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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(43)申请公布日(21)申请号201711083056.8(22)申请日2017.11.07(71)申请人北京拓普莱博油气田开发技术研究院地址100000北京市石景山区实兴大街30号院3号楼2层A-0029房间(72)发明人刘晓蕾 刘婷婷 李堪贵 董致伟 陈志伟 苗钧逸 许惠芳 (74)专利代理机构北京华仲龙腾专利代理事务所(普通合伙)11548代理人李静(51)Int.Cl.C02F1/50(2006.01)C02F1/74(2006.01)C02F9/04(2006.01)B01F7/16(2006.01)B01F1/00(2006.01)C02F103/10(2006.01)(54)发明名称采油污水深度处理及现场聚合物溶液除氧方法及装置(57)摘要一种采油污水深度处理及现场聚合物溶液除氧方法，将新鲜油井污水通过风送喷雾方式和空气混合喷出，使新鲜污水与空气充分接触彻底失活、杀灭部分厌氧菌；加入杀菌剂消除微生物的影响；将经过彻底曝气失活杀菌的污水，通过PVC衬里管线进入文丘里装置溶解聚合物；再通过搅拌溶解进行动态熟化；在搅拌溶解动态熟化过程中，通过氮气置换将聚合物溶液中的溶解氧置换渗入氮气中。一种采油污水深度处理及现场聚合物溶液除氧装置，包括采油污水曝气装置和含氧聚合物溶液氮气置换罐。有效解决了曝气不充分问题，也解决了氧的残留问题，避免了聚合物溶液在油层中由于水质的问题降解。权利要求书2页说明书8页附图4页CN107651734A2018.02.02CN107651734A1.一种采油污水深度处理及现场聚合物溶液除氧方法，其特征在于，将新鲜油井污水通过风送喷雾方式和空气混合喷出，使新鲜污水与空气充分接触彻底失活、杀灭部分厌氧菌；加入杀菌剂消除微生物的影响；将经过彻底曝气失活杀菌的污水，通过PVC衬里管线进入文丘里装置溶解聚合物；再通过搅拌溶解进行动态熟化；在搅拌溶解动态熟化过程中，通过氮气置换将聚合物溶液中的溶解氧置换渗入氮气中。2.一种采油污水深度处理及现场聚合物溶液除氧装置，其特征在于，包括采油污水曝气装置和含氧聚合物溶液氮气置换罐，所述采油污水曝气装置包括曝气水大罐(1)、喷雾水汽隔挡板(2)、高压风送式喷雾机(3)、曝气水出口泵(4)和杀菌剂泵(5)，所述喷雾水汽隔挡板(2)设置在曝气水大罐(1)内，高压风送式喷雾机(3)和曝气水出口泵(4)设置在曝气水大罐(1)底部外围，杀菌剂泵(5)设置在曝气水出口泵(4)的出口前端；所述含氧聚合物溶液氮气置换罐包括聚合物溶液熟化罐(6)、置换溶解氧罐(7)和搅拌器(8)，所述聚合物溶液熟化罐(6)设置于置换溶解氧罐(7)内，聚合物溶液熟化罐(6)和置换溶解氧罐(7)之间的空间构成聚合物溶液溶解氧氮气置换环空(67)和聚合物溶液溶解氧氮气置换顶空(68)，搅拌器(8)设置在聚合物溶液熟化罐(6)上部，搅拌器(8)上设有搅拌器叶片(81)向下伸入聚合物溶液熟化罐(6)内，置换溶解氧罐(7)的侧壁上还设有上氮气循环孔(91)和下氮气循环孔(92)；所述采油污水曝气装置和含氧聚合物溶液氮气置换罐之间设有氮气封闭文丘里装置，杀菌剂泵(5)的出口与氮气封闭文丘里装置连通，氮气封闭文丘里装置与聚合物溶液熟化罐(6)内部连通。3.根据权利要求2所述的采油污水深度处理及现场聚合物溶液除氧装置，其特征在于，杀菌剂泵(5)的出口通过PVC衬里管线与氮气封闭文丘里装置连通，氮气封闭文丘里装置通过PVC衬里管线与聚合物溶液熟化罐(6)内部连通。4.根据权利要求2所述的采油污水深度处理及现场聚合物溶液除氧装置，其特征在于，所述氮气封闭文丘里装置通过氮气密封罩密封，氮气密封罩内部与置换溶解氧罐(7)内部连通。5.根据权利要求2所述的采油污水深度处理及现场聚合物溶液除氧装置，其特征在于，所述高压风送式喷雾机(3)的数量为六个，均布在曝气水大罐(1)周边。6.根据权利要求2所述的采油污水深度处理及现场聚合物溶液除氧装置，其特征在于，所述置换溶解氧罐(7)的顶部设有氧监测器，置换溶解氧罐(7)上部设有密封门(71)和安全孔(72)。7.根据权利要求2所述的采油污水深度处理及现场聚合物溶液除氧装置，其特征在于，所述曝气水大罐(1)高六米，底部直径为十米，曝气水大罐(1)的中间设置喷雾水汽隔挡板(2)，喷雾水汽隔挡板(2)包括三块相互夹角为120°、高度为四米的喷雾挡板。8.根据权利要求2所述的采油污水深度处理及现场聚合物溶液除氧装置，其特征在于，所述置换溶解氧罐(7)的直径与聚合物溶液熟化罐(6)的直径之差大于或等于一米，置换溶解氧罐(7)的高度与聚合物溶液熟化罐(6)的高度之差大于或等于两米，置换溶解氧罐(7)与聚合物溶液熟化罐(6)之间的空间包括一个环形空间即聚合物溶液溶解氧氮气置换环空权 利 要 求 书1/2页2CN107651734A2(67)以及一个顶部空间即聚合物溶液溶解氧氮气置换顶空(68)。9.根据权利要求2所述的采油污水深度处理及现场聚合物溶液除氧装置，其特征在于，还包括制氮车和氮气缓冲罐，所述制氮车与氮气缓冲罐连接，氮气缓冲罐与上氮气循环孔(91)或者下氮气循环孔(92)连接。10.根据权利要求2至9中任一项所述的采油污水深度处理及现场聚合物溶液除氧装置，其使用方法在于，将新鲜油井污水通过高压风送式喷雾机(3)使污水和空气混合喷出，在曝气水大罐(1)中撞击喷雾水汽隔挡板(2)，使新鲜污水与空气充分接触彻底失活、杀灭部分厌氧菌；在杀菌剂泵(5)中加入杀菌剂消除微生物的影响；将经过彻底曝气失活杀菌的污水，通过PVC衬里管线进入文丘里装置溶解聚合物；从文丘里装置出来的污水进入聚合物溶液熟化罐(6)，通过搅拌溶解进行动态熟化；在搅拌溶解动态熟化过程中，通过氮气置换将聚合物溶液中的溶解氧置换渗入氮气中；其中，所述置换溶解氧罐(7)与聚合物溶液熟化罐(6)之间的空间，即聚合物溶液溶解氧氮气置换环空(67)以及聚合物溶液溶解氧氮气置换顶空(68)中，充满含量99.99％的氮气。权 利 要 求 书2/2页3CN107651734A3采油污水深度处理及现场聚合物溶液除氧方法及装置技术领域[0001]本发明涉及石油开采技术领域，尤其涉及一种采油污水深度处理及现场聚合物溶液除氧方法及装置。背景技术[0002]随着油田进入高含水开发阶段，各种提高采收率的技术相继投入应用。在众多的提高采收率技术中，聚合物驱油技术、以及由此演化出的聚合物/表面活性剂二元驱油技术和聚合物/表面活性剂/碱三元复合驱油技术是最为有效的三种采油技术。配制聚合物用的水质对聚合物粘度影响极大，淡水以其矿化度低和没有活性物质等特点成为理想的配制用水。[0003]但是，受淡水资源的限制和油井产出水环保的要求，2000年以来开始使用采油井产出水经过处理后作为配制聚合物的水源（配聚水）。由于采油井产出水（也称采油污水）来自多年开发的油层，期间各种杀菌剂、清蜡剂、调剖剂等连续使用，使得污水成份异常复杂。[0004]为了使污水能够代替淡水进行聚合物驱油，开展了大量的研究。例如 2012年Vol.41(4) 《石油与天然气化工》刘忠和“含聚污水中的聚合物性质研究”、2012年Vol.26(6)《石油地质与工程》李金环“污水水质对聚合物黏度影响研究”、 2000年《油气采收率技术》Vol.7(2) 付美龙等“污水配制聚合物溶液的粘度稳定性研究”、 2013年《油气田地面工程》Vol.32(2) 刘学智“影响聚合物溶液黏度的主要因素”、狄连成等人CN200410071931.7《油田三次采油配制聚合物溶液用污水的处理方法》专利都对水质提出了要求和处理方法，并进行了规模应用。[0005]尽管如此，通过实验研究仍然发现现有处理水的方法不很到位，水中仍有浓度不低且影响聚合物粘度的成份，如二价铁等。由此造成采油污水曝气不充分，残余的活性物质浓度相对较高，在通过文丘里装置溶解聚合物时又混入了大量氧，在聚合物溶液通过多年注水管线（管线内壁沉积大量杂质并附着大量细菌）时，增加了部分成份，到井口取样时，对聚合物粘度有较大的不利影响，致使井口取样的聚合物溶液粘度的90d后保留率（不足50%）较低，难以达到设计要求。发明内容[0006]鉴于以上情形，为了解决上述技术存在的问题，本发明提出一种采油污水深度处理及现场聚合物溶液除氧方法及装置，以喷雾方式使采油污水和空气充分接触失活，然后以氮封方式隔绝空气，通过氮气环绕动态置换聚合物溶液中的溶解氧，以实现消除氧和配聚水中微生物对聚合物溶液的降解，提高井口聚合物溶液粘度保留率。[0007]一种采油污水深度处理及现场聚合物溶液除氧方法，包括以下步骤：将新鲜油井污水通过风送喷雾方式和空气混合喷出，使新鲜污水与空气充分接触彻底失活、杀灭部分厌氧菌；加入杀菌剂消除微生物的影响；说 明 书1/8页4CN107651734A4将经过彻底曝气失活杀菌的污水，通过PVC衬里管线进入文丘里装置溶解聚合物；再通过搅拌溶解进行动态熟化；在搅拌溶解动态熟化过程中，通过氮气置换将聚合物溶液中的溶解氧置换渗入氮气中。[0008]经过前两个步骤处理的污水，水中只有氧而没有活性物质和微生物，再经过后续处理从而降低聚合物溶液中的溶解氧含量，降低氧、微生物对聚合物溶液的降解。[0009]一种采油污水深度处理及现场聚合物溶液除氧装置，包括采油污水曝气装置和含氧聚合物溶液氮气置换罐，所述采油污水曝气装置包括曝气水大罐、喷雾水汽隔挡板、高压风送式喷雾机、曝气水出口泵和杀菌剂泵，所述喷雾水汽隔挡板设置在曝气水大罐内，高压风送式喷雾机和曝气水出口泵设置在曝气水大罐底部外围，杀菌剂泵设置在曝气水出口泵的出口前端；所述含氧聚合物溶液氮气置换罐包括聚合物溶液熟化罐、置换溶解氧罐和搅拌器，所述聚合物溶液熟化罐设置于置换溶解氧罐内，聚合物溶液熟化罐和置换溶解氧罐之间的空间构成聚合物溶液溶解氧氮气置换环空和聚合物溶液溶解氧氮气置换顶空，搅拌器设置在聚合物溶液熟化罐上部，搅拌器上设有搅拌器叶片向下伸入聚合物溶液熟化罐内，置换溶解氧罐的侧壁上还设有上氮气循环孔和下氮气循环孔；所述采油污水曝气装置和含氧聚合物溶液氮气置换罐之间设有氮气封闭文丘里装置，杀菌剂泵的出口与氮气封闭文丘里装置连通，氮气封闭文丘里装置与聚合物溶液熟化罐内部连通。[0010]优选地，杀菌剂泵的出口通过PVC衬里管线与氮气封闭文丘里装置连通，氮气封闭文丘里装置通过PVC衬里管线与聚合物溶液熟化罐内部连通。[0011]优选地，所述氮气封闭文丘里装置通过氮气密封罩密封，氮气密封罩内部与置换溶解氧罐内部连通。氮气密封罩内部与置换溶解氧罐内部的氮气形成一个循环回路。[0012]优选地，所述高压风送式喷雾机的数量为六个，均布在曝气水大罐周边。[0013]优选地，所述置换溶解氧罐的顶部设有氧监测器，置换溶解氧罐上部设有密封门和安全孔。[0014]为使经过粗处理后的采油污水充分曝气失活，采用市售高压风送式喷雾机将来水混同空气喷入曝气水大罐，来水在高压风送式喷雾机中空气和曝气水大罐中空气的双重作用下，和空气充分接触，既可以使水充分失活，也可以杀灭一部分厌氧微生物，例如硫酸盐还原菌。曝气用的高压风送式喷雾机根据用水量设置数量，一般不超过个，图中设有个。曝气水大罐中间的喷雾水汽隔挡板是为防止各个高压风送式喷雾机将喷雾水喷到对面设置，同时也有阻挡撞击喷雾水深度曝气的功能。将存留在曝气水大罐水池中的充分曝气的水通过曝气水出口泵打入储水罐，在曝气水出口泵前端设计一个加入杀菌剂的杀菌剂泵，按设计要求加入杀菌剂，用于溶解聚合物。通过此装置实现了采油污水深度处理。[0015]充分曝气并加入杀菌剂的水通过氮气封闭文丘里装置，将分散于水中的聚合物颗粒送入聚合物溶液熟化罐中，边搅拌边熟化。在搅拌过程中，水中溶解氧逐渐被置换到聚合物溶液溶解氧氮气置换环空和聚合物溶液溶解氧氮气置换顶空中的氮气中，含氧的氮气被不断通过上氮气循环孔和下氮气循环孔通风更新以保持氮气纯度，确保置换效果。为便于检测