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油田污水处理

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油田 污水处理
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第五章 油田污水处理章 导 言学习目标1、了解油田污水来源、特点及其处理的重要性;2、掌握油田污水回注、排放标准以及水质分析方法;3、了解油田污水处理工艺;4、了解油田污水除油、防垢、缓蚀及杀菌技术。 学习建议通过本章的学习掌握油田污水的来源、特点及回注、排放水质要求以及常见污水处理方法和工艺。学习方法1、结合各油田污水处理工艺处理过程及特点,了解其实用情况;2、通过对油田污水除油、防垢、缓蚀及杀菌技术的学习,了解各方法的优缺点及其适用情况。 常见问题1、油田污水回注及排放标准,以及水质分析情况;2、油田污水处理工艺的优缺点及其选用;3、油田污水除油、防垢、缓蚀及杀菌技术的优缺点及其选用。思考题1、回注水及排放水水质分析及其标准有何异同?2、高渗透油层及中、低渗透油层的特点及其处理流程的选用有和异同?3、如何选用合适的污水除油技术?国大部分陆上油田采出液综合含水率高达 80%以上,部分油田已超过 90%,中国海洋石油的大部分油田也已相继进入二次开采(即注水开采)阶段,二次开采阶段的到来一方面增大了对注水量的需求,另一方面也大大增加了油田采出水的量,采出水量的增加对油田污水处理提出了更高的要求;同时,随着油田开发的深入,各种新的驱油技术如聚合物驱、三元复合驱进一步推广后,采出水的处理难度加大,处理成本上升;另外,对一些低渗透油田的利用开发,也提出了更高的水质要求。因而,油田污水处理技术的研究在生产中有着重要的作用。本节主要介绍油田污水来源、油田污水特点、油田污水注水及排放标准等内容。中国大部分陆上油田采出液综合含水率高达 80%以上,部分油田已超过 90%,中国海洋石油的大部分油田也已相继进入二次开采(即注水开采)阶段,二次开采阶段的到来一方面增大了对注水量的需求,另一方面也大大增加了油田采出水的量,采出水量的增加对油田污水处理提出了更高的要求;同时,随着油田开发的深入,各种新的驱油技术如聚合物驱、三元复合驱进一步推广后,采出水的处理难度加大,处理成本上升;另外,对一些低渗透油田的利用开发,也提出了更高的水质要求。因而,油田污水处理技术的研究在生产中有着重要的作用。 田污水的来源主要包括以下几个方面:(1)采出水;(2)洗井水及其污染物;(3)钻井污水;(4)矿区雨水及其污染物。这些污水需要全部回收处理净化,减少污染,满足环保要求。 油性质、注水性质以及原油集输和初加工的整个工艺不尽相同,我国部分油田含油污水水质有较大的差异,但从总体上看,油田含油污水都具有以下共同特点,见表 1 所示。表 1 含油污水特征及其危害 指标 特征 危害 含油量 含油量高,一般在 1000 以上 回注堵塞地层,外排造成污染 悬浮物 悬浮物含量高,颗粒细小,沉降缓慢 容易造成地层堵塞 矿化度 矿化度高,一般在 1000 以上,最高可达 14×104加速腐蚀,给废水生化处理造成困难结垢离子 含有 +、+、+、+等 容易在管道、容器中结垢有机物 含有原油和采油过程中的各种化学药剂, 有利于微生物繁殖,造成腐蚀和堵塞 微生物 常见有铁细菌、腐生菌、硫酸盐还原菌等 容易腐蚀管线,堵塞地层 溶解气体 污水中溶解有 2S、 等多种气体 易导致管线结垢,加剧金属设备的腐蚀 含油污水中的油以浮油、分散油、乳化油,溶解油、油湿固体等五种形态存在: (1)浮油:铺展在污水表面形成油膜或油层,这种油的油滴粒径较大,一般大于 100μm,占总含油量的 70%~80%以上;(2)分散油:以油粒形状分散在污水中,不稳定,经静置一段时间后往往变成浮油,这种油的粒径在 100μm~25μm;(3)乳化油:在污水中呈乳浊状,细小的油珠外边包着一层水化膜且具有一定量的负电荷,水中又含有一定量的表面活性剂,使乳化物呈稳定状态,油粒径一般在 25μm~粒之间难以合并,长期保持稳定,难以分离;(4)溶解油:油以化学方式溶解于水中,油粒直径在 下,甚至可小到几纳米,极难分离,一般为 5~15;(5)油湿固体:油粘附在颗粒表面上。含油污水中的其它杂质还有:   (1)悬浮固体其颗粒直径范围取 1μm~100μm,因为大于 100μm 的固体颗粒在处理过程中很容易沉降下来。此部分杂质主要包括㈠ 泥砂:μm 的粘土、4~60μm 的粉砂和大于 60μm 的细砂;㈡ 各种腐蚀产物及垢:,等;③细菌:硫酸盐还原菌(μm~10μm,腐生菌(0μm~30μm;㈢ 有机物:胶质沥青质类和石蜡等重质油类。(2)胶体粒径为 1×10μm,主要由泥砂、腐蚀结垢产物和微细有机物构成,物质组成与悬浮固体基本相似。(3)溶解物在水中处于溶解状态的低分子及离子物质,主要包括:①溶解在水中的无机盐类,基本上以阳离子和阴离子的形式存在,其粒径都在 1×10,主要有 +,K +,,+,,-,2外还包括环烷酸类等有机溶解物;②溶解的气体。如溶解氧、二氧化碳、硫化氢、烃类气体等,其粒径一般为 3×10×10 油田污水注水及排放标准    从国内外油田生产情况来看,油田含油污水经处理后可用于以下三个方面:① 回注:代替清水资源直接回注地层或配制聚合物后回注地层。② 回用:处理后作为热采锅炉的给水。③ 外排:处理后达到国家污水排放标准,直接排放。我国采油污水的处理净化水 90%以上用于回注(包括稠油的热采锅炉给水),外排较少。(1)注水水质要求 由于各油田或区块油藏孔隙结构和喉道直径不同,相应的渗透率也不相同,因此注水水质标准也不尽相同,目前我国主要油田都制订了本油田的注水水质标准,尽管各标准差异较大,但都要符合注水水质基本要求,即:㈠ 水质稳定,与油层水相混不产生沉淀;㈡ 水注入油层后不使粘土矿物产生水化膨胀或悬浊;㈢ 水中不得携带大量悬浮物,以防堵塞注水井渗滤端面及渗流孔道;㈣ 对注水设施腐蚀性小;㈤ 当采用两种水源进行混合注水时,应首先进行室内试验,证实两种水的配伍性好,对油层无伤害才可注入;㈥ 具有一定的洗油能力,以确保注水时采收率不低于储量的 60%。主要是水中的表面活性剂含量不宜过多;㈦ 必须严格控制注入水中的机械杂质、油含量,以使注水井保持一定的吸收能力。我国推荐注水水质主要控制指标见表 2 所示。表 2 碎屑岩油藏注水水质推荐指标( 5329质的主要控制指标已达到注水要求,可以不考虑辅助性指标;如果达不到要求,为查其原因可进一步检测辅助性检测项目及指标。注水水质辅助性检测项目包括溶解氧、硫化氢、侵蚀性二氧化碳、铁、等。辅助性检测项目的指标见表 3。 表 3 推荐水质辅助性控制指标① 溶解氧水中溶解氧时可加剧腐蚀。腐蚀率不达标时,应首先检测氧浓度。油田污水溶解氧浓度0,可溶解 对设施有腐蚀作用;③<0,有碳酸盐沉淀析出。。④ 控制在 宜。⑤ 铁当水中含有亚铁离子时,铁细菌可将其转化为三价铁离子,生成氢氧化铁沉淀,水中含有硫化物(H 2S)时,生成 淀,使水中悬浮物增加。(2)排放水质要求 如采出水外排,则要求去除石油类、悬浮物、有机物及硫化物等。国内油田外排水各项指标均严格遵循 水综合排放标准》中相关规定(该标准对某些行业已停用,但仍适用于石油行业)。(3) 水质分析(一) 回注水水质分析根据净化水的不同去向,需要选择不同的分析项目。净化污水回注时的分析项目主要有:① 阳离子钙:油田原水的主要成分之一,含量高达 30000,能很快与碳酸根或硫酸根离子结合,生成沉淀附着的垢或悬浮固体,是造成地层堵塞的主要原因之一。镁:通常镁离子浓度比钙离子低得多,但与碳酸根离子结合能形成碳酸镁()垢,也会引起结垢和堵塞问题。铁:地层水中天然铁含量很低,因此在水系统中铁的存在并达到一定含量,通常标志着金属的腐蚀。在水中的铁可能以高铁(+ )或低铁(+ )的离子形式存在,也可能作为沉淀出来的铁化合物悬浮在水中。沉淀出来的铁化合物会引起地层的堵塞。钡:钡离子在原水中之所以重要,主要是由于它能与硫酸根离子结合生成极其难溶的 使少量硫酸钡的存在也能引起严重的堵塞。与此类似,原水中的锶离子(+ )也会导致严重结垢和堵塞。② 阴离子氯离子:氯离子的主要来源是 盐类,因此有时其浓度被用作水中含盐量的度量。随着水中含盐量的增加,水的腐蚀性也增加。氯离子浓度高更容易引起腐蚀,尤其是点蚀。碳酸根和碳酸氢根:由于这类离子能够生成不溶解的垢,因此在油田污水中也是很重要的阴离子。在水的碱度测定中,以碳酸根离子浓度表示的碱度称为酚酞碱度,而以碳酸氢根离子浓度表示的碱度称为甲基橙碱度。硫酸根:由于硫酸根离子能与钙、钡或锶反应生成不溶解的垢,因此其含量在原水中也是值得注意的一个问题。 ③ 其它性质①;②悬浮固体;③浊度;④总溶解固体量(矿化度);⑤温度;⑥相对密度;⑦溶解氧;⑧硫化物(H 2S);⑨细菌数量。以上回注水水质分析方法可见《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法》( 5329(二)排放水水质分析为了使净化水达到排放标准,净化水质要按《污水综合排放标准》(978关规定执行。结合石油行业特点除严格检测第一类指标外,还应对如下第二类指标进行分析:(1);(2)色度;(3)悬浮物;(4);(5)6)石油类;(7)硫化物;(8)氨氮;(9)氟化物;(10)磷酸盐;(11)苯胺类;(12)硝基苯小结1、油田污水来源 油田污水的来源主要包括以下几个方面: (1)采出水;(2)洗井水及其污染物;(3)钻井污水;(4)矿区雨水及其污染物。这些污水需要全部回收处理净化,减少污染,满足环保要求。2、油田污水特点 (1)含油污水中的油以浮油、分散油、乳化油,溶解油、油湿固体等五种形态存在;(2)含油污水中的其它杂质还有:悬浮固体、胶体、溶解物;3、油田污水注水及排放标准 ① 回注:代替清水资源直接回注地层或配制聚合物后回注地层。 ② 回用:处理后作为热采锅炉的给水。 ③ 外排:处理后达到国家污水排放标准,直接排放。我国采油污水的处理净化水 90%以上用于回注(包括稠油的热采锅炉给水),外排较少。类;(13)铜、锌、锰等。内容提要油田污水主要包括原油脱出水(又名油田采出水) 、钻井污水、洗井污水及站内其他类型的含油污水。油田污水处理项目主要包括:污水的除油;改善污水水质;处理污泥。 本节主要介绍含油污水处理高渗透油层处理流程;中、低渗透层处理流程;外排水处理工艺流程。
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