海上油田聚合物驱配液中除氧剂的优选.pdf

2023年6 月精细石油化工进展第2 4卷第3期海上油田聚合物驱配液中除氧剂的优选孙凤林，魏俊，段一凡，郑斌，孟科全中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津30 0 452摘要针对海上油田聚合物驱母液配制过程中产生气泡、溶解氧引起聚合物黏度下降等问题，开展化学除氧剂的优选。通过室内评价实验优选出4#除氧剂，其加量为1 0 0 0 0 mg/L时，非饱和氧浓度下2 h除氧率为45.45%，饱和氧浓度下2.0 h除氧率为47.37%，且不影响聚合物溶液黏度。现场试验显示，4#除氧剂作业2 h的除氧率超过57%，能够有效改善海上聚合物配制过程中气泡和溶解氧的问题，可在海上油田化学驱配制中推广应用。关键词海上油田聚合物驱聚合物配制除氧体系目前，渤海油田进人中高含水开发阶段，从已实施的油田聚合物驱的效果来看，聚合物驱是海上油田稳产增产的主要措施之一 1-2 。现场实施过程中发现在配制聚合物母液时会产生大量气泡，且气泡不易释放，会随着体系进人地层 3-5。调研和分析认为，聚合物溶液携带气体注人会有3个方面的危害：气体进入地层引起贾敏效应，可能造成注入压力虚高；溶液中含氧引起聚合物降解，造成聚合物黏度下降，影响驱油效果；氧含量超标会引起地面设备和地下管柱腐蚀，并间接造成结垢和堵塞 6-8 。化学除氧是指利用除氧剂与0,发生化学反应生成稳定的化合物，避免溶解氧的注人引起聚合物降解而导致的黏度下降 9-1 。理想的除氧剂应具备以下条件：易溶于水，与溶解氧的反应速度快，操作、控制过程简便；无毒副作用，除氧剂自身及其产物在循环过程中对人、环境均无毒无害；不会降低聚合物黏度。本文针对海上油田聚合物驱母液配制过程中的问题，从消泡时间、除氧效率、聚合物溶液黏度等方面对5种除氧剂进行评价，优选出合适的除氧剂，从而避免聚合物黏度下降和管柱腐蚀等问题，并且通过矿场试验，确定优选的除氧剂在渤海J油田的适用性。1实验部分1.1实验材料实验用水为海上油田平台配聚水；聚合物为3640C，工业品，固含量8 8%，相对分子量为2.310，华鼎鸿基采油技术服务有限公司；除氧剂共5种，分别为1#（次磷酸盐类）、2#（有机类）、3#（抗坏血酸类）、4#（亚硫酸盐类）和5#（有机胺类），中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司。1.2实验仪器电子天平，德国赛多利斯集团;DV-I型布氏黏度计，美国Brookfield公司；多点磁力搅拌器，美国Variomag公司；SA-BX04型便携式溶解氧测定仪，济南思安电子有限公司。2实验结果与讨论2.1消泡时间在2 5、搅拌速度30 0 r/min条件下，用海上油田平台配聚水配制6 份质量浓度为6 0 0 0 mg/L的聚合物溶液样品各30 mL，在其中5份中分别加入90 mg的1#、2#、3#、4#和5#除氧剂，配制成30 0 0 mg/L的聚合物溶液，置于带塞量筒中，盖上瓶塞2 min内振荡30 次，观察溶液中泡沫的分布和消泡规律。没有加除氧剂的聚合物溶液24h的泡沫分布如图1 所示。Oh12h24h图1不同时间未加除氧剂的聚合物溶液泡沫分布【收稿日期】2 0 2 2-1 2-1 5【作者简介】孙凤林，工程师；研究方向：化学驱技术；E-mail:精细石油化工进展第2 4卷第3期由图1 可知：由于聚合物溶液的黏度较大，经过振荡后，气泡不易溢出，聚合物溶液的内部出现大量气泡。通过观察，5种除氧剂均有去除聚合物溶液中气泡的能力，但差异较大。加人1#、3#除氧剂，2 4h后仍有大量气泡，说明这2 种除氧剂除气泡效果并不理想。加入2#、4#和5#除氧剂后，基本无气泡的时间分别为8、2 和3h，如图2 3。由图2 3所知，使用4#和5#除氧剂后，聚合物溶液消除气泡所用时间较短。海上现场施工过程中，从聚合物母液配液到进入井底的时间约为2 h，所以，除氧剂前2 h的除气泡效果尤为重要，由消泡时间实验结果来看，4#、5#除氧剂能满足要求。Oh1h2h3h4h图2加入30 0 0 mg/L的4#除氧剂的聚合物溶液oh1h3h4h5h图3加入30 0 0 mg/L的5#除氧剂的聚合物溶液2.2除氧效率配制5份质量浓度为6 0 0 0 mg/L的聚合物溶液，分别加人30 0 0 mg/L的5种除氧剂，利用便携式溶解氧测定仪测定0.5、1.0、1.5、2.0 h除氧时间后的溶解氧含量，并按式(1)计算使用除氧剂的除氧率（E），结果如表1 所示。E=Po=PL 100%(1)Po式中：E为除氧率，%;P。为加除氧剂前聚合物溶液中的氧质量溶度,mg/L;p,为加除氧剂后聚合物溶液中的氧质量溶度，mg/L。由表1 可知：当除氧剂质量浓度为30 0 0 mg/L时，5种除氧剂在聚合物溶液中的除氧率初始时刻均比较低；随着作用时间的延长，除氧率明显上升,其中4#除氧剂的除氧效率较高，0.5h除氧率为9.0 9%，2.0 h后的除氧率能够达到45.45%。表15种除氧剂的除氧率除氧率/%编号0.5 h1.0 h1.5 h2.0 h空白样2.275.687.959.091#3.6112.0513.2515.662#3.6615.8515.8520.733#7.0615.2923.5320.734#9.0922.0735.0645.455#3.6112.0513.2533.732.3高氧浓度下的除氧效率通过考察不同初始溶解氧浓度下化学除氧剂的除氧效率，找出初始氧浓度对化学除氧剂的除气效率的影响规律，根据工艺过程中不同介入点溶解氧浓度的变化，优化化学除氧剂的加人点。室温条件下，向水中持续通人0 2，并利用溶解氧测定仪实时监测水中的氧浓度，直至水中氧浓度不再变化为止；利用该饱和氧的水配制质量浓度为6 0 0 0 mg/L的聚合物溶液，分别加人不同浓度、不同类型的除氧剂，测定不同时间聚合物溶液中的氧浓度,并根据公式(1)计算除氧剂的除氧效率，结果如图4 9所示。14厂12(,1.Su)/(替趣)d10864200.51.01.52.0时间/h图4饱和氧聚合物溶液中溶解氧质量浓度的变化121110(,.1.3)/(枣)d987653000mg/L4000mg/L45000mg/L36000mg/L28000mg/L110 000 mgL00.51.01.52.0时间/h图5不同浓度1#除氧剂的除氧效果孙凤林，等：海上油田聚合物驱配液除氧剂的优选2023年6 月121110(,T.3u)/(摄)d98765-3000mg/L4 000mg/L4-5000mg/L3-6.000mg/L280001mg/L110000mgL00.51.01.52.0时间/h图6不同浓度2#除氧剂的除氧效果121110(-1.3u)/(拟款)d9876-3000mg/L54000mg/L4-5.000mg/L3-6000mg/L28 000mg/L1-10 000mgL00.51.01.52.0时间/h图7不同浓度3#除氧剂的除氧效果121110(-1.3u)(圳)d987653000mg/L44000mg/L35000mg/L6000mg/L28000mg/L10 000 mgL00.51.01.52.0时间/h图8不同浓度4#除氧剂的除氧效果12111091.Su)/(梦圳)d8765-3000mg/L4000mg/L4-5.000mg/L3-6000mg/L2-8000mg/L一-10 000 mgL00.51.01.52.0时间/h图9不同浓度5#除氧剂的除氧效果由图4可知：饱和氧聚合物溶液的初始氧质量浓度可达9.3mg/L。由图5 9可知：在同一除氧剂加量的情况下，随着作用时间的延长，聚合物中溶解氧浓度呈现下降趋势；同时，使用同一种除氧剂时，在相同作用时间下，随着除氧剂浓度的增大，聚合物中溶解氧浓度呈现下降趋势；4#除氧剂除氧率较高，加量为1 0 0 0 0 mg/L时，2.0 h除氧率为47.37%2.4聚合物溶液黏度配制质量浓度为6 0 0 0 mg/L的聚合物溶液，分别加人不同浓度的5种除氧剂,采用DV-II型布氏黏度计测定不同时间聚合物溶液的黏度，结果如图1 0 14所示。650640-0 h630-1hS62061060059058057056055002 000 4 0006 0008 000 10 000质量浓度/(mgL)图1 01#除氧剂对聚合物溶液黏度的影响650640-0h630-1h620./61060059058057056055002.000 4000 6 0008000 10 000质量浓度/(mg L)图1 12#除氧剂对聚合物溶液黏度的影响650r6400h630-1h62061060059058057056055002.0004.0006000800010000质量浓度/mgL)图1 23#除氧剂对聚合物溶液黏度的影响4第2 4卷第3期精细石油化工进展650-0h640-1h63062061060059058057056055002.000040006 0008 000 10 000质量浓度/mgL)图1 34#除氧剂对聚合物溶液黏度的影响650r-0h640-1h6306206106005905805705605500200040006000800010000质量浓度/mg L)图1 45#除氧剂对聚合物溶液黏度的影响由图1 0 1 4可知：将5种不同浓度的除氧剂加人聚合物溶液后，聚合物溶液黏度变化并不明显，均在597 mPas上下浮动；1 h后聚合物溶液黏度也基本不变，说明5种除氧剂对聚合物溶液黏度没有影响。3矿场试验在渤海J油田聚驱地面聚合物母液配制环节，通过加人4#除氧剂，消耗掉气泡中危害最大的0,，减少气体携带量，控制进人地层气体的贾敏效应引起的注人压力，并避免聚合物降解和腐蚀结垢的危害。3.1除氧剂加入方案设计由于熟化罐为口罐，聚合物溶液在熟化罐中接触空气时不可避免地会增加溶液中的溶解氧浓度。在现场配液过程中，首先将除氧剂在供水端加入，经过比例阀后与加人的聚合物在溶解罐中混合溶解，保证除氧剂能够充分分散在聚合物溶液中,增加其与O,的接触面积，达到除氧效果，最后在取样口取样并检测聚合物溶液含氧量。具体的工艺流程如图1 5所示。1供料流量计2#熟化罐1#熟化罐溶解罐给料机增压泵比例阀供水输送泵排污阀排污阀流量计过滤器流量计喂入泵加人位置流量计至作业井高压水取样位置图1 5除氧剂的加入位置和取样位置设计3.2试验效果现场试验显示，4#除氧剂（1 0 0 0 0 mg/L）作业2.0h的除氧率为57.58%6 2.8 6%，稳定运行10天。4结论1)通过消泡时间实验、除氧效率实验、高氧浓度下的除氧效率实验，对选用的5种除氧剂在不同浓度、不同时间聚合物溶液中气体的去除性能进行评价，其中4#除氧剂的效果最优，加量为10000mg/L时,2.0 h除氧率为45.45%。2)对比饱和氧浓度和非饱和氧浓度条件下5种除氧剂的除氧效率，发现在饱和氧浓度（氧质量浓度9.3mg/L)条件下，4#除氧剂除氧率2023年6 月孙凤林，等：海上油田聚个物驱配液除氧剂的优选更高，加量为1 0 0 0 0 mg/L时，2.0 h除氧率为47.37%。3)通过现场试验，4#除氧剂现场除氧率超过57%，能有效消除聚合物溶液中的0,提高聚合物溶液的人井液质量。参考文献1李李锦超.普通稠油化学驱及机理研究进展 J.精细石油化工进展,2 0 1 5,1 6(4):1 6-2 0.2张凤英，杨光，刘延彪，等.高温高盐油藏用化学驱油剂的研究 J.精细石油化工进展，2 0 0 5，6(5：8-1 2.3郑继龙，吴彬彬，左清泉.渤海J油田聚合物驱油配液除氧体系研究与应用 J.精细石油化工进展，2 0 2 2,2 3（3）：1-6.4郑斌.海上油田化学驱配液含气危害及除气技术研究 J.石油工程,2 0 2 1,5:1 6 8-1 7 0.5曹广胜，李建哗，祝健，等.改善牛心坨油田调剖剂成胶效果除氧剂优选 J.辽宁石油化工大学学报，2 0 1 7，37（4）：39-43.6赵修太，王方，信艳永，等.聚合物溶液粘度稳定性与添加剂研究 J.石油地质与工程，2 0 0 9，2 3（3)：1 1 9-1 2 1.7关丹，阙庭丽，焦秋菊，等.含油污水配制HPAM溶液黏度的影响因素试验研究 J.油气田地面工程，2 0 2 0，39（9）：29-33.8冯庆贤，李辉，王伟.黏稠溶液除氧方法实验研究 J.石油化工应用,2 0 1 5,34(1 1)：1 1 1-1 1 2.9曲虎，刘静，公茂柱，等，曝氧-气提工艺用于提高污水配制注聚物溶液黏度的研究 J.现代化工，2 0 1 3，33（3）：8 8-92.10王继良,刘敏,卢大艳，等.溶解氧及除氧剂对聚合物溶液黏度和长期热稳定性的影响 J.油气田地面工程，2 0 1 9,38(1):13-17.11王增林，田玉芹，勒彦欣，等.注人水水质对聚合物黏度的影响及水质处理剂的筛选 J.油田化学，2 0 1 9，36（4）：682-687.Optimization of deoxidizer fornerfloodingg in offshore oilfieldSUN Fenglin,WEI Jun,DUAN Yifan,ZHENG Bin,MENG KequanEngineering Technology Branch of CN00C Energy Development Co.,Ltd.,Tianjin 300452,ChinaAbstract The optimization of chemical deoxidizer was carried out to solve the problems such as bubbles gen-erated during the preparation of polymer flooding mother liquor in offshore oil fields and the viscosity drop ofpolymer caused by dissolved oxygen.When the experiment selected 4#deoxidizer with a concentrationof 10 000 mg/L,the a deoxygenation rate was 45.45%under unsaturated oxygen conditions for 2.0 h.Undersaturated oxygen concentration,the deoxygenation rate for 2.0 was 47.37%,which did not affect the viscosityof the polymer solution.Field tests showed that the 4#deoxidizer had a deoxidization rate of over 57%,whichcould effectively solve the problems of bubbles and dissolved oxygen in offshore polymer preparation process.Itcan be promoted and applied in chemical flooding in offshore oil field.Key wordsoffshore oilfield;polymer flooding;polymer preparation;deoxidization system