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油田采出水处理新技术与新工艺

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油田 出水 处理 新技术 新工艺
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第 30 卷第 5 期2010 年 5 月工业水处理010. 10059, 2. o.,61103, 田采出水处理新技术与新工艺孙先长1,万 涛1,罗 云2(四川成都 610059;河北黄骅 061103)[摘要 ] 油田采出水的组成比较复杂 ,我国原有的老三套处理工艺 (混凝 —沉降 —过滤 )技术单一 ,基本属于初级处理 ,缺乏深度处理技术与工艺应用 。 综述了当前油田采出水处理新技术与新工艺的研究与进展 ,对现阶段面临的问题进行了讨论并提出相应的解决方案 。[关键词 ] 油田水处理 ;深度处理 ;膜分离技术[中图分类号 ] 文献标识码 ] A [文章编号 ] 1005010)05of is of is of of of 其中含有大量的悬浮杂质和溶解杂质 (各种气体和盐类 )〔1〕。 我国陆上油田经过几十年的开采 ,大部分已经进入高含水后期开采阶段 ,采出液含水率已超过 70%,部分油田甚至在 90%以上〔2〕。在对油田采出水的处理上 , 原有老三套处理工艺技术单一 ,并且缺乏深度处理工艺 ,存在成本高 、效率低 、管理水平低等问题 。如何高效 、低成本 、环保地处理油田采出水以使其达到回注和外排的标准 , 已经成为各大油田企业面临的重大课题 。1 力旋流技术水力旋流技术〔3-6〕是指含油污水在压力下以高速沿切向进入圆筒的器壁 , 在圆筒内形成高速旋转的运动 ,由于油的密度比周围的水小 ,因此在高速旋转产生的离心力下油聚集于旋流中央 ,而水在外圈 ,从而实现油水分离的技术 。美国德克萨斯州西部的 田将水力旋流器引入处理流程 , 替代传统的隔油与浮选单元 ,可以将硬度为 2 000 、硫化物为 500 、 10 000 、 油质量浓度为 200 的采出水处理为蒸汽锅炉用水 。 其工艺流程见图 1。王尊策等〔5〕用自行研制的动态水力旋流器分别对大庆第一采油厂聚中一联合站和 503 中转站采出水进行了室内与现场试验 ,结果表明 ,样机能将油水混合液中油的质量浓度从 g/L 降至 左右 ,油水分离效率达 95%。流气浮 (喷射气浮 )技术射流气浮技术是利用射流泵在射流器前后产生采出水水力旋流器 一级过滤 气提塔 (脱硫 )石灰软化二级过滤阳离子交换至蒸汽锅炉图 1 田采出水处理工艺流程19— —工 业水处理 2010-05,30(5)负压 ,吸气后产生微气泡 ,微气泡携带油滴 、悬浮物上浮至水面 ,实现净化水的技术〔7〕。 影响其处理效果的因素主要包括 :生成气泡的直径和分布 ;气泡与油类和杂质的结合 。喷流气浮装置是一种新型的除油技术设备 ,在华北油田两个污水处理站现场的应用结果表明〔8〕,其运行稳定可靠 , 提高了生产效率 , 除油效率达85% ,悬浮物去除率可达 76%左右 ,且性能稳定 、成本低 ,操作安全 、适应范围广 。声波技术超声波是一种机械波 ,它在介质中传播时 ,具有机械作用 、空化作用和热作用 。 其中 ,机械振动对油和水等介质产生凝聚 、破乳 、释气等作用 ,随着油滴和水滴的位移振动 ,使小油珠和小水珠凝聚成大的油珠和水珠 。 因油和水的重力差异 ,大水滴迅速下沉 ,油珠上浮 ,从而达到油水破乳分离 。 另外 ,超声波可使油水界面张力降低 ,对破乳有利 。超声波的强烈空化作用能够粉碎注入水中的机械杂质 ,降低固体颗粒的粒径 ,从而改善水质 。 研究表明 ,注入水经超声波处理后 ,悬浮物总体含量降低 ,小粒径的悬浮物比例增加 ,水的界面张力下降 ,腐生菌数减少 ,还原菌数不变 ,总含铁量和含油量降低 ,水质向有利于注水方向转化 。在室内试验的基础上 ,利用超声波可改善注入水水质的特性 ,进行了超声波增注现场试验 ,现场数据表明 ,经过超声波处理后 ,注水井的吸水指数明显增大〔9〕。超声降解技术要实现工业化 ,需要解决的主要问题是 :提高声能的利用效率 ;提高声解的速率和程度 ;避免有毒中间体或产物的产生 。 解决这些问题的关键是对超声波反应器进行合理设计 。 另外将超声降解与其他降解技术耦合 ,也具有很大的发展潜力 。例如 ,将超声降解与化学氧化 、电化学氧化 、光催化降解或吸附等技术相结合 。 超声波降解与其他降解技术耦合 ,能充分利用超声波的化学效应和机械效应 ,使后者在非均相体系中最大程度地发挥作用〔10〕。级氧化技术高级氧化技术 (通过产生羟基自由基 ·将污染物氧化降解的技术〔11主要有化学氧化 、湿式氧化 、光氧化 、催化氧化和生物氧化等技术 。 目前其用于油田采出水处理的研究尚处于初级阶段 。 含有表面活性剂的采出水中乳化油去除难度大 ,处理的关键是消除油水界面膜上的表面活性剂 ,使油滴可以重排 、聚集 , 然后发生分离 。 如 光照射时可以发生光催化氧化反应 ,达到乳化油破乳的效果 ,可以去除石油类污染物 。化学技术电气浮法是一种利用电化学方法去除水中的悬浮物 、油类 、有机物等有害杂质的废水处理单元操作技术〔13 它是将正负相同的多组电极安插于废水中 ,当通以直流电时 ,产生电解 、颗粒极化 、电泳 、氧化 、还原 、电解产物间及废水间的相互作用等 。 按阳极材料是否溶解可将电气浮法分为电凝聚气浮和电解气浮 :当采用可溶性材料如铁 、铝等作阳极时 ,称为电凝聚气浮 ;当用不溶性或惰性材料如石墨 、铂 、二氧化钌等作阳极时 ,则称为电解气浮 。针对钻井污水采用化学混凝法处理 以达标的情况 ,王蓉沙等使用电凝聚气浮对某油田的钻井污水进行了处理试验 。试验表明 ,利用铁作为阳极的电凝聚气浮对钻井污水中的 除效果较为理想 , 能把进水 455.7 降至 11.5 , 试验中处理 1 ,但并未指明铁的消耗量 。另外 ,韩洪军研究了电解气浮对油田废水的处理 , 结果表明电解气浮可有效地去除油田废水中的油和 除率为 80%~90%〔13〕。电化学技术运行成本低 、效率高 ,不产生二次污染 ,设备简单 ,兼具气浮 、絮凝 、杀菌性能 ,尤其对难生物降解有毒污染物的去除非常有效 , 是目前国内外研究较为活跃的领域 。物理性膜分离技术全物理性膜是在传统分离膜的基础上 , 采用新型技术进一步处理合成的膜 , 主要是对膜表面改性或引入具有化学破乳功能的亲水疏油 、 亲油疏水官能团 ,使材料具备化学破乳功能 。当含油污水通过全物理性膜时 ,官能团改变乳液颗粒亲水亲油平衡性 ,促使油乳化 、聚集 、粗粒化 ,进而分离 ,最终净化水质 。这种技术有机地融合了表面技术和膜分离技术 ,无需化学药剂的配合处理 。全物理性膜分离技术摆脱了传统过滤模式 ,采用具有破乳功能的膜分离材料 , 实现真正全物理破乳和污水处理过程 ,并且高效节能 、工艺简化 、管理简单 、运行低廉 ,其工艺流程如图 2 所示〔15〕。分离技术膜分离技术作为一种新型 、 高效的流体分离单元操作技术 , 由于具有高效 、 低能耗和易操作等特专论与综述20— —工 业水处理 2010-05,30(5) 孙先长 ,等 :油田采出水处理新技术与新工艺图 2 全物理性膜分离工艺流程点 ,一直是研究的热点〔16 膜分离技术主要有超滤(微滤 (纳滤 (反渗析 (电渗析(技术 ,是油田采出水有效的深度处理技术 。膜技术在油田采出水处理中的应用研究很多 ,且有很多成功的工业化应用 。当前膜分离技术应用研究工作的重点应是 :(1)深入研究分离膜的膜面特性与油田含油污水水质特性之间的关系 ,明确引起膜通量下降的原因和机理 ,从微观上了解膜的分离过程和机理 ,从而寻求解决膜通量下降的方法 ;(2)探索合适的清洗周期 ,研究合适的清洗剂和合理的清洗工艺 ;(3)明确分离膜的预处理指标要求 ,合理选择操作条件 ,提高膜处理效果 ;(4)开发新工艺 、新型膜组件和高通量 、抗污染的新型膜 。 只有成功解决了以上问题 ,膜分离技术才能更好地用于油田含油污水的处理 。质改性技术水质改性技术〔4〕是针对采出水含油及盐度高 、成分复杂 、不稳定的特点 ,通过加入水质调整剂以改变水中某些离子的浓度 ,形成一种物理化学上的稳定分布 , 同时也改变乳状滴液和悬浮颗粒表面 ζ 电位 ,以克服静电斥力 ,更容易聚集或破乳 ,使颗粒或液滴的直径增加 ,迅速从水中沉降分离的方法 。 充分的净化是使含油 、固体悬浮物及 学需氧量 )达标的关键步骤 。纪云岭等〔20〕将中原油田的产出污水和清水 (或其他污水 )混合 ,加入 节剂 (石灰乳 )和絮凝剂 ,经沉淀 、过滤后加入水质稳定剂 ,得到水质合格并稳定的注入水 。 产生的污泥经压榨脱水后制成含水 50%的泥饼 。 该水处理工艺 1995 年 —1999 年先后经过初步矿场试验和工业性试验 , 在中原油田 9个污水站成功推广应用 , 处理后的注入水 蚀速率 mm/a,溶解氧 、浮物 、油 、 、总铁 、细菌数等均达到注入水行业标准且稳定性良好 ,在地面系统和地层内不结垢 。胜利油田临盘采油厂于 2000 年在临南油田引进水质改性技术〔21〕,从根本上提高了临南油田注入水水质 ,解决了多年来困扰油田生产的腐蚀 、结垢问题 。 改性后的水质基本达到 329—1994 中 保注水环保注水是以保护环境为目的 , 将油田污水注入到高渗安全地层中去 , 而不将油田污水外排到自然环境中去的一种注水方式〔22 其特点是 :处理水量大 、工艺简单 、投资少 、运行费用低 、周期短 、清洁 、安全 ,达到油田污水治理和保护环境的双重目的 ,是一种新式的污水处理方式 。环保注水是污水回注工艺流程的一部分 ,其采用聚集器出口的污水作为注入水水源 , 可省去后面的处理工艺 ,流程较为简单 ,如图 3 所示 ,较好地实现了 “经济 、安全 、高效 、清洁 、环保 ”的目标 。下分离技术井下油水分离 (术就是在井下将水分离出去 ,然后注入到井下合适的层位 ,而含有微量水的原油则被采到地面的方法〔24 井下油水分离系统由两个基本的系统组成 :分离系统和泵送 /注入系统 。 根据分离系统的不同主要有重力井下油水分离系统和水力旋流井下油水分离系统两种类型 , 除此另有一种叫隔膜井下油水分离系统 。重力分离的 术优势是油水在油 /套管环行空间进行重力分离 ;水力旋流器能很有效地分离高含水流体中的原油 ;隔膜过滤是通过使用聚合物隔膜对增压流体组分进行分离 ,目前这项技术正在研究之中 , 并具有提高油气业 用的潜能 。辽河油田针对高含水问题研制了包括油水分离系统和升压举升回注系统组成的井下油水分离系统 ,油水混合液分离后的净水通过增压系统直接回注到同井需要补充能量的油层 ,油流通过举升系统举升到地面 。 该系统在辽河油区推广后 ,增加了油产量和采油速度 ,并具有减少地面污水 、保护环境的作用 。2 油田采出水处理存在的问题与措施油田采出水处理存在的主要问题是 :(1)处理技术单一 、落后 ,未能及时借鉴和引进国外先进的精细21— —工 业水处理 2010-05,30(5)[作者简介 ] 孙先长 (1981— ),2005年毕业于重庆科技学院资源勘查工程专业 ,硕士研究生 ,就职于中国石化石油工程西南有限公司地质录井二分公司 , 目前主要从事油气田应用化学方面的学习与研究 。 电 话 :13880242151,收稿日期 ] 2009改稿 )专论与综述过滤技术 ,深度处理应用缺乏 ,成效低 。 (2)处理设备陈旧 ,工艺复杂 ,配套性差 ,整体性不足 ,生产成本高 ,不适应当前高含水后期油田开发的需要 。 (3)处理剂低效 、适应范围小 、处理水质不稳定 ,腐蚀 、结垢严重 。 (4)聚合物驱采出水中含有大量的聚合物分子 ,导致污水黏度大 ,形成的乳化油较稳定 ,油水分离更加困难 。(5)自动化控制程度低 ,管理水平不高 ,生产效益低下 。根据油田采出水处理中存在的上述问题 ,提出解决对策 :(1)加强与科研院所的合作 ,在室内实验的基础上积极开展现场试验 ,根据油田的水质特性 ,形成自己独特的技术路线及工艺流程 ,达到最佳效果 。 (2)引进国外分离精度高 、效益好的精细过滤设备 ,提高深度处理效率和精度 。 (3)开发和引进无毒无害 、高效 、性能优异 、适应范围广的绿色处理药剂 ,解决处理系统腐蚀 、结垢等问题 。 (4)借鉴国外的地下控水工艺技术 ,探索通过地下控水工艺减少采出水量的相关技术和工艺 。 (5)加强高效多功能一体化处理设备的研究和开发 ,加强与国外同行的合作 ,引进先进管理模式 。总之 ,油田采出水处理应朝着低成本 、低污染 、高效 、易操作的方向发展 ,在综合治理前提下 ,将传统工艺与新技术相结合 ,优化工艺流程和相应的配套技术 ,从而实现效益的最大化 。[参考文献 ][1] 冯永训 ,彭忠勋 ,何桂华 ,等 . 油田采出水处理设计手册 [M]. 北京 :中国石化出版社 ,2005:82] 董国永 ,周爱国 ,邓浩 . 石油环保技术进展 [M]. 北京 :石油工业出版社 ,2006:12.[3] 陈进富 . 油田采出水处理技术与进展 [J]. 环境工程 ,2000,18(1):184] 张翼 ,林玉娟 ,范洪富 ,等 . 石油石化工业污水分析与处理 [M]石油工业出版社 ,2006:525] 王尊策 ,刘晓敏 ,蒋明虎 ,等 . 用于油水分离的动态水力旋流器的研制 [J]. 大庆石油学院学报 ,2003,27(1):626] 刘华印 ,叶学礼 . 石油地面工程技术进展 [M]. 北京 :石油工业出版社 ,2006:1747] 佘庆东 . 射流气浮机处理油田含聚污水 [J]. 国外油田工程 ,2001,17(6):50.[8] 杜以兵 . 喷射气浮装置的研制 [J]. 油气田地面工程 ,1999,18(4):329] 孙仁远 ,杨怀杰 ,李学富 ,等 . 超声技术在油田水处理中的应用 [J]2000,19(4):20110] 李春喜 ,王京刚 ,王子镐 ,等 . 超声波技术在污水处理中的应用与研究进展 [J]. 环境污染治理技术与设备 ,2001,2(2):6411] 刘书孟 . 高级氧化技术在油田水处理中的应用 [J]. 油气田环境保护 ,2004,14(3):2512] 王地举 . 油田采出水处理现状及新技术应用 [J]. 江汉石油学院学报 ,2004,26(增刊 ):26713] 邹启贤 ,陆正禹 . 油田废水处理综述 [J]. 工业水处理 ,2001,21(8):114] 缪娟 ,符德学 . 电化学技术在废水处理中的应用 [J]. 化工时刊 ,2005,19(9):4615] 杨技 ,龚世彬 ,缑晓军 ,等 . 几种油田污水处理方法对比 [J]. 石油矿场机械 ,2000,29(5):5116] 刘勇 . 膜技术在油田采出水处理中的应用 [J]. 特种油气藏 ,2003,10(增刊 ):14717] 程海鹰 ,张洁 ,梁利平 . 采油污水处理现状及其深度处理技术 [J]2003,23(8):518] 徐晓东 ,李季 ,袁曦明 ,等 . 膜技术在油田采出水处理中的应用研究 [J]. 过滤与分离 ,2005,15(4):3419] 蔺爱国 ,刘培勇 ,刘刚 ,等 . 膜分离技术在油田含油污水处理中的应用研究进展 [J]. 工业水处理 ,2006,26(1):520] 纪云岭 ,张爱社 ,张丽 ,等 . 中原油田注水水质改性技术 [J]. 油田化学 ,2003,20(1):1321] 刘建国 ,高嵩 ,杨勤生 . 水质改性技术应用于临南油田 [J]. 油气田地面工程 ,2006,25(5):22.[22] 程汉东 . 环保注水 ——一种新式的污水处理方式 [J]. 断块油气田 ,2002,9(3):7523] 张安 ,程汉东 . 环保注水 ——油田污水治理的新途径 [J]. 安全与环境工程 ,2003,10(4):2824] 邵建萍 ,牛宝荣 ,张兴平 . 井下油水分离综述 [J]. 国外油田工程 ,2006,22 (9):1625] 岳继红 ,齐春海 . 井下油水分离技术最新进展 [J]. 油气田地面工程 ,2003,22(11):5626] 薄启炜 ,张琪 ,张秉强 . 井下油水分离同井回注技术探讨 [J]. 石油钻采工艺 ,2003,25(2):7027] 孙青松 . 井下油水分离技术在辽河油区的应用 [J]. 特种油气藏 ,2003,10(4):在节约保护22— —
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