油田采出水处理技术 37页

'油田采出水处理 在油气田生产过程中必然要产生一些废液（含油污水、污油）、废渣（含油污泥、水垢）和废气（加热炉烟囱排放气、甘醇再生塔顶气、立式固定顶储罐蒸发的油气、应急放空天然气等）。这些“三废”如不加以治理，随意排放，必然对环境造成严重污染，破坏生态平衡。 一、污水来源油田综合含水率达90%以上，油井产物内的水量远大于油量。含油污水或原水：油水分离后污水。洗井水：注水井反冲洗产生的污水。每年从污水中回收原油40万吨。 油田污水的特点是：（1）污水中含有一定数量的油。（2）水温较高，在40℃~60℃之间。（3）含有各种盐类，含盐度差别很大，少的可低于5000mg/L，多的可高于22×104mg/L。污水中还含有非溶性固体悬浮物，俗称机械杂质或机杂。（4）含有细菌，主要是硫酸盐还原菌、铁细菌和粘液菌等，这些细菌促进金属腐蚀。（5）在密闭集输系统中，污水内基本不含溶解氧，含铁量也很低，但一般含有H2S和CO2。在开式污水系统中，污水内含有与大气相平衡的溶解氧含量。这些溶解气体也促进金属腐蚀。 洗井水：为保持一定的注水量，注水井要定期进行反冲洗，清除滤网上沉积的固体和粘液膜，从而产生洗井污水。这类水的特点是：(1)色度高，呈黑褐色。（2）悬浮物浓度高。（3）pH值高，一般呈碱性。（4）含有六价铬（Cr6+）和油。全国各油气田年平均产生的洗井污水在640万吨以上，是第二大污水源。 水中污染物水是极强的溶剂，对大多数无机物和许多有机物都有一定的溶解度，因而在自然界中不存在“纯”水，实际上都是水溶液。组分化学符号原子量或基团量水样1，mg/L水样2，mg/L钠Na+23.0902.028543钾K+39.1钙Ca2+40.17.0114010镁Mg2+24.34.402470铁Fe2+55.8锰Mn2+54.9钡Ba2+137.4锶Sr2+87.6铝Al3+27.0氯化物Cl―35.5610.075500硫酸盐SO42―96.04.83~9.61432碳酸盐CO32―60.096.0碳酸氢盐HCO3－61.01172.0502 污水中，还有悬浮于水中呈微粒状的无机和有机非溶性（或微溶性）物质非溶性无机物有机物碳酸钙、硫酸钙、粘土、砂、铁、氧化镁、氧化铝、硫化铁、硫酸钡、硅土*等细菌、酵母、藻类、原生动物、硅藻、腐生物、丹宁酸、脂肪酸盐类、聚合物、油等*硅土既可为水中悬浮物，也可溶解于水内 二、净化采出水的回注与排放（一）净化采出水回注目的是保持油藏压力。（回注有两种：单注与混注）注水开采的优点：含有表面活性剂，具有洗油功能；注入的含盐净化采出水与油层的泥土接触，泥土与颗粒不会膨胀，不降低油层渗透性。密度高，容易在井底形成较高的压力；较高温度的净化采出水具有洗油功能；防止地表污染。 净化采出水的要求化学组分稳定，不形成悬浮物；严格控制机械杂质和含油；有高洗油能力，提高采油率；腐蚀性小；尽量减少采出水处理费用。 三、污水性质酸度也称酸性，表示中和碱性物质的能力，它表明水溶液中氢离子的过剩程度。碱度也称碱性，表示中和酸性物质的能力。含盐度也称总矿化度，为水溶液中溶解矿物盐类的总量，以mg/L为单位。可用Cl－离子浓度或NaCl浓度表示含盐度pH值pH值与酸度、碱度有一定的内在联系。）溶解固体总量(TDS)把水中所有溶解阴、阳离子的总和称溶解固体总量，以mg/L计。 悬浮固体总量(TSS)水中不溶悬浮固体的总量，以mg/L计。常用孔径0.45μm的塑料膜过滤器测试。油田污水处理中，减少TSS是一项主要任务，以减少注水目的地层被堵塞的危险。浊度是水对光吸收和散射的光学性质，由浊度计测量，表示污水的浑浊程度。生化需氧量（BOD）水中有机污染物经微生物分解所需的氧量，以mg/L计。n天生化需氧量以BODn表示，常以5天作为测定生化需氧量的标准时间，以BOD5表示。化学需氧量（COD）在酸性条件下，用化学氧化剂将水中有机污染物氧化为CO2和H2O所需的氧量，以mg/L计。常用COD为指标，监控排放废水的水质。 四、污水杂质引发的问题结垢腐蚀组分典型溶解度，mg/L(1)硫酸钙，CaSO4(2)1500~6000硫酸锶，SrSO4300~600碳酸钙，CaCO3(3)10~80硫酸钡，BaSO43~60(1)常压常温下；(2)有三种形式：CaSO4·2H2O，CaSO4·1/2H2O，CaSO4；(3)CaCO3溶解度正比于水中CO2的溶解浓度。 五、净化采出水的水质 净化水外排排放标准 六、采出水治理方法（一）采出水污染物悬浮固体和胶体：泥砂、各种菌、胶质沥青质等。油：分散油、乳化油和浮油。溶解物质；钙镁离子等 （二）采出水治理方法物理治理方法：过滤、浮选、重力分离、离心分离、蒸发和活性炭吸附等；化学治理方法：去除污水中胶体和溶解性物质，包括；混凝沉淀、化学氧化和还原、离子交换等；物理化学治理法：加混凝剂的浮选法、离子交换法、反渗透法和电渗析法；生物治理法：利用微生物的生物化学作用；好氧治理法和厌氧治理法。 七、处理流程污水处理常采用三段常规处理流程。根据各油田原水和注水目的层的特性，在三段常规处理流程基础上做出某些变化以达到净化水水质要求。三段常规流程 若常规三段处理流程不能满足净化水水质要求，考虑采用精细过滤流程。精细过滤流程：在常规三段流程基础上，加一级精细过滤段以满足注水水质的要求。精细过滤段可用双滤料过滤、改性纤维球（束）过滤、陶瓷膜过滤、烧结管过滤等。开式和密闭流程：水中氧含量超过0.3mg/L可用开式流程，因为这种水一般都需要进行脱氧，无需防止氧含量的进一步增加 八、采出水治理设施（一）立式除油罐 （二）过滤罐 Nutshell胡桃壳过滤器 （三）油水旋流分离器 （四）气浮机在污水内设法形成许多小气泡，并使油珠和悬浮物粘附于气泡上，就可加速水和杂质的分离过程，提高水的净化质量，这一工艺称为气浮。 按污水内形成气泡的方法，气浮大体上可分为四大类：溶气气浮法、诱导气浮法、电解气浮法和化学气浮法，名称方法气泡成因溶气浮法加压溶气浮法加压下，使气体溶解于污水内，在常压下释放气体形成小气泡真空气浮法减压下，使溶于水中的气体释放形成小气泡诱导气浮法机械鼓气气浮法迫使气体通过许多孔隙产生气泡叶轮气浮法叶轮转动产生负压吸入气体，依靠剪切力使气体变成小气泡射流气浮法依靠水射器的作用使污水内产生微小气泡填料气浮法气体通过填料层可形成微小气泡电解气浮法电解气浮法选用惰性电极使污水电解产生气泡电絮凝气浮法选用可溶性电极（如Fe、Al等）在阳极上产生微小气泡，在阴极上产生有混凝作用的离子化学气浮法化学气浮法由物质之间的化学反应产生微小气泡 斜板除油罐斜板除油是上世纪70年代末逐步应用于油田污水处理的一项技术，目前已成为常用的高效除油方法之一。立式斜板除油罐波纹板隔油池进入隔油池的原水经配流筛均匀地分配至波纹板组的各流道。从上向下经过斜板组的污水在斜板中进行油、水、泥的分离。板组捕集的原油浮升至板组上方的油层，经可调堰板流入油室。流出板组的污水分出油泥后，经可调堰板流入水室。板组组合件与水平面呈45倾角，板间距20~30mm。 粗粒化除油罐 DFX双流双滤料过滤器DFX双流双滤料过滤器代表了从工业液流中过滤污染物技术的先进水平。该过滤器通过一个悬浮床实现了上向流过滤与下向流过滤的结合。未处理的水从容器顶部和底部流入容器内。上部进入的水经粗粒煤层到达精细石榴石层，下部进入的水经粗粒石榴石层到达精细石榴石层。处理后的水经多媒床中部的多孔管流出。 SFX单流过滤器SFX单流过滤器能有效去除2µm以上粒径的固体颗粒。未处理的水从过滤器上部流入，经过粗粒的煤层、精细加工的石榴石层，经过滤器底部排出。粗粒层阻止粘结并促进过滤，余下的固体粒子留在了精细层内。该系统处理速度为每平方英尺20gpm。 VFX上向流过滤器在一个容器内完成聚结、过滤、油水分离，减少空间和安装费用。特别适用于高油—固比的污水，污油的去除回收率达98％以上，处理速度最大可达每平方英尺9gpm。 深度净化对低渗透和特低渗透率的油藏，使用压力滤罐后仍达不到回注水质标准，应在常规污水处理流程下游增设深度净化装置。纤维球（束）过滤罐：设计和操作良好的纤维球过滤罐，当进水含油、含悬浮物≤20mg/L时，滤后水的含油≤2mg/L、悬浮物≤1.5mg/L，COD下降约60％。烧结滤芯过滤器：由粉末材料（陶瓷、玻璃砂或聚乙烯、聚氯乙烯等）烧结成具有不同微孔平均孔径的成型过滤管，并组装成过滤器 陶瓷膜过滤器：陶瓷超滤膜主要由Al2O3、TiO2或ZrO2（氧化锆）等无机材料制造，由载体层、过渡层和膜层组成。载体层和过渡层由固态粒子烧结法制成，膜层由溶胶－凝胶法制作。活性炭过滤器：活性炭是一种具有很大比表面积的孔性物质，比表面积一般在1000m2/g以上，孔径10~105Å，主要依靠物理吸附分离水中的杂质。 九、采出水的防垢、缓蚀、杀菌和密闭（一）防垢：常用防垢剂为无机磷酸盐、有机磷酸、聚丙烯酸聚合物；（二）缓蚀：降低水的腐蚀性，常用缓蚀剂有：铬酸盐、锌盐、聚磷酸物、硅酸钠、有机磷酸盐和有机胺类。（三）杀菌：杀菌剂由无机和有机两类（四）密闭：降低溶解氧浓度，氧是污水处理系统重要腐蚀因素。 十、采出水处理站流程举例混凝沉降重力处理流程 旋流分离处理流程 谢谢'