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China ) Abstract : Settlement
发布时间:2019-09-14  阅读数:

  INDUSTRIAL WATER & WASTEWATER 工业用水取废水 Vol . 40 No . 2 Apr. , 2009 油田回注水处置手艺及其成长趋向 吕慧超 1, 左岩 2 (1. 省承德市局, 承德 067000 ; 2. 承天倍达过滤手艺无限义务公司, 101312 ) 摘要: 目前国内油田采出水处置工艺仍以沉降、 隔油和过滤为从, 各油田水质前提分歧, 处置工艺也不尽相 同。 引见了常规油田采出水、 稠油采出水和含聚合物驱采出水的处置手艺, 使用流程, 并对膜处置手艺和三次采 出水破乳除油手艺进行了切磋。 指出三次采油手艺的推广, 油田采出水处置难度越来越大, 保守处置工艺已不克不及 满脚回注要求, 新手艺、 新产物亟待开辟。 环节词: 油田采出水; 三次采油; 回注 中图分类号: X741.031 文献标识码: A 文章编号:%1009 - 2455 (2009 )02 - 0015 - 04 Technology of oilfield reinjection water treatment and development trend thereof LV Hui-chao1, ZUO Yan2 (1. Environmental Protection Bureau of Chengde City in Hebei Province, Chengde 067000, China; 2. Beijing Chengtian Beida Filtration Technology Co., Ltd., Beijing 101312, China ) Abstract : Settlement, oil separation and filtration are the main units of oilfield produced water treatment in China at the present time, different treatment processes are selected based on different water conditions. The conventional processes and flows for treatment of oilfield produced water, heavy oil produced water and produced water containing polymer were introduced, besides, the membrane process and demulsification and oil removal process for treatment of produced water from tertiary oil recovery were discussed. It was indicated that, with the popularization of the tertiary oil extraction technology, the treatment of oilfield produced water become more and more difficult, the quality of the effluent water from traditional processes can hardly reach the reinjection standard, therefore, new technologies and products are needed to be developed. Keywords : oilfield produced water; tertiary oil extraction; reinjection 目前我国大部门油田都曾经进入石油开采的中 期和后期, 采出的原油含水率已达 70% ~ 80% , 有 的油田以至高达 90% 。 跟着油田原油含水率的逐 [1] 油田采出水的水质各别, 但又有共性。 石油开采过 程中除了含有石油类和固体悬浮物颗粒外, 还含有 可溶性盐类、 沉金属、 硫化氢以及一些用来改变采 出水性质的化学添加剂、 注入地层的酸、 除氧剂、 润滑剂、 杀菌剂、 防垢剂等, 总体上有以下特点: 年添加, 伴生的油田采出水量也不竭添加。 油田采 出水的处置次要以除油和除悬浮物为从, 处置后从 要用于回注, 但具体的处置工艺流程又按照原油品 质分歧、 回用尺度分歧而分为多种形式。 跟着三次 聚合驱采油手艺的推广, 油田采出水的处置难度也 越来越大, 目前的处置工艺很难达四处理要求, 因 此新的处置手艺及产物亟待开辟。 ① 油含量高。 一般油田采出水中油的质量 浓 度 为 1 000 ~ 2 000 mg / L , 高 的 可 达 5 000 mg / L 以 上 。 此中 90% 以上为悬浮油和分离油, 油珠粒径正在 20 ~ 150 μm, 还有 5% ~ 8% 的油为乳化 油 , 油 珠 粒 径 正在 20 μm 以 下 , 还 有 少 量 溶 解 油 可 以 忽 略 [2]; ② 收稿日期: 2008 - 10 - 29 ; 修回日期: 2008 - 12 - 31 1 油田采出水的水质特点 因为原油特征、 采油方式、 地质前提等分歧, · · 15 INDUSTRIAL WATER & WASTEWATER 工业用水取废水 Vol . 40 No . 2 Apr. , 2009 富含大量的难降解无机物, 化学需氧量高; ③ 含 有大量的悬浮物, 悬浮物粒径一般为 1 ~ 100 μm , 颗粒藐小, 容易形成地层堵塞; ④ 矿化度高 , 易 侵蚀管, 给废水生化处置形成坚苦; ⑤ 富 含 大 量微生物, 不只侵蚀管线, 还易形成地层的严沉堵 塞; ⑥ 含有大量的 Ca 、 Mg 、 Ba 、 Cr 、 HCO3 2+ 2+ 2+ 2+ - 然沉降分手; 有些油田因为特殊的地质前提, 采出 水中含有大量的 S2-、 Cl- 等 [3]。 2 油田采出水回注尺度 油田回注水水质尺度按照油层性质分歧, 应有 分歧的注水水质尺度, 但归纳综合起来注水水质应满脚 以下几点: ① 注入水中应尽量少含悬浮杂质 , 其 含量和颗粒粒径应不合错误注水井渗入端面和油层发生 堵塞; ② 注入水质不因温度、 压力等的改变 而 产 生结垢、 沉淀现象, 也不克不及因地层水或地表水相混 应时发生结垢或沉淀; ③ 注入水质对注水设 备 不 发生侵蚀; ④ 注入水中的细菌繁衍不克不及发生 新 的 悬浮杂质, 更不克不及影响注水系同一般工做; ⑤ 注 入水质应防止油层粘土膨缩。 油田回注水水质节制 目标见表 1[4]。 等结垢离子。 此外, 油田采出水又有其特殊性。 如: 因为原 油粘度大或凝固点低, 出产过程中需加热, 导致采 出水水温较高。 油田采出水温度为 40 ~ 45 ℃ , 辽河油田采出水温度高达 60 ~ 80 ℃ ; 聚合物驱由 于高聚丙烯酰胺的存正在, 粘性大, 分手缓 慢; 三元复合驱不只含有大量聚丙烯酰胺, 还含有 碱和概况活性剂, 采出水乳化严沉, 很难靠自 Tab. 1 节制目标 表 1 油田回注水节制目标 Controlling index of oilfield reinjection water quality 注入层平均空气渗入率 / (10-3 μm2) < 100 A1 级 A2 级 < 2.0 < 1.5 < 6.0 < 10 < 103 < 103 A3 级 < 3.0 < 2.0 < 8.0 < 25 B1 级 < 3.0 < 2.0 < 8.0 0 < 1.0 < 1.0 < 5.0 0 100 ~ 600 B2 级 < 4.0 < 2.5 < 10 < 10 < 104 < 104 < 0.076 B3 级 < 5.0 < 3.0 < 15 < 25 C1 级 < 5.0 < 3.0 < 15 0 > 600 C2 级 < 7.0 < 3.5 < 20 < 10 < 105 < 105 C3 级 < 10.0 < 4.0 < 30 < 25 · ρ (悬浮固体) / (mg L-1) 悬浮固体颗粒曲径中值 / μm · ρ (油) / (mg L-1) SBR 菌含量 / (个· -1) mL 铁细菌含量 / (个· -1) mL 腐生菌含量 / (个· -1) mL 平均侵蚀率 / (mm a ) · -1 点侵蚀 A1 、 B1 、 C1 级: 试片各面都无点侵蚀; A2 、 B2 、 C2 级: 试片有轻细点侵蚀; A3 、 B3 、 C3 级: 试片有较着侵蚀 3 油田回注水处置手艺 油田采出水回注处置手艺取油田含油废水中所 加精细过滤工艺, 工艺流程如图 1 所示。 目前 的龙连污水坐、 大港马西污水坐、 华北岔北联、 中 原文东油田等均采用这种工艺流程。 破 缓 杀 乳 蚀 菌 剂 剂 剂 原 水 含杂质的品种及性质、 油层性质、 原油性质等亲近 相关。 按照含油废水的稀薄性质可将油田采出水处 理手艺大致分为常规油田采出水(即稀油废水)回注 处置工艺、 稠油采出水回注处置工艺和含聚合物采 出水回注处置工艺。 1 混 凝 剂 2 3 4 5 6 3.1 常规油田回注水处置工艺 对于回注中、 高渗入油层的含油废水, 国内大 14 13 12 11 10 9 8 7 部门油田都采用自 然 沉 降 除 油 - 混 凝 除 油 - 过 滤 除 油的“三段式”常规处置工艺。 对于中、 低渗入油层 的含油废水, 一般为“三段式”处置加“精细过滤”工 艺, 具有代表性的有以下几种处置工艺。 1 天然沉降罐 2 混凝沉降罐 3 缓冲罐 4 升压泵 5 核桃壳 过滤器 6 多介质过滤器 7 反冲刷泵 8 反冲刷罐 9 外输罐 10 外输泵 11 收受接管水池 12 收受接管水泵 13 油罐 14 油泵 3.1.1 混凝除油 - 精细过滤 当采出水中油珠粒径较小时, 可采用混凝除油 图 1 混凝除油加精细过滤工艺流程 Fig. 1 Technological flow of oil removal by coagulation combing fine filtration · · 16 吕慧超, 左岩: 油田回注水处置手艺及其成长趋向 3.1.2 水力旋流 - 精细过滤 当密度差较大时可采用水力旋流加精细过 坐、 油田中七联、 中十六联、 南六联、 温米污 水坐、 大港南一污水坐、 冀东油田柳一结合坐等。 破 缓杀 混 乳 蚀菌 凝 剂 剂剂 剂 滤段工艺, 工艺流程如图 2 所示。 该工艺已使用于 大港南三坐、 塔中四结合坐、 新北采油厂结合 坐、 新木采油厂结合坐、 彩南污水坐、 新疆东河塘 结合坐等。 破 缓杀 乳 蚀菌 剂 剂剂 原 水 1 浮选剂 2 3 4 5 1 2 3 4 5 6 7 原 水 13 12 11 10 9 8 7 6 15 14 13 12 11 10 9 8 1 混凝沉降罐 2 加压溶气气浮 3 缓冲罐 4 核桃壳过滤 器 5 双滤料过滤器 6 反冲刷泵 7 反冲刷罐 8 外输罐 9 外输泵 10 收受接管水池 11 收受接管水泵 12 油罐 13 油泵 1 天然沉降罐 2 水力旋流除油器 3 聚结器 4 压力 除油罐 5 升压泵 6 核桃壳过滤器 7 多介质过滤器 8 反 冲 洗 泵 9 反 冲 洗 罐 10 外 输 罐 11 外 输 泵 12 收受接管水池 13 收受接管水泵 14 油罐 15 油泵 图 3 气浮浮选加精细过滤工艺流程 Fig. 3 Technological flow of oil flotation combing fine filtration 3.2 稠油回注水处置工艺 稠油采出水一般具有悬浮物含量高、 密度 图2 水力旋流加精细过滤工艺流程 Fig. 2 Technological flow of hydraulic cyclone combing fine filtration 差小、 水温高档特点, 含有较高的沥青质和胶类物 质, 粘畅性大, 易构成水包油型乳化液, 成分复杂 多变 [5]。 稠油废水处置后除用于回注外, 还有部门 废水颠末深度处置后用于热采汽锅的给水。 目前国 内稠油采出水处置工艺最为先辈的是辽河油田 采油厂欢三结合坐, 其工艺很有推广价值。 工艺流 程如图 4 所示。 污(硅)泥池 油泥 硅泥 除硅池 碱、 镁剂等 粗过滤 精细过滤 弱酸软化器 正洗 废水 收受接管水池 中和池 热采汽锅 再生废水 厢式压滤机 泥饼外运 3.1.3 气浮浮选 - 精细过滤 当密度差较小时, 一般采用气浮浮选处置 加精细过滤工艺, 工艺流程如图 3。 采用这种工艺 流程的有辽河油田署一联、 洼一联、 曙武联、 欢三 联、 欢丝链、 兴一联、 锦一联、 新疆油田红浅结合 结合坐集输系统 反相破乳剂 稠油废水 调理水罐 破乳剂 污油池 污油 斜板除油罐 浮选剂 帮凝剂 沉力除油罐 DAF 浮选机 反洗废水 Fig. 4 图 4 稠油采出水处置工艺流程 Technological flow of heavy oil produced water treatment 3.3 三次聚合驱采出水处置工艺 当前聚合物驱采油手艺曾经大规模推广使用, 的油类, 具有很高的推广价值 [6]。 4 油田回注水处置手艺成长趋向 油田回注水处置手艺的环节就是除油和除悬浮 可是跟着聚合物驱溶液的插手, 导致油、 水分手和 含油废水处置的难度加大。 当前油田遍及采用的 “二级沉淀” + “二级过滤”处置工艺已不克不及满脚要求, 呈现了设备处置能力降低, 沉降时间过长、 出水水 质不及格等现象。 目前, 国外尚未相关于含聚废水 处置的细致报道。 因为我国的含聚废水次要用于回 注, 因而处置该类废水的手艺次要集中正在除油和除 聚合物两方面。 据文献报道, 中科院大连化物所承 担的大港油田含聚废水回注项目已成功验收 [2]。 而 油田开辟的横向流除油器可以或许去除含聚废水中 物, 而跟着三次聚合驱采油手艺的推广以及低渗入 油层回注尺度的提高, 现有处置手艺、 设备很难达 到要求, 因而必需研究新的处置手艺, 开辟愈加有 效的处置设备。 4.1 膜处置手艺 膜处置手艺用于油田采出水回注处置已有普遍 的研究, 而且已正在部门工程中使用, 显示出优良的 使用前景。 目前用于油田采出水回注的膜手艺次要 是 微 滤 和 超 滤 。 微 滤 膜 的 孔 径 一 般 为 0.1 ~ 10.0 · · 17 INDUSTRIAL WATER & WASTEWATER 工业用水取废水 Vol . 40 No . 2 Apr. , 2009 μm, 孔径较平均, 孔隙率一般可高达 80% , 所以 正在较低压力下就能够获得较大的过滤滤速。 微滤膜 的截留次要依托筛孔分手感化, 尺寸大于膜孔径的 颗粒物能够被膜截留。 常用的微滤膜材料凡是由疏 水性的聚四氟乙烯(PTEE )、 聚氟乙烯(PVDF )、 聚丙 烯(PP )、 聚乙烯(PE )和亲水的纤维素脂、 聚碳酸酯 (PC)、 聚砜(PSF )、 聚酰亚胺(PI )、 聚酰胺(PA )等材 料经烧结、 、 拉伸或相变制成。 超滤膜介于纳 滤和微滤之间, 其孔径大小正在 2 ~ 100 nm , 过滤压 力为 0.1 ~ 0.5 MPa 。 超滤膜一般由相变法制成, 所 用 材 料 为 聚 砜 (或 聚 醚 砜 、 磺 化 聚 醚 砜 )、 聚 氟 乙 烯、 聚丙烯氰及相关的共聚物。 王怀林等 [7] 采用南京化工大学膜科学手艺研究 所 生 产 的 0.2 和 0.8 μm 的 陶 瓷 微 滤 膜 对 江 苏 实 武 油田的采出水进行处置, 结果很好; 李永发等 [8] 用 超滤膜处置胜利油田东辛采油厂预处置过的水, 处 理后油截留率为 97.7% , 可以或许达到低渗入油田回注 水 标 准 ; H.H.Hyun 等 [9] 用 自 制 的 Al2O3 和 ZrO2 复 合膜对油质 量 浓 度 为 600 ~ 11 000 mg / L 的 乳 化 液 进行分手, 油的去除率接近 100%。 膜分手手艺的长处是处置精度高、 不需插手其 它试剂、 不发生含油污泥等, 错误谬误是需对含油废水 进行严酷的预处置, 膜污染问题严沉, 清洗麻烦, 设备费用高贵等。 开辟具有抗污染、 破乳性强的膜 组件是此后研究的成长趋向。 使得采油污水的粘度很是高。 同时, 三次采油废 水中的油滴粒径中值很小, 只要 3 ~ 5 μm , 而一般 水 驱 污 水 中 的 油 滴 粒 径 为 34.57 μm , 油 滴 粒 径 小 晦气于其聚并和浮升, 乳化程度严沉, 分手困 难 [10]。 目前的“二次沉降”和“二次过滤”工艺已不克不及 满脚处置要求, 因而新的破乳除油手艺设备急待开 发。 除了新型的破乳药剂外, 除油设备也必需加以 改良, 将沉力除油、 聚结除油以及斜板除油手艺于 一体的新型除油设备是将来成长的标的目的。 参考文献: [1 ] 潘红磊 . 油气田采油气体废水外排缘由阐发 [J ]. 石油地质 取开辟, 1996 , (6 ): 68-70. 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[10 ] 刘书孟 . 油田三次采油污水处置手艺及回注问题研究[D ]. 上 海: 上海交通大学, 2007. 驱和三元复合驱是最主要的三次采油手艺。 三次采 油污水中除含有石油烃类、 固体颗粒、 无机盐和细 菌等常规采油废水含有的物质外, 还含有大量 的聚合物 PAM (聚丙 烯 酰 胺 )。 由 于 PAM 的 存 正在 , 做 者 简 介 : 吕 慧 超 (1980- ), 女 , 河 北 承 德 人 , 工 程 师 , (电 线 (电子信箱)lvhc80@126.com 。 ············································· 消息取动态 · · 广东佛山南海投资 30 亿建污水处置厂 广东省佛山市南海区本年打算投入 30 亿元新建 24 个污水处置项目, 完成 170 多千米的从干管网铺设。 据引见, 目前南 海区糊口污水取工业污水化学需氧量排放量之比为 3.68 ∶ 1 , 工业污水根基实现集中处 理 。 今 年 的 化 学 需 氧 量 削 减 工 做 , 绝 大部门要依托污水处置厂进行。 客岁南海新建成 3 个污水处置厂, 完成近 100 km 的管网扶植。 本年南海将通过公共财务及 社 会 融 资 的 方 式 投 入 30 亿 元 , 集 中 进 行 污 水 处 理 厂 及 配 套 管 网 建 设 , 到 年 底 污 水 处 理 率 达 到 50% 。 到 2010 年 , 完 成 250 km 的配套管网铺设, 确保桂城现实污水处置率跨越 87% , 其他镇街跨越 77% 。 摘自 中国报 2009-03-24 · · 18