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油田含聚污水处理与利用方法技术探讨

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油田 污水处理 利用 方法 技术 探讨
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专 论与综述on of 57000, 66555, 24010,田含聚污水处理与利用方法技术探讨梁 伟1,赵修太2,韩有祥3,邱广敏2(山东东营 257000;华东 )石油工程学院 ,山东青岛 266555; 辽宁盘锦 124010)[摘要 ] 油田聚合物驱采油污水 (简称含聚污水 )是一类比较特殊 、复杂的污水 ,随着聚合物驱三次采油技术在我国东部油田的广泛应用 ,目前其已经成为油田污水处理的热点和难点问题 。 作者从油田含聚污水的主要特点出发 ,论述了含聚污水处理的常规方法与技术及其在国内外的发展现状 ,并提出了含聚污水在回注地层或者用于配制聚合物溶液注入地层中遇到的主要问题 ,最后对含聚污水的处理与利用的方法及技术进行了展望 。[关键词 ] 聚合物驱 ;污水处理 ;回注 ;配注聚合物 ;腐蚀结垢[中图分类号 ] 文献标识码 ] B [文章编号 ] 1005010)10is a of of in a of of of in is to to At of of 0 卷第 10 期2010 年 10 月工业水处理2010随着油田开发的不断深入和三次采油技术的应用 ,原油的含水率逐渐上升 ,部分油田原油的综合含水率 >90%。 伴随着原油的采出也产生了大量聚合物驱采油污水 (简称含聚污水 )。与常规水驱污水相比 ,由于残余聚合物的存在 ,含聚污水黏度升高 ,水中油滴和固体悬浮物的乳化稳定性显著增强 ,使得油水分离和含油处理难度加大 ,用常规混凝 —沉降 —过滤工艺处理难以达到回注地层的水质标准〔1〕。 因此 ,研究有效的含聚污水处理新方法与新技术 ,不断改善回注污水水质 ,使其能够回注地层或者继续用于配制聚合物溶液注入地层 , 避免污水外排造成巨大的环境污染 ,不仅具有良好的经济价值 ,而且具有显著的社会效益 。1 油田含聚污水的主要特征由于采油方法 、原油特性 、地质条件的不同 ,油田采出水的水质各异 ,但都含原油 、悬浮固体 、盐类 、微生物等成分 。 采油污水具有如下特点 :水温较高 、矿化度较高 、含有大量的细菌 ,特别是 存有化学药剂和其他物质〔2〕。含聚污水不仅具有常规水驱采油污水的特点 ,而且由于残余聚合物的存在 , 还具有一些独特的性质 。 聚合物对含油污水处理的影响主要体现在 :[基金项目 ] 中石化集团先导性项目 (306023)1- 水处理 2010-10,30(10)专论与综述(1)采出水中含有聚合物 ,会使含油污水的黏度增加 。 45℃时水驱采出污水的黏度一般为 s,而聚合物驱采出水的黏度随聚合物含量的增加而增加 ,一般为 s。黏度的增加会增大水中胶体颗粒的稳定性 ,使污水处理所需的自然沉降时间增长 。(2)采出水的油珠变小了 。 粒径测试发现含聚污水中油珠粒径 94%、固体悬浮物去除率 >90%,过滤后含聚污水的水质达到一级出水指标 ,其处理工艺流程如图 1 所示 。学法由于油田污水中含有固体悬浮物 、原油 ,并有腐蚀 、结垢和细菌繁殖等问题 ,因此需用相应的化学剂处理〔13〕。 在油田污水处理中加入的药剂主要有絮凝剂和三防药剂 (缓蚀 、阻垢 、杀菌剂 )。凝剂絮凝法是处理含油污水的重要方法之一 ,它可以在不改变现有工艺的基础上 ,通过添加絮凝剂加速油水分离 。 按照化学成分与组成 ,絮凝剂可分为无机 、有机 、复合 、微生物絮凝剂 4 大类 。 目前用常规絮凝剂处理含聚污水存在的主要问题是药剂用量太大 ,一般污水中含有 400 ~ 500 聚合物 ,则大约需要投加相同浓度的絮凝剂 。李绍文等〔14〕针对大庆油田含聚污水筛选出有机絮凝剂 无机絮凝剂 配使用 ,其除油 、 除浊率分别达到 上 。 邓述波等〔15〕通过筛选复配得到絮凝剂 絮凝剂由 5 种成分组成 ,其中以无机絮凝剂为主 ,含有少量有机絮凝剂 。 该絮凝剂处理大庆油田含聚污水效果良好 ,絮凝剂投加质量浓度为 50 时处理后水质可以达到中高渗透层含聚污水处理指标 ,成本约为 1/3。 赵书平等〔16〕研究了 4 种无机絮凝剂 聚合物溶液的絮凝作用 ,通过对絮凝效果的分析比较发现 , 絮凝法可以有效地去除污水中的聚合物 ,且去除率可以达到 90%。 卢磊等〔17〕研究发现聚驱污水的油水分离特性与水驱污水相比存在显著差别 ,主要是因为聚合物阻碍了小油滴的絮凝碰撞 ,投加 250 由改性聚醚类破乳剂与弱阳离子絮凝剂复配而成的 可以有效地克服聚合物的阻碍作用 ,获得 92%的除油率 。王增林等〔18〕以药剂的油水分离 、破乳 、絮凝和净水性能为目标 , 在配方设计中首先考虑了药剂与聚丙烯酰胺溶液的配伍性 。 筛选出的药剂是非离子改性聚醚类化合物 , 与阴离子聚丙烯酰胺具有良好的配伍性能 , 在水溶液中对聚丙烯酰胺分子的活性基团和分子结构无任何破坏性影响 。 与不加药剂的空白样品相比 , 在孤四联注聚合物区采出液中分别加入 20 的 列污水处理剂后 , 其配制的聚丙烯酰胺溶液在 70 ℃条件下放置 20 d 后仍未出现黏度损失现象 ,说明 列污水处理剂与孤四注聚合物区采出液中的各种组分相互作用后对聚丙烯酰胺溶液的黏度无任何不良影响 , 二者具有良好的配伍性 。秦普丰等〔19〕用自制的多功能药剂 具有较好的去除悬浮物和油类的作用 , 在投加药剂质量浓度为 200 时 ,去除率 >99%; 同时对 0%; 但也超过了 70%。 用原污水和用 理后的处理水配制 溶液时 , 黏度损失大 ,最高达 80%, 而用 理后的污水配制溶液 ,溶液的黏度降低很少 ,黏损基本都 <10%,且处理后水与地层水具有良好的配伍性 ,水质清澈透明 ,未见悬浮物和沉淀物生成 ,钙镁离子浓度变化很小 ,水质保持稳定 。质改性技术水质改性技术是通过离子调整的方法 , 去除水中的 水质由弱酸性调整为碱性〔20〕,并通过加入其他药剂来屏蔽金属离子 , 改变污水水质 ,能有效地抑制腐蚀和结垢 ,使得污水的油含量 、总铁含量 、主要技术指标达到回注标准 ,并且能够用于采油污水配制聚合物溶液后注入地层 ,是一种较新的水质处理技术 。章冬生等〔21〕针对临南油田注入水的腐蚀 、结垢及水质不达标给油田开发带来的一系列问题 , 结合临南油田污水特点 ,在分析油田腐蚀 、结垢原因的基础上 , 通过向污水中加入一定比例的特制复合碱凝剂 凝剂 3 种药剂 ,改变了污水的酸碱度 ,破坏了其电解平衡 ,从而大大减轻其腐蚀和结垢倾向 。纪云岭等〔22〕针对中原油田采用 “除油 —沉降 —过滤 ”并加入杀菌剂 、缓蚀剂 、净水剂 、阻垢剂的三高效除油剂脱稳絮凝剂一级除油气浮二级絮凝除油精细过滤 处理后污水原油脱水系统含聚污水图 1 加药气浮处理含聚污水工艺流程3- 水处理 2010-10,30(10)专论与综述段式水处理工艺 , 处理后水质不达标且不稳定 ,腐蚀性十分严重的问题 ,提出了调整水中离子 、改变水性的水处理方法 :将油田产出污水和清水 (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 。赵修太等〔23〕针对孤东油田采油污水配制聚合物出现的污水聚合物溶液初始黏度低和稳定性差的问题 , 开发了水质改性处理剂 稳黏保黏剂经过水质改性处理后 ,污水中影响聚合物溶液黏度的高价金属离子大部分被移除或者屏蔽 ,钙离子去除率为 74%,镁离子去除率为 42%,含油量降低了 76%。 在 加质量浓度分别为 300、150 时 ,增黏率为 80%左右 ,增黏效果明显 ,并且溶液的稳定性得到明显提高 。3 渗透油田回注用污水处理方法研究低渗透油田最基本的特点是油藏物性差 、流体渗透能力差 , 不清洁水的注入将降低低渗透油藏10%的注入能力 ,进而减小油藏压力 。 所以很多油田受污水处理技术的限制 ,一般采用注清水的方式进行开发 。 目前 ,油田常用的含聚污水的处理水质仅能达到中 、高渗透油层的回注指标 。留残余聚合物污水处理方法研究随着油田注聚时间的延长 ,含聚污水中的残余聚合物浓度逐渐升高 ,有的甚至高达 400 ,并且保留了一定的黏度值 。 采出液水相中 量及保留的黏度 、分子质量是决定处理和利用含聚污水途径的重要因素〔24〕。目前在处理含聚污水的同时大多也降解了其中所含的残余聚合物 ,造成了其利用价值的浪费 ,如何既能达到水质处理标准 ,又能充分利用其中所含的聚合物 ,将是未来含聚污水处理的关键 。水配注聚合物处理方法研究目前国内大多采用的是清水配制聚合物母液 、污水稀释混配的注入方式 。 由于污水矿化度高 ,含有溶解氧 ,且细菌和悬浮物含量高 ,因此其结垢腐蚀严重 ,对水质净化和水质稳定技术要求高 、难度大 。使用水质没有完全达标的污水稀释聚合物溶液 ,溶液黏度损失较大 ,且稳定性较差 ,严重地影响了聚合物驱的效果和效益 。 采油污水配制聚合物处理方法研究是将来研究工作的重点 。4 建议与展望目前 ,国内油田含油污水的常规处理技术已不能满足含聚污水处理的需要 。要继续重点开展以下几个方面的研究工作 :(1)解决注入水与地层流体及岩性的配伍问题 ,深入研究影响注入水水质稳定的因素 , 研究出适合各油田的良好的水质稳定剂并继续加强新型水质剂的开发 。(2)开展用处理后的含聚污水配注聚合物溶液的研究 ,深入探讨污水影响聚合物溶液的初始黏度和稳定性的因素 , 开发出适用于采油污水配注聚合物的水质改性处理剂 。(3)研究出适合油田含聚污水回注处理的最佳工艺和设备 , 尤其是对于水质要求较高的低渗透油田的采出水回注处理工艺和设备 。[参考文献 ][1] 于洪敏 ,左景栾 ,任韶然 . 油田采油污水回注处理技术及工艺探讨 [J]. 腐蚀与防护 ,2008,29(12):776-779.[2] 图影 ,徐颖 . 油田含油污水处理技术及发展趋势 [J]. 能源与环境 ,2009(2):97-99.[3] 荆国林 ,于水利 ,韩强 . 聚合物驱采油污水处理技术研究进展 [J]2004,35(2):16-18.[4] 任广萌 ,孙德智 ,王美玲 ,等 . 我国三次采油污水处理技术研究进展 [J]. 工业水处理 ,2006,26(1):1-4.[5] 张伟 ,徐文杰 ,芦维年 ,等 . 聚合物驱采出水的处理和利用 [J]. 石油规划设计 ,2000,11(3):13-15.[6] 周卫东 ,佟德水 ,李罗鹏 . 油田采出水处理方法研究进展 [J]. 工业水处理 ,2008,28(12):5-8.[7] 张金波 ,傅绍斌 ,曾玉彬 . 油田采出水回注处理技术进展 [J]. 工业水处理 , 2000,20(10):5-8.[8] 高鹏 . 离心分离在油气工业的应用日渐广泛 [J]. 中国海上油气 :工程 ,1999,11(4):29-33.[9] 夏福军 ,邓述波 ,张宝良 . 水力旋流器处理聚合物驱含油污水的研究 [J]. 工业水处理 ,2002,22(2):14-16.[10] 陈雷 ,祁佩时 ,曹振坤 ,等 . 聚合物驱采油废水处理工艺的试验研究 [J]. 哈尔滨建筑大学学报 ,1999,32(6):117-120.[11] 唐善法 ,刘芬 . 气浮技术处理聚合物驱含油污水研究 [J]. 石油天然气学报 , 2006,28(4):131-133.[12] 李玉善 ,刘宝库 ,刘伟平 ,等 . 华孚含聚污水化学处理技术在孤岛六联合站的应用 [J]. 油田化学 ,2008,25(1):27-29.[13] 赵福麟 . 油田化学 [M]. 东营 :石油大学出版社 ,2000:282.[14] 李绍文 ,吴卫霞 ,汪小宇 . 聚合物驱含油污水絮凝剂筛选 [J]. 断块油气田 ,2006,13(4):79-80.[15] 邓述波 ,郭春昱 ,陈忠喜 . 絮凝剂 理油田聚合物驱含油污水 [J]. 油气田环境保护 ,2001,11(1):21-23.[16] 赵书平 ,王栋 . 4 种无机絮凝剂去除水溶液中水解聚丙烯酰胺效果的比较 [J]. 辽宁化工 ,2005,34(9):388-390.[17] 卢磊 ,高宝玉 ,岳钦艳 ,等 . 油田聚合物驱采出污水絮凝过程研究 [J]. 环境科学 ,2007,28(4):761-of of 10082, ,曾光明 ,黄瑾辉 ,罗 芳 ,周春飞 ,牛 菁(湖南大学环境科学与工程学院 ,湖南长沙 410082)[摘要 ] 胶团强化超滤 (是一种表面活性剂和超滤相结合的处理含重金属或有机污染物废水的新技术 。详细介绍了 表面活性剂的选择 、影响处理效果的主要因素 ,同时针对 综述了近年来 并就此技术存在的问题和发展前景作了相关分析 ,实践表明该技术具有很好的应用前景 。[关键词 ] 胶团强化超滤 ;表面活性剂 ;重金属离子 ;有机污染物[中图分类号 ] 文献标识码 ] A [文章编号 ] 1005010)10is a or in At at of of of in a or 工业发达地区水域污染尤为严重 ,资源短缺问题也日益突出 ,城市缺水现象越来越严重 。 胶团强化超滤 (一种表面活性剂和超滤相结合的新型 、高效的重金属和有机物废水治理方法〔1〕。 与传统的超滤相比 ,术的成本降低了很多 , 而且能更有效地去除水中的重金属离子和有机物 ,具有设备简单 、操作方便 、回收效率高等特点 , 适用于单独或同时去除废水中低分子质量 、 低浓度和难溶于水的有机污染物和多价重金属离子 ,具有良好的环境效益 。[18] 王增林 ,马宝东 ,曹绪龙 . 污水处理剂的研制与应用 [J]2004,32(3):65-67.[19] 秦普丰 ,杨仁斌 ,周惜时 . 聚驱采油废水处理与回用试验 [J]. 湖南农业大学学报 :自然科学版 ,2005,31(3):324-327.[20] 王元胜 ,徐卫东 ,王晓峰 . 改性注入水对储层保护及注水状况的影响与分析 [J]. 油气采收率技术 ,2000,7(1):29-32.[21] 章冬生 , 罗荣 . 污水水质改性技术在临南油田的应用研究 [J]2002,30(7):53-55.[22] 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):13-16.[23] 赵修太 ,鲍敬伟 ,邱广敏 ,等 . 聚合物驱采油污水增黏稳黏剂 J]. 西安石油大学学报 :自然科学版 ,2008,23(3):65-68.[24] 马自俊 ,史利军 . 聚合物驱采出水的分析与利用研究 [J]. 油田化学 ,1997,14(3):243-247.[作者简介 ] 梁伟 (1985— ),2010 年毕业于中国石油大学 (华东 ),硕士 。 电话 :13963369637,收稿日期 ] 2010改稿 )[基金项目 ] 国家自然科学基金资助项目 (50608028);国家教育部长江学者和创新团队发展计划资助项目 (!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第 30 卷第 10 期2010 年 10 月工业水处理20105- -
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