化階段，而且成本太高，不宜推廣使用。目前國內(nèi)外尚無將電化學(xué)方法運(yùn)用在聚合物驅(qū)采油污水除油方面的報(bào)道。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于針對(duì)已有技術(shù)的不足，提出了一種聚合物驅(qū)(屬于一種三次采油技術(shù))采油污水(從油田采出液中分離出的水)除油的電化學(xué)方法；采用本方法進(jìn)行除油處理，可使污水中的含油量下降至幾十、十幾乃至幾毫克每升。本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種聚合物驅(qū)采油污水除油的電化學(xué)方法，其特征在于包括以下操作步驟(1)電解向聚合物驅(qū)采油污水中通電進(jìn)行電解；使采油污水中小油珠聚并成大油珠，實(shí)現(xiàn)油水分離，最終達(dá)到從采油污水中分離原油的目的。此處所述的電解就是電化學(xué)中的電解。(2)沉降。步驟(1)所述電解是利用電解時(shí)陽極的氧化作用，使細(xì)小油珠放電失去電子，表面負(fù)電荷減少，其〖電位降低，進(jìn)而使細(xì)小油珠發(fā)生聚并；同時(shí)利用電解時(shí)陰極上產(chǎn)生氫氣的氣浮作用，使細(xì)小油珠和氫氣粘附后上浮。步驟(1)所述電解是利用電解時(shí)陽極的氧化作用，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強(qiáng)度降低，進(jìn)而使細(xì)小油珠發(fā)生聚并；同時(shí)利用電解時(shí)陰極上產(chǎn)生氫氣的氣浮作用，使細(xì)小油珠和氫氣粘附后上浮。所述陽極和陰極的極板材料是反應(yīng)性金屬材料、惰性金屬材料、合金、金屬鍍層、金屬涂層或非金屬材料中的一種或多種。所述陽極和陰極的極板材料是鋁、鐵、鉑、釕、銠、鈦、金、石墨、導(dǎo)電薄膜、導(dǎo)電陶瓷和導(dǎo)電云母中的一種或多種。所述陽極和陰極是一對(duì)或一對(duì)以上，每對(duì)陽極和陰極之間以串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)組合相連接。此處所說的串聯(lián)、并聯(lián)即為電工學(xué)中的串聯(lián)、并聯(lián)，是電器的連接方式。所述的每對(duì)陽極和陰極的極板之間的距離為0.1100mm，優(yōu)選0.550mm;每對(duì)極板間電壓為0.550V，優(yōu)選120V;極板的電流密度為108000A/r^之間，優(yōu)選503000A/m2。所述的每對(duì)陽極和陰極極板之間可用快離子導(dǎo)體充填，此處所述的快離子導(dǎo)體是指一類電導(dǎo)率可以和液體電解質(zhì)或熔鹽相比擬的固態(tài)離子導(dǎo)體。步驟(1)所述通電是通單向連續(xù)直流電、定期轉(zhuǎn)向連續(xù)直流電、單向脈沖直流電、定期轉(zhuǎn)向脈沖直流電或交流電流。本發(fā)明提出一種油田聚合物驅(qū)采油污水除油的電化學(xué)方法。向污水中通電電解，利用陽極的氧化作用，讓細(xì)小油珠在陽極表面放電，失去電子，減少其表面負(fù)電荷，降低其表面〖電位，氧化、降解污水中的聚合物殘片，降低污水粘度和油水界面水膜強(qiáng)度，使細(xì)小油珠發(fā)生聚并；同時(shí)利用陰極產(chǎn)生氫氣的氣浮作用，最終達(dá)到從污水中除油的目的。本發(fā)明實(shí)施的工藝流程如圖1所示，油田采出液經(jīng)三相分離器分離出的采油污水，經(jīng)電化學(xué)設(shè)備處理后，只需經(jīng)過一次沉降罐沉降收油，即可外輸、回注地層。本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)及有益效果(1)采用本發(fā)明方法將可將聚合物驅(qū)采油污水中的含油量從幾千毫克每升，降低至幾、十幾或幾十毫克每升，很好地滿足回注地層的要求；(2)在本發(fā)明的電解步驟中，過程中，不使用化學(xué)藥劑，有利于節(jié)約資源和成本，符合"綠色化學(xué)"工藝；(3)本發(fā)明的除油過程，操作簡便、安全，易于調(diào)控和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，對(duì)水量大小有廣泛的適應(yīng)性，便于推廣和應(yīng)用；(4)經(jīng)本發(fā)明電解處理后的采油污水中的油珠易于聚集、分離，在后續(xù)的沉降過程中不需大量使用沉降罐，節(jié)約油田建設(shè)投資。圖1是本發(fā)明實(shí)施的工藝流程圖。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。實(shí)施例1油田污水站聚合物驅(qū)采油污水處理規(guī)模為238m3/h，采用電化學(xué)方法進(jìn)行除油凈化處理，三次試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。向聚合物驅(qū)采油污水中通入單向連續(xù)直流電，每對(duì)陰、陽電極極板間距為0.50毫米，陽極為金屬鈦上涂布和燒結(jié)釕、銠、銥氧化物，陰極材料為不銹鋼，每對(duì)陰、陽電極間的電壓為IV，電流為9600A，電流密度為50A/m2，電極總面積192m2。所有電極共分10組，每組有60對(duì)電極，共計(jì)電極600對(duì)。每組內(nèi)電極采用并聯(lián)連接，組與組之間采用串聯(lián)連接。在聚合物驅(qū)采油污水的電解過程中，細(xì)小油珠在陽極表面放電、失去電子而被氧化，其表面負(fù)電荷被轉(zhuǎn)移走，其表面〖電位也隨之被降低。在陰極區(qū)，生成的氫氣不斷上浮，加速油珠的上浮和除去速率，最終達(dá)到除去聚合物驅(qū)采油污水中原油、降低水中含油量的目的。表2實(shí)施例1實(shí)驗(yàn)結(jié)果試驗(yàn)次數(shù)123處理前含油量(mg/L)121012181209處理后含油量(mg/L)151819由表2可知，處理后的污水中油含量小于30mg/L，基本上可以滿足回注污水對(duì)含油量的要求。實(shí)施例2油田污水站聚合物驅(qū)采油污水處理規(guī)模為238mVh;采用電化學(xué)方法進(jìn)行除油凈化處理，三次試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。向聚合物驅(qū)采油污水中通入定期轉(zhuǎn)向連續(xù)直流電，陽極為石墨，陰極材料為鈦，每對(duì)陰、陽電極極板間距為15毫米，每對(duì)陰、陽電極間的電壓為20V，電流為9600A，則電流密度為1000A/m2，電極總面積9.6m2，30對(duì)電極采用并聯(lián)方式連接。<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>由表3可見，處理后的污水中油含量小于30mg/L，基本上可以滿足回注污水對(duì)含油量的要求。實(shí)施例3油田污水站聚合物驅(qū)采油污水處理規(guī)模為238m3/h;采用電化學(xué)方法進(jìn)行除油凈化處理，三次試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。向聚合物驅(qū)采油污水中通入單向脈沖直流電，每對(duì)陰、陽電極間的電壓為5.12V，電流為9600A，10對(duì)電極采用并聯(lián)方式連接，電極總面積3.2m2，則電流密度為3000A/m2，每對(duì)陰、陽電極極板間距為50毫米，每對(duì)陰、陽電極之間用快離子導(dǎo)體充填，陽極為導(dǎo)電陶瓷，陰極材料為導(dǎo)電薄膜。<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表4中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，處理后的污水中油含量小于30mg/L，基本上可以滿足回注污水對(duì)含油量的要求。實(shí)施例4油田污水站聚合物驅(qū)采油污水處理規(guī)模為154m3/h，采用電化學(xué)方法進(jìn)行除油凈化處理，三次試驗(yàn)結(jié)果如表5所示。向聚合物驅(qū)采油污水中通入定期轉(zhuǎn)向脈沖直流電。每對(duì)陰、陽電極間的電壓為3.37￥，電流為5760A，180對(duì)電極采用并聯(lián)方式連接，電極總面積57.6m2，則電流密度為100A/m2，每對(duì)陰、陽電極極板間距為3.5毫米，陰、陽極材料均為石墨。表5實(shí)施例4實(shí)驗(yàn)結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表5中數(shù)據(jù)說明，處理后的污水中油含量小于30mg/L，基本上可以滿足回注污水對(duì)含油量的要求。實(shí)施例5油田污水站聚合物驅(qū)采油污水處理規(guī)模為338m3/h，采用電化學(xué)方法進(jìn)行除油凈化處理，三次試驗(yàn)結(jié)果如表6所示。向聚合物驅(qū)采油污水中通入交流電流，每對(duì)陰、陽電極間的電壓為6.43V，電流為16000A，本實(shí)施例共有IOO對(duì)電極，第一組共50對(duì)電極并聯(lián)，第二組共50對(duì)電極并聯(lián)，然后兩組之間以串聯(lián)方式連接；電極總面積32m2，則電流密度為500A/m2，每對(duì)陰、陽電極極板間距為5.0毫米，陽極材料為金屬鉑，陰極材料為導(dǎo)電云母。表6實(shí)施例5實(shí)驗(yàn)結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>由表6中試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，處理后的污水中油含量小于30mg/L，基本上可以滿足回注污水對(duì)含油量的要求。上述具體實(shí)施方式為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并不能對(duì)本發(fā)明的權(quán)利要求進(jìn)行限定，其他的任何未背離本發(fā)明的技術(shù)方案而所做的改變或其它等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。權(quán)利要求1、一種聚合物驅(qū)采油污水除油的電化學(xué)方法，其特征在于包括以下步驟(1)電解向聚合物驅(qū)采油污水中通電進(jìn)行電解；(2)沉降。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚合物驅(qū)采油污水除油的電化學(xué)方法，其特征在于步驟(1)所述電解是利用電解時(shí)陽極的氧化作用，使細(xì)小油珠失去電子，表面負(fù)電荷減少，表面匸電位降低，進(jìn)而使細(xì)小油珠發(fā)生聚并；同時(shí)利用電解時(shí)陰極上產(chǎn)生氫氣的氣浮作用，使細(xì)小油珠和氫氣粘附后上浮。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚合物驅(qū)采油污水除油的電化學(xué)方法，其特征在于步驟(1)所述電解是利用電解時(shí)陽極的氧化作用，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強(qiáng)度降低，進(jìn)而使細(xì)小油珠發(fā)生聚并；同時(shí)利用電解時(shí)陰極上產(chǎn)生氫氣的氣浮作用，使細(xì)小油珠和氫氣粘附后上浮。4、根據(jù)權(quán)利要求13任一項(xiàng)所述的一種聚合物驅(qū)采油污水除油的電化學(xué)方法，其特征在于所述陽極和陰極的極板材料為反應(yīng)性金屬材料、惰性金屬材料、合金、金屬鍍層、金屬涂層或非金屬材料中的一種或多種。5、根據(jù)權(quán)利要求13任一項(xiàng)所述的一種聚合物驅(qū)采油污水除油的電化學(xué)方法，其特征在于所述陽極和陰極的極板材料是鋁、鐵、鉑、釕、銠、鈦、金、不銹鋼、石墨、導(dǎo)電薄膜、導(dǎo)電陶瓷和導(dǎo)電云母中的一種或多種。6、根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種針對(duì)聚合物驅(qū)采油污水除油的電化學(xué)方法，其特征在于所述陽極和陰極是一對(duì)或一對(duì)以上，每對(duì)陽極和陰極之間以串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)組合相連接。7、根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種聚合物驅(qū)采油污水除油的電化學(xué)方法，其特征在于所述的每對(duì)陽極和陰極極板之間的距離為0.1100mm;每對(duì)極板間電壓為0.550V;極板的電流密度為108000A/m2。8、根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種聚合物驅(qū)采油污水除油的電化學(xué)方法，其特征在于所述的每對(duì)陽極和陰極極板之間的距離為0.550mm;每對(duì)極板間電壓為120V;極板的電流密度為503000A/m2。9、根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種聚合物驅(qū)采油污水除油的電化學(xué)方法，其特征在于所述的每對(duì)陽極和陰極極板之間用快離子導(dǎo)體充填。10、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚合物驅(qū)采油污水除油的電化學(xué)方法，其特征在于步驟(1)所述通電是通單向連續(xù)直流電、定期轉(zhuǎn)向連續(xù)直流電、單向脈沖直流電、定期轉(zhuǎn)向脈沖直流電或交流電流。全文摘要本發(fā)明公開了一種聚合物驅(qū)采油污水除油的電化學(xué)方法，包括以下步驟1.電解；2.沉降。在電解處理過程中，污水中的細(xì)小油珠在陽極表面放電失去電子，油珠表面電荷減少，界面ξ電位下降；且電解處理后污水中殘存的聚合物碎片被氧化、降解，污水粘度下降，油水界面水膜強(qiáng)度降低。因此，電解處理后細(xì)小油珠容易聚并成大油珠，并在陰極氫氣的作用下迅速從污水中分離。經(jīng)該方法處理，聚合物驅(qū)采油污水中的原油很容易除去，不需大量使用沉降罐，節(jié)約油田建設(shè)資金；工藝簡單，不需加藥，節(jié)約資源和成本，符合“綠色化學(xué)”工藝，除油后的污水水質(zhì)明顯澄清，而且裝置操作簡便、安全，易于調(diào)控和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，對(duì)水量大小有廣泛適應(yīng)性，便于推廣和應(yīng)用。文檔編號(hào)C02F1/465GK101602531SQ20091004119公開日2009年12月16日申請(qǐng)日期2009年7月16日優(yōu)先權(quán)日2009年7月16日發(fā)明者游革新申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)