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'第26卷第2期油田化学Vol126No122009年6月25日OilfieldChemistry25June,2009文章编号:100024092(2009)02202182043胜利油田回注污水处理技术现状及发展趋势1122曹怀山,姜红,谭云贤,王磊(1.胜利油田华宇化工公司,山东博兴256404;2.胜利油田分公司采油工艺研究院,山东东营257000)摘要:结合胜利油田污水回注处理现状,介绍了近两年来胜利油田回注污水处理中应用的新工艺、新技术,主要有:针对腐蚀性污水实施了预氧化处理技术、水质改性处理技术,实施后水质达标,沿程水质稳定;针对含聚污水实施了氮气气浮除油技术和气浮与磁粉处理结合技术,取得较好除油效果,存在问题为产生污泥量大,排污困难;针对油田回注污水中低含油难以去除难题,实施了生物接触氧化处理技术并在樊41低渗透油田工业化应用,配套金属膜精细处理,使处理后水质达到A1级标准。针对油田污水回注处理中后续存在难题,提出了下步攻关方向。图4表10参1关键词:胜利油田;回注污水;污水处理;处理工艺技术;综述+中图分类号:TE357161:TE39文献标识码:A表1各类污水处理工艺的使用情况1概况处理工艺重力混凝压力混凝水质改性气浮旋流合计胜利油田共有注水开发的油田54个(657个开污水站数37771254发单元),动用地质储量占主体动用储量的84.4%。日处理量35438009160066800210001360073600/m截止2008年8月,胜利油田在运行污水站54座,日43处理污水7316×10m,其中7414%的污水,即5510432处理现状与问题分析×10m,用于回注。回注污水处理工艺流程随油藏渗透率的不同而不同,高渗油藏主要为:除油+一级胜利油田油藏类型多,采出水性质复杂,各区块过滤(石英砂或核桃壳);中渗油藏主要为:除油+须结合水质特点有针对性地选择处理工艺,见表2。一次过滤+二级过滤(双滤料过滤、改性纤维过滤);低渗油藏主要为:除油+一级过滤+二级过表2水质条件与处理工艺的选择滤+精细过滤(金属膜)。回注高、中、低渗油藏的处理工艺水质条件处理后污水水质应分别达到C级、B级、A3级。3混凝沉降原油密度019～0194g/cm经过40多年的发展,胜利油田的污水处理流程水质改性pH值低,腐蚀性强,平均腐蚀率大于012mm/a日趋完善,特别是除油技术已经比较完善,主要有:气浮原油密度大于0192g/cm3,污水含油较难去除重力混凝沉降、压力混凝沉降、气浮、旋流、水质改旋流原油密度小于0190g/cm3,处理水量较小,设在接转站性、生化处理等,采用重力混凝工艺处理的污水占总处理水量的90%,是胜利油田回注污水处理主导工2001年以来分公司10个采油厂油田回注污水艺,见表1。近几年来针对污水中低含量原油难以处理水质达标率在不断提高,至2006年水质总体达去除的特性研发了一种新的除油技术即生化除油,标符合率为7213%,见表3。水质不达标的项目主使油田污水除油处理技术更加完善,实施后污水含要是悬浮物含量、平均腐蚀率、SRB。油小于3mg/L。3收稿日期:2008211212;修改日期:2009205218。作者简介:曹怀山(1964-),毕业于重庆石油学校(1987),中国石油大学(华东)石油工程硕士(2000),主要从事采油工艺、水处理技术、油田化学助剂研制与生产,通讯地址:256504山东省博兴县纯梁采油厂华宇化工公司,电话:0546-8753685,E2mail:clwlx@slof.com。 第26卷第2期曹怀山,姜红,谭云贤等:胜利油田回注污水处理技术现状及发展趋势219表3胜利油田分公司各采油厂2001～2006年好的效果,见表5。回注污水水质符合率(%)表5新技术应用情况统计表采油厂2001年2002年2003年2004年2005年2006年胜采461563185615701170156914问题对应处理工艺已应用站点东辛451359105416651271187616含聚污水气浮选宁海,孤六污,孤三污OPS+CoMag磁分离坨一站试运行现河321078187017681466146815强腐蚀性污水预氧化+化学药剂处理广利站,史南站孤岛321335124616631963176112低含量溶解原油生物接触氧化除油樊41孤东381942126017631365196519桩西261956186113791182138413311强腐蚀性污水河口331791128610831390178718滨南51185415731673197919761431111预氧化除铁技术临盘581970178014911594169318预氧化技术可产生强氧化性物质,氧化除去水2+纯梁421366153610791585109311中Fe,抑制水中菌体,消除水质的不稳定因素。全公司401056146318701972157213广利油田采用预氧化技术并配合使用对路化学药剂,实现了控制腐蚀、净化水质的目标。2007年5存在的问题主要有三个:月正式投产后,污水含油、悬浮物、腐蚀率等指标明(1)悬浮物含量、腐蚀性、细菌数控制较差。配显好转,整体水质达到B2级标准,见表6。套工艺和技术不完善,主要是污水罐底部排污效果差,影响了水质处理总体效果。目前较多污水站的表6广利污水处理站预氧化+化学剂处理前后水质变化腐蚀率、细菌数超标,主要原因在于药剂投加存在问时间含油量悬浮物含量平均腐蚀率/年月-1-1-1题。目前处理后污水水质不稳定,到达井口时变化/mgL/mgL/mma0710110114719501225较大。071049178918101089(2)精细过滤效果不稳定。目前胜利油田精细071077185513201070过滤装置主要用于满足中、低渗透区块注水需求,油071103199411901042田实际生产中水量、水质波动较大,难以保证进入精081012115316801050081041153411701048细过滤装置的污水水质,造成精细过滤效果不稳定,081070197512101067处理效果差等问题。081100142313401027(3)含聚污水处理效果不尽如人意。含聚污水31112水质改性技术大多采用重力法除油,此处理工艺越来越不适应污针对纯梁首站回注污水硫化物含量高,腐蚀严水水质的变化,见表4。重现状,实施改性处理技术。处理流程为:储油罐-表4部分含聚污水处理站处理后水质情况混合反应器-二级混凝沉降-核桃壳粗过滤-双滤含油量悬浮物含量SRB菌数平均腐蚀率料精细过滤。该项工程于2007年4月投产后,污水污水站-1-1-1-1/mgL/mgL/个mL/mma含油量、悬浮物含量、平均腐蚀率均显著降低,见表孤一污858180183133250011207,沿程水质稳定,见表8。孤二污98413014510025001162孤四污1231263317560001073表7改性技术实施以来水质情况东二污14412710215025001208时间含油量悬浮物含量SRB菌数平均腐蚀率/年月-1-1-1-1东三污951522410025001043/mgL/mgL/个mL/mma坨一污63134201902500001124实施前8171215011332007107018215251001026C33010010100250107620071091182102150103820071111111196010010313新技术应用情况2008101019210250100103520081031133142501001019针对油田回注污水处理中存在问题,近两年来2008105113314251001024有针对性地开展技术研究及工业化应用,取得了良200810711711321501027 220油田化学2009年表8纯化油田污水处理站沿程悬浮物含量变化(mg/L)离的一种方法,主要有:溶气气浮、空穴气浮、射流气时间/年月纯1注外输纯2注纯7配纯2224井浮、电解气浮和聚结气浮。目前胜利油田污水处理200811011011011011采用的主要是氮气气浮。200812510210210215针对含聚污水除油难题,结合气浮除油机理,将200813315410215215氮气气浮除油技术试用于油田污水处理,效果良好,200814510510315318目前已在胜利油田孤三、孤六及宁海等3个污水处200815810810810810理站应用。200816610515610610所用气浮处理装置由高效管式加药反应器(PFR)和带高压溶气系统的斜板式溶气气浮机312含聚污水处理新技术(CDAF)组成。以下介绍宁海站应用情况。宁海站针对含聚污水除油处理难度大难题,引进氮气污水处理流程为:重力除油+氮气密闭气浮+无烟3气浮除油技术和OPS+CoMag处理工艺新技术,并煤石英砂双滤料精细过滤,日处理污水量5000m,在现场开展试验,取得较好效果。配套药剂为混凝剂150mg/L,絮凝剂2～3mg/L。31211氮气气浮除油气浮处理装置于2007年8月开始在宁海站投产运气浮除油是在油田污水中通入空气或其他气体行,取得良好除油效果,见表9。出现的主要问题:产产生气泡,使水中细小悬浮油珠或固体颗粒附着在生污泥量大,气浮效果不好时过滤器负荷大,过滤效气泡上,随气泡上浮至水面被刮除,从而完成油水分果差。表9宁海站污水处理流程含油量、悬浮物含量检测数据(单位mg/L)油站来水气浮进口气浮出口过滤罐进口过滤罐出口时间/月日含油悬浮物含油悬浮物含油悬浮物含油悬浮物含油悬浮物8101292314115144419625531810540534424122952173142681102884163434074158245248115234264175172101392021881214175853643834202054838812822520217315861784774591061831941051231030185213379115381223141161746115054131212OPS+CoMag工艺日试运行成功,处理效果正在观察之中。OPS(OilPhysicalProcessSystem)是国外近几年313低溶解油生化去除技术刚研发出来的技术,该系统采用物理运动集聚破乳物理、化学除油技术在油田污水处理中得到了和除机杂原理,具有不加药的特点,改变了目前除油广泛的应用,也取得了较好的效果,但却难以去除低系统对药剂的依赖;CoMag技术是近几年应用在生含量的溶解油。针对这一难题,近几年来胜利油田活污水处理的技术,通过投加磁性加载物,增大絮凝采油院开发了生物接触氧化除油技术并投入工业化体密度,使得絮凝体沉降速度加快,提高了沉降效应用,取得了很好的效果。率。在胜利油田坨一污水站进行OPS和CoMag技生化除油原理是在油田污水中加入选择性的菌术扩大性试验,工艺流程见图1。种,通过烃类降解菌种对原油的降解作用,使溶解油油站来水→2座3000m3除油罐→OPS装置→外输泵→生成二氧化碳和水,降低污水含油量;通过氧对硫酸CoMag技术处理工艺→缓冲罐→外输泵→注水站盐还原菌的抑制以及微生物间的生态竞争作用,降图1OPS+CoMag工艺流程示意图低污水中硫酸盐还原菌含量;充分利用选择性菌自体呼吸消耗溶解氧,降低污水的腐蚀性。胜坨坨一站污水处理流程为:先不加药气浮除主要流程为:预生化+生化+金属膜精细过滤,油,再通过磁粉吸附化学絮凝体,加速分离,实现水3见图2。该技术于2006年10月应用于胜利高青油质净化。该工艺日处理量5000m,2008年9月21 第26卷第2期曹怀山,姜红,谭云贤等:胜利油田回注污水处理技术现状及发展趋势221田樊41块,取得了很好的除油除悬浮物效果,处理出。后污水含油量、悬浮物含量低于2mg/L,见图3(a)胜利油田共有10座罐采用负压排泥,效果较和(b)。在油田注水领域采用微生物方法除氧工好。临盘采油厂实施负压排泥后,清罐周期由半年艺,工业化得到验证。延长至2年。现场工艺流程见图2。315回注污水处理配套工艺技术缓冲罐→气浮单元→生化处理→沉降除氧→经过几年的努力,胜利油田水质达标符合率达精细过滤→外输泵→注水站到82%,见表10。胜利油田已形成了几套完整的污水回注处理工艺技术,包括常规污水处理工艺:一次图2樊41块污水精细处理流程示意图除油+二次混凝+过滤;强腐蚀性污水处理工艺:水质改性(或预氧化除铁)+重力沉降+过滤;含聚污水处理工艺:气浮选+压滤除泥或OPS+磁分离;低渗油藏回注污水处理工艺:重力除油+生化除油+粗过滤+精细过滤。表10胜利油田分公司2008年水质处理达标符合情况月份计划完成率/%实际完成率/%178107719278107616378148011479148215580108212680148316780158315881138413981148314108116821611811683121281168117316今后主要发展方向(1)悬浮物含量超标是目前油田回注污水不达图3樊41块污水处理除油(图a)和除悬浮物(图b)效果标的主要因素,也是引起沿程水质恶化的因素,去除3142项配套技术悬浮物技术如膜分离及相关配套技术,将是今后油31411过滤技术田回注污水的治理的主要方向之一。在老站的改造中,作为配套措施主要采用核桃(2)随着三次采油的发展,含聚污水越来越多,壳过滤、陶瓷滤料过滤、双滤料精细过滤、金属膜精性质日趋复杂,前期含聚污水的除油处理中存在加细过滤。滤后水悬浮物含量差异较大,核桃壳过滤药量高,产生污泥多等问题,含聚污水的除油处理仍器、陶瓷过滤器滤后水悬浮物含量均达到设计值,8然是今后重点研究的课题。台双滤料过滤器中6台滤后水悬浮物含量基本达(3)目前胜利油田有除油罐278座,其中有排标。这是由于来水悬浮物含量高时,过滤器的负荷泥装置的253座,因老化失修已停运122座。无排增加,滤料受到污染,过滤效果变差。因此必须严格泥装置的25座。实施新排泥技术的仅仅10座,完控制流程各部分入口水质。全不能满足油田生产要求。因此需加强污泥排放及31412负压排泥技术干化处理技术的研究及推广应用力度,尽快实现污负压排泥利用负压排污器实现。负压排污器安泥正常排放,确保水质稳定。装在污水处理容器底部,从外部引入助排液(可采参考文献:用原有的冲泥设备和管线),在排污器内产生一定[1]陈国华.水体油污治理[M].北京:化学工业出版社,2002.压降,对容器底部污泥形成一定压差,将污泥抽汲排(下转第226页。tobecontinuedonp.226) 226油田化学2009年visbreakingofwastewaterproducedfrompolymerfloodingin[66]孙晓君,王志平,刘莉莉,等.油田驱采出水中聚丙烯酰胺在oilfields[J].ColloidsSurfaces:PhysicochemEngngAspects,SBR中的生物降解特性研究[J].化学与生物工程,2005,(2):2006,287:1702174.16217.[58]崔宝臣,崔福义,刘淑芝.UV2H2O2协同降解水中聚丙烯酰[67]佘跃惠,周玲革,刘宏菊,等.油田含聚合物污水微生物处理胺的研究[J].工业用水与废水,2007,38(6):22224.初步研究[J].生态科学,2005,24(4):3442346.[59]雒维国,徐苏欣,王世和.采油污水中聚丙烯酰胺的化学降解[68]孙晓君,王志平,刘莉莉,等.处理油田含聚废水的微生物研特性研究[J].环境污染治理技术与设备,2004,5(12):38242.究[J].高技术,2005,23(7):38240.[60]李天鸣,闫光绪,郭绍辉,等.高压脉冲介质阻挡放电协同臭[69]包木太,骆克峻,耿雪丽,等.油田含聚丙烯酰胺废水的生物氧溶气降解聚丙烯酰胺模拟废水[J].化工进展,2007,26(9):降解研究[J].油田化学,2007,24(2):1882192.127821282.[70]王海峰,包木太,耿雪丽,等.油田含聚污水生化处理室内模[61]祝威,宗华.内电解法处理含聚合物采油污水实验研究[J].拟研究[J].西南石油大学学报(自然科学版),2008,30(1):石油规划设计,2006,17(5):20222.1092111.[62]陈武,彭友新,梅平,等.三维电极去除油田废水中聚丙烯酰[71]张晗哗.微生物技术在含聚污水处理方面的可行性探讨胺机理研究[J].长江大学学报(自然科学版),2008,5(1):[J].黑龙江科技信息,2008,(8):32.37240.[72]卢磊,高宝玉,岳钦艳,等.油田聚合物驱采出污水絮凝过程[63]李凌波,单广波,曾向东,等.聚合物驱油田采出水生化处理研究[J].环境科学,2007,28(4):7612765.的表征[J].油田化学,2002,19(3):2822286.[73]赵力成,李杰训.萨北油田聚合物驱油技术的试验和发展[64]宋永亭,蒋焱,鞠玉芹,等.三次采油污水生化处理研究[J].[J].油气田地面工程.2000,19(4):9211.西南民族大学学报(自然科学版),2003,29(增刊):46248.[74]李玉春,黄素兰,闫希勇.浅谈聚驱采出液处理工艺的设计[65]程林波,张鸿涛.废水中聚丙烯酰胺的生物降解试验研究初[J].油气田地面工程,2001,20(1):24/60.探[J].环境保护,2004,(1):20223.ACriticalReviewOnTreatingTechnologiesandApparatusandInstallationsforProducedWatersfromChemicalFloodingReservoirsWUDi,LIJian2Liang(DaqingOilfieldEngineeringCompanyLtd,DaqingOilfieldCorp,PetroChina,Daqing,Heilongjiang163712,PRofChina)Abstract:Theproblemsexperiencedintreatingandreinjectingoilfieldproducedwatersfromtheoilreservoirsfloodedbychemicalsand,inparticular,polymerandalkaline/surfactant/polymercombinationinmajoroilfieldsofChinaaresummarizedandcoverhighoilcontant,highlyemulsifiedoilinwater,andhighsuspendedsolidscontent.Thepresentsituation,advances,andresearchesofproducedwatertreatingtechnologiesandapparatusandinstallationsaredescribedandsomeproposalsarepresented.Keywords:chemicalfloods;producedwater;recycledwatersforreservoirflooding;waterclarifyingtreatments;treatingtechnologies;apparatusandinstallations;review(上接第221页。continuedfromp.221)ThePresentSituationandDevelopmentTendencyofRecycledProducedWaterTreatmentsinShengliOilFields1122CAOHuai2Shan,JIANGHong,TANYun2Xian,WANGLei(1.HuayuChemicalCorporationforShengliOilFields,Boxing,Shandong256404,PRofChina;2.ResearchInstituteofProductionTechnology,ShengliOilfieldBranchCompany,Dongying,Shandong25700)Abstract:ThepresentsituationofrecycledproducedwatertreatmentsinShenglioilfieldsandthenewtechnologiesandtechiquesintroducedinrecenttwoyearsweredescribed.Thelatersincluded:preoxidationandwaterqualityadjustmentbyusinglimewaterforcorrosivewaterstobecomequalifiedandlesschangeablefloodingwaters;nitrogengasfloatationandgasfloatationpluscoagulation/flocculationpromotedbymagneticpowderfordeoilingofpolymercontainingproducedwaters,whichhoweverresultedinlargeamountsofsludgedifficulttobehandled;biologicalcontactoxidationtreatmentwithmetallicmembranefinefiltrationforremovinglowcontentoilinrecycledproducedwater,whichinuseatlowpermeabilityoilreservoirFan241gaveanexellentqualifiedfloodingwaterofgradeA1.Tosolvetheproblemspresentlyexisted,theguideforfurtherdevelopingoilfieldproducedwatertreatmentsforreservoirfloodingwasputforward.Keywords:Shenglioilfields,recycledproducedwater;wastewatertreatments;treatingtechnologiesandtechniques;review'