[发明专利]聚合物EOR工程采出水中残存聚合物分离方法及药剂

说明书

本发明是关于聚合物EOR工程采出水中残存聚合物PHPAM或其相似物分离方法的。确切地说，本发明是以阳离子复盖成核、交叉渗透交联为核心技术辅助以其它通用技术从含聚合物溶液的水中将聚合物絮凝分离的方法。本申请仅对本发明的核心技术及使用的药剂提出。

聚合物驱（Polymer Floods）、胶束聚合物驱（Micellar Polymer Floods）、碱水聚合物驱（Alkaline Polymer Floods）、CO₂聚合物扩展驱（CO₂Polymer Augumented Floods）、蒸汽聚合物扩展驱（Steam Polymer Augumented Floods）等聚合物EOR（Enhanced Oil Recovery）工程，其实施过程大量排出含有不同浓度聚合物的水，这给水处理工程带来了新的艰难。因为排出液中的聚合物，如PHPAM，是以聚合物阴离子状态溶于水中，其链段是高度水化了的负电无规线团，由于在砂岩孔隙中经过长距离窜流，已经受过地下高温矿化、机械降解、物理捕集、化学吸附、孔隙剪切、粘弹变异等多种物理或化学变化，成为高度稳定的胶体体系。它们通过-CONH₂和-COO^-吸附大量正电离子或岩屑颗粒一同运移，使泥沙岩屑等悬浮粒子增多。与此同时，PHPAM水化大分子本身又是具有亲油亲水双重结构的胶体保护剂，它们以皮膜形式存在于油水界面，因而也使采出液破乳困难，使水中的残油含量增高。这样，聚合物的分离和油及泥沙的分出互相制约，掺杂在一起，并非一般水处理工程所能完成，必须采取特殊专用处理技术。

本发明首先加入阳离子界面剂（CSA）对聚合物阴离子进行电荷复盖，再加入阳离子成核剂（CNF）使聚合物阴离子吸附于CNF上形成聚合物正电憎水凝胶核（PCHGN），此后加入一种架桥剂与PCHGN发生交叉渗透交联使PCHGN体积扩大而形成絮团。所谓交叉渗透交联是指架桥剂的链段与PCHGN链段间相互扩散、渗透，或借电荷中和而使链段交联起来直接形成絮团，或因架桥剂链段电荷微扰了PCHGN的电荷排布，导致PCHGN的扩散形成扩展聚合物正电憎水凝胶核（EPHGN），再通过陈化使EPHGN形成絮团，或二者同作用完成聚合物的絮凝沉淀过程。分出聚合物絮团的水与已有水处理工程设施相衔接，完成除去聚合物水的净化处理工序。为了使整个工程稳定式运转，可采取在加入CNF与CSA之前，对排出水先施用旋液分离及浓度调整的规范化预处理过程。一种可能的总体实施程序的方块图如图：

（1）是旋液分离子系统，由计量泵、旋液分离器（Hydraulic Cyclone）、试剂加料斗等设备组成。其中Hydraulic Cyclone为核心设备，其作用是加入促滤剂和气浮剂使浮油气浮上升，机械杂物、泥砂或可见絮团借旋液离心力下沉排出，径向与纵向中段切出比较澄清的予处理水。进入旋液分离子系统的水应合乎下列要求：含油≤3000mg/l，PHPAM≤600mg/l，S.S.≤200mg/l。予处理水中含油≤1000mg/l，S.S.≤100mg/l，PHPAM≤600mg/l。

（2）是聚合物含量监测及浓度调整子系统，由电导、折射、渗透压三组信号编制程序的电子计算机、超滤浓缩装置、循环清水注入泵等设备组成。其作用是使含聚合物水规范化，以便保证后续处理稳定进行。

（3）-（5）是本申请的核心技术部分，其中（3）是本发明方法的关键技术。将溶解状态的PHPAM阴离子转变成正电憎水凝胶核，这一转变是靠CNF和CSA的协同作用在子系统（3）中实现的。为了说明其作用机理，先从聚合物分子形态和溶液性质谈起。