一种降低油田采出水粘度并同时杀菌的方法
阅读：730发布：2020-05-12
专利汇可以提供一种降低油田采出水粘度并同时杀菌的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了属于环境保护技术领域的一种降低油田采出 水 粘度 并同时杀菌的方法。具体包括采用电离辐照处理所述油田采出水或者采用电离辐照与双 氧 水联合处理所述油田采出水，即能降低油田采出水粘度并同时杀菌；其中电离辐照包括高能 电子 束和γ射线。本发明方法简便高效、安全性良好，不增加油田采出水的离子浓度和 盐度 ，不会产生 污泥 等二次污染物。，下面是一种降低油田采出水粘度并同时杀菌的方法专利的具体信息内容。
1.一种降低油田采出水粘度并同时杀菌的方法，其特征在于，包括采用电离辐照处理所述油田采出水或者采用电离辐照与双氧水联合处理所述油田采出水，即能降低油田采出水粘度并同时杀菌。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用电离辐照与双氧水联合处理所述油田采出水为：将双氧水加入到油田采出水，然后进行电离辐照处理。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述油田采出水包括含聚污水、三元污水和压裂返排液污水中的一种或多种。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述电离辐照包括高能电子束或γ射线。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述高能电子束由电子加速器产生，所述γ射线由放射性同位素Co60或Cs137衰变产生。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述电离辐照的吸收剂量≥1kGy。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述电离辐照的吸收剂量为2.5～
10kGy。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述双氧水浓度≥10mmol/L，双氧水用量≥1.1mL/L油田采出水。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述双氧水浓度为20～100mmol/L，双氧水用量为2.2～11mL/L油田采出水。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述杀菌包括杀灭硫酸盐还原菌、铁细菌和腐生细菌。
一种降低油田采出水粘度并同时杀菌的方法
技术领域
[0001] 本发明属于环境保护技术领域，特别涉及一种降低油田采出水粘度并同时杀菌的方法。
背景技术
[0003] 油田采出水为伴随这采油作业产生的污水。目前我国大部分油田已经进入到开采的中后期，由一次采油、二次采油向三次采油阶段过渡，采出水量逐年增大。在三次采油技术中，以聚合物驱油和三元复合驱油应用最为广泛，产生大量的含聚污水和三元污水。聚合物驱油是在水中加入聚丙烯酰胺等高分子聚合物增加配聚体系的粘度和粘弹性，改善流度比，提高驱油体系的波及面积，进而提高原油采出率。三元污水也称三元复合驱污水，是在注入水中加入碱剂(A)、表面活性剂(S)和聚合物(P)三者复合作为驱油剂来提高原油采收率的方法。同时，石油钻采压裂施工作业产生大量的压裂返排液污水，这些统称为油田采出水。
[0004] 油田采出水通常采用混凝沉降+过滤工艺去除原油和悬浮物浓度，再经杀菌处理后，重新作为地层采油回注水使用。这不仅可节省淡水资源、减少环境污染，而且采出水温度高、与地层配伍性好有利于驱油。但是，油田采出水中均含有较高浓度的聚合物，高浓度的聚合物使采出水的粘度增加、乳化程度提高，使油水分离难度困难，显著降低了沉降过滤工艺的处理效果，使其出水难以满足回注水质标准。目前研究较多的聚合物降粘技术有芬顿氧化、超声波、加入化学药剂破乳降粘等化学法以及生物法。油田采出水含油量高、成分复杂、聚丙烯酰胺具有极强的生物抗性，难以被生物降解。现在的化学方法大多需要加入化学药剂，不仅费用较高，而且进一步增加了油田采出水的离子浓度和盐度，影响回注水的质量。超声波处理降粘效果不甚理想，刘新亮等(刘新亮，蔺爱国，尹海亮，张菅，杨建刚，超声波降解含聚油田污水的研究，工业水处理34(3)(2014)71-74)采用超声波处理胜利油田含聚污水(粘度为2.49mPa.s)。在温度为20℃，微波功率为300W，超声频率为45kHz，超声处理60min的条件下，污水粘度降为1.47mPa.s，远高于相同温度下纯水的粘度(1.01mPa.s)。
[0005] 另外，油田采出水杀菌也是满足回注要求的重要步骤。油田采出水中存在的硫酸盐还原菌、腐生细菌和铁细菌等微生物会严重腐蚀钻采设备和回注水处理管线，堵塞管道和损害油层。因此，油田采出水必须进行杀菌处理后，才能回注到地下。目前采用的方法是加入次氯酸钠、季铵盐等各种杀菌剂以及紫外线杀菌等。杀菌剂的费用较高，而且与驱油聚合物一起使用时会影响回注水的粘度稳定性、增加回注水的含盐量。紫外线的穿透能力较弱，而且采出水中油类等物质吸收紫外线，影响杀菌效果。
[0006] 紫外线处理油田采出水降粘和杀菌各有研究。刘德俊等人(刘德俊，申龙涉，刘雨丰，紫外线-变频技术联合杀菌在油田水处理中的应用，水处理技术33(4)(2007)46-49)研究将紫外线与变频电磁波联合对油田采出水的处理效果。硫酸盐还原菌的数量由103个/mL减少到10个/mL，仍可检测出硫酸盐还原菌。而且作者指出，为保证紫外线装置的杀菌效果，需严格控制杀菌前油田采出水的含油量及浊度。魏超等(魏超，魏利，赵云发，李春颖，魏东，刘璞，紫外技术应用于油田含聚采出水快速降粘的研究，环境科学与管理42(7)(2017)69-73)研究紫外对油田含聚污水的降粘效果，30min处理后污水粘度由2.902mPa·S降低为
1.096mPa·S。研究没有提及实验温度，无法确知粘度是否降到与同温度下纯水一致。
1.096mPa·S。研究没有提及实验温度，无法确知粘度是否降到与同温度下纯水一致。
[0007] 综上可见，降粘和杀菌是处理油田采出水满足回注要求的必要手段，目前，降粘和杀菌通常采用不同的技术处理，药剂消耗量较大，不仅费用较高，而且增加了油田采出水的含盐量，影响回注水的质量。本领域迫切需要一种既能有效降低油田采出水粘度并同时高效杀菌的方法。
发明内容
[0008] 本发明的目的在于提供一种降低油田采出水粘度并同时杀菌的方法，具体技术方案如下：
[0009] 一种降低油田采出水粘度并同时杀菌的方法，包括采用电离辐照处理所述油田采出水或者采用电离辐照与双氧水联合处理所述油田采出水，即能降低油田采出水粘度并同时杀菌。
[0010] 所述采用电离辐照与双氧水联合处理所述油田采出水的具体操作为：将双氧水加入到油田采出水，然后进行电离辐照处理。
[0011] 所述双氧水浓度≥10mmol/L，双氧水用量≥1.1mL/L油田采出水。优选地，所述双氧水浓度为20～100mmol/L，双氧水用量为2.2～11mL/L油田采出水。
[0012] 本发明所述油田采出水是指伴随采油作业采出的经原油脱水分离后的含油污水，包括含聚污水、三元污水和压裂返排液污水中的一种或多种。其中，含聚污水为聚合物驱油产生的污水，三元污水为三元复合驱油产生的污水，压裂返排液污水为石油钻采压裂施工作业产生的洗井废水等。
[0013] 本发明所述电离辐照是使被作用的物质发生电离的一种辐照，包括高能电子束或γ射线。本发明所述电离辐照采用本技术领域公知的装置或设备实现。
[0015] 所述电离辐照的吸收剂量≥1kGy；优选地，所述电离辐照的吸收剂量为2.5～10kGy。
[0016] 所述采用电离辐照处理所述油田采出水的具体操作为：将所述油田采出水放置在高能电子束的扫描靶窗或者γ射线源附近，以进行电离辐照处理。
[0017] 所述杀菌包括杀灭硫酸盐还原菌、铁细菌和腐生细菌。
[0018] 本发明所述电离辐照可以在任何适宜的温度下进行。在一些实施方案中，电离辐照在常温状态下进行。
[0019] 本发明的有益效果为：
[0020] (1)本发明利用能量高、穿透力强的高能电子束或γ射线处理油田采出水，通过高能射线与聚合物的直接作用，以及水分子受到高能辐射后产生的羟基自由基·OH、水合电子eaq-等活性粒子与聚合物反应的间接作用实现水中聚合物的降解，油田采出水粘度的降低。
[0021] (2)本发明电离辐照产生的高能射线可以直接作用于DNA等生物大分子，引起生物大分子的电离和激发，致使微生物细胞死亡；同时，水分子辐照分解产生的·OH、eaq-等活性粒子通过氧化还原作用，破坏微生物的DNA、RNA及细胞组织；从而实现杀菌消毒的目的。
[0022] (3)本发明将双氧水与电离辐照技术结合去处理油田采出水，可显著提高·OH等活性粒子的浓度，强化聚合物的降解和杀菌消毒效果，提高降粘杀菌效率；而且双氧水分解产物为水和氧气，不会增加油田采出水的离子浓度和含盐量。
[0023] (4)本发明利用电离辐照技术处理油田采出水具有以下优势：1)通常在常温常压下进行，应用方便；2)能同时实现降粘杀菌且效率高、反应速度快，无需采用两种处理技术或加入降粘剂和杀菌剂两种药剂；3)无需或仅需加入少量化学试剂，不增加油田采出水的离子浓度和盐度，不会产生污泥等二次污染物；4)电子加速器带有自屏蔽装置，γ射线屏蔽与防护技术日趋成熟，二者均已在多个领域获得应用，具有良好的安全性。
[0025] 图1为实施例5中2.5kGy、5kGy、10kGy辐照吸收剂量与双氧水联合处理的压裂返排液与原始压裂返排液的对比图。
具体实施方式
[0026] 本发明提供了一种降低油田采出水粘度并同时杀菌的方法，下面结合实施例和附图对本发明做进一步的说明。
[0027] 实施例1
[0028] 取某油田的三元污水放入辐照反应容器内，采用Co60γ射线(辐射活度3.6×1014Bq)，临近中心孔道进行辐照，剂量率约为240Gy/min。通过调整辐照时间控制吸收剂量为1kGy，5kGy和10kGy。辐照结束后，检测不同吸收剂量下，三元污水的粘度、以及硫酸盐还原菌、铁细菌和腐生细菌的菌落数。实验温度为23±0.5℃。
[0029] 三元污水的粘度(mPa·s)用粘度计(NDJ-79旋转式粘度计，邦西仪器科技(上海)有限公司)进行分析。硫酸盐还原菌、铁细菌和腐生细菌的菌落量基数(个/mL)采用培养法绝迹稀释法，分别用硫酸盐还原菌测试瓶、铁细菌测试瓶和腐生菌测试瓶检测。
[0030] 原始三元污水的粘度为5.33mPa·s，所含硫酸盐还原菌、铁细菌和腐生细菌的菌落数分别为1.4×104，2.5×102和1.4×104个/mL。
[0031] 辐照吸收剂量为1kGy时，三元污水的粘度没有变化，硫酸盐还原菌、铁细菌和腐生细菌的菌落数为0，0和1.4×104个/mL。
[0032] 辐照吸收剂量为5kGy时，三元污水的粘度降为3.2mPa·s，检出的硫酸盐还原菌、铁细菌和腐生细菌菌落数全部为0。
[0033] 辐照吸收剂量为10kGy时，三元污水的粘度进一步减小为1.7mPa·s，硫酸盐还原菌、铁细菌和腐生细菌菌落数全部为0。
[0034] 实施例2
[0035] 取某油田采出水污水处理站进水放入辐照反应容器内，采用Co60γ射线(辐射活度3.6×1014Bq)，临近中心孔道进行辐照，剂量率约为240Gy/min。通过调整辐照时间控制吸收剂量为2.5kGy和5kGy。辐照结束后，检测不同吸收剂量下，油田采出水的粘度、以及硫酸盐还原菌、铁细菌和腐生细菌的菌落数。实验温度为23±0.5℃。
[0036] 油田采出水的粘度以及硫酸盐还原菌、铁细菌和腐生细菌的菌落数的检测同实施例1。
[0037] 原始油田采出水的粘度为1.7mPa·s，所含硫酸盐还原菌、铁细菌和腐生细菌的菌1 1 5
落数分别为6.0×10，2.5×10和1.1×10个/mL。
落数分别为6.0×10，2.5×10和1.1×10个/mL。
[0038] 辐照吸收剂量为2.5kGy(反应时间约10min)时，油田采出水的粘度降为1.2mPa·s，硫酸盐还原菌、铁细菌的菌落数降为0，腐生细菌的菌落数降为2.5个/mL。
[0039] 辐照吸收剂量为5kGy(反应时间约为20min)时，油田采出水的粘度降为1.05mPa·s，硫酸盐还原菌、铁细菌和腐生细菌菌落数全部为0。
[0040] 实施例3
[0041] 取某油田的三元污水放入辐照反应容器内，加入浓度10mmol/L、体积1.1mL/L三元污水的双氧水，采用Co60γ射线(辐射活度3.6×1014Bq)，临近中心孔道进行辐照，剂量率约为240Gy/min。通过调整辐照时间控制吸收剂量为1kGy，5kGy和10kGy。辐照结束后，检测不同吸收剂量下，三元污水的粘度、以及硫酸盐还原菌、铁细菌和腐生细菌的菌落数。实验温度为23±0.5℃。
[0042] 含聚污水的粘度以及硫酸盐还原菌、铁细菌和腐生细菌的菌落数的检测同实施例1。
[0043] 原始三元污水的粘度为5.33mPa·s，所含硫酸盐还原菌、铁细菌和腐生细菌的菌落数分别为1.4×104，2.5×102和1.4×104个/mL。
[0044] 辐照吸收剂量为1kGy(反应时间约4min)时，三元污水的粘度没有变化，硫酸盐还原菌、铁细菌和腐生细菌的菌落数为0，0和1.3×101个/mL。
[0045] 辐照吸收剂量为5kGy(反应时间约20min)时，三元污水的粘度降为1.2mPa·s，硫酸盐还原菌、铁细菌和腐生细菌菌落数全部降为0。
[0046] 辐照吸收剂量为10kGy时(反应时间约40min)，三元污水的粘度进一步减小为1.00mPa·s，与采用该粘度计测量去离子水的粘度相同。硫酸盐还原菌、铁细菌和腐生细菌菌落数全部为0。
[0047] 实施例4
[0048] 取某油田的含聚污水放入辐照反应容器内，加入浓度100mmol/L、体积11mL/L三元污水的双氧水。采用Co60γ射线(辐射活度3.6×1014Bq)，临近中心孔道进行辐照，剂量率约为240Gy/min。通过调整辐照时间控制吸收剂量为2.5，5.0kGy。辐照结束后，检测不同吸收剂量下，含聚污水的粘度、以及硫酸盐还原菌、铁细菌和腐生细菌的菌落数。实验温度为23±0.5℃。
[0049] 含聚污水的粘度以及硫酸盐还原菌、铁细菌和腐生细菌的菌落数的检测同实施例1。
[0050] 原始含聚污水的粘度为1.7mPa·s，所含硫酸盐还原菌、铁细菌和腐生细菌的菌落数分别为6.0×101，2×104和1.1×1011个/mL。
[0051] 辐照吸收剂量为2.5kGy(反应时间约10min)时，含聚污水的粘度降为1.05mPa·s，硫酸盐还原菌、铁细菌和腐生细菌菌落数全部降为0。
[0052] 辐照吸收剂量为5kGy(反应时间约20min)时，含聚污水的粘度降为1.00mPa·s，与采用该粘度计测量去离子水的粘度相同。硫酸盐还原菌、铁细菌和腐生细菌菌落数全部为0。
[0053] 实施例5
[0054] 取某油田压裂返排液污水放入辐照反应容器内，加入浓度20mmol/L、体积2.2mL/L60 14
三元污水的双氧水。采用Co γ射线(辐射活度3.6×10 Bq)，临近中心孔道进行辐照，剂量率约为240Gy/min。通过调整辐照时间控制吸收剂量为2.5kGy，5kGy和10kGy。辐照结束后，检测不同吸收剂量下，压裂返排液污水的粘度、以及硫酸盐还原菌、铁细菌和腐生细菌的菌落数。实验温度为23±0.5℃。
三元污水的双氧水。采用Co γ射线(辐射活度3.6×10 Bq)，临近中心孔道进行辐照，剂量率约为240Gy/min。通过调整辐照时间控制吸收剂量为2.5kGy，5kGy和10kGy。辐照结束后，检测不同吸收剂量下，压裂返排液污水的粘度、以及硫酸盐还原菌、铁细菌和腐生细菌的菌落数。实验温度为23±0.5℃。
[0055] 压裂返排液污水的粘度以及硫酸盐还原菌、铁细菌和腐生细菌的菌落数的检测同实施例1。
[0056] 原始压裂返排液污水的粘度为2.45mPa·s，所含硫酸盐还原菌、铁细菌和腐生细菌的菌落数分别为1.2×104，1.1×107和1.1×1012个/mL。
[0057] 辐照吸收剂量为2.5kGy(反应时间约10min)时，压裂返排液污水的粘度降为1.23mPa·s，硫酸盐还原菌、铁细菌和腐生细菌的菌落数全部降为0。
[0058] 辐照吸收剂量为5kGy(反应时间约20min)时，压裂返排液污水的粘度降为1.20mPa·s，硫酸盐还原菌、铁细菌和腐生细菌菌落数全部为0。
[0059] 辐照吸收剂量为10kGy(反应时间约40min)时，压裂返排液污水的粘度降为1.00mPa·s，与采用该粘度计测量去离子水的粘度相同。硫酸盐还原菌、铁细菌和腐生细菌菌落数全部为0。
[0060] 附图1为原始压裂返排液与实施例5中2.5kGy、5kGy、10kGy辐照吸收剂量与双氧水联合处理的压裂返排液对比，从左到右依次为原始压裂返排液、2.5kGy辐照吸收剂量与双氧水联合处理的压裂返排液、5kGy辐照吸收剂量与双氧水联合处理的压裂返排液、10kGy辐照吸收剂量与双氧水联合处理的压裂返排液。从图1可以看出，原始的压裂返排液污水呈黑色粘稠状，经电离辐照和双氧水联合处理后，溶液逐渐变得清澈，黑色的油状物从水体中分离，浮在液体表面，很容易通过气浮沉降去除。
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