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油田污水处理技术发展现状及展望_李平平

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油田 污水处理 技术发展 现状 展望 平平
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79 2009年第7期以注水为主要开发方式的油田,从注水井注人油层的水,其中大部分通过采油井随原油一起回到地面,这部分水在原油外运和外输前必须加以脱除,脱出的污水中含有原油,因此被称为油田采出水。随着油田开采年代增长,采水液的含水率不断上升,有的区块已达到90%以上,这些含油污水成为油田的主要注水水源。随着油田外围低渗透油田和表外储层的连续开发,对油田注水水质要求更加严格。1油田污水处理技术原理2胜利油田污水处理技术进展油田污水主要包括油田采出水、钻井污水及站内其它类型的含油污水。油田污水的处理依据油田生产的不同用途可以有多种方式。用于油田注水时,采出污水需要经处理后回注地层,此时对回注水质有着严格的要求,一般执行5329污水中的悬浮固体、含油、粒经中值等多项指标要进行严格的控制,防止其对地层产生伤害。用于蒸汽发生器或锅炉的给水,则要严格控制污水中的钙、镁等易结垢离子的含量、总矿化度以及含油量等指标。另外,还有部分油田无法消化采出污水,需要经过深度处理后达标外排,此时则根据当地的环保要求,需要严格控制污水中的井污水成分十分复杂,主要包括钻井液、洗井液等。钻井污水的污染物主要包括钻屑、石油、粘度控制剂(如粘土)、加重剂、粘土稳定剂、腐蚀剂、防腐剂、杀菌剂、润滑剂、地层亲和剂、消泡剂等,钻井污水中还含有重金属。其它类型污水主要包括油污泥堆放场所的渗滤水、洗涤设备的污水、油田地表径流雨水、生活污水以及事故性泄露和排放引起的污染水体等。由于油田污水种类多,地层差异及钻井工艺不同等原因,各油田污水处理站不仅水质差异大,而且油田污水的水质变化大,这为油田污水的处理带来困难。随 着油田开发的逐步深入,各项先进、成熟的污水处理技术逐渐引进、应用于现场生产,初步形成了比较成熟的油田采出水回注处理、稠油油田采出水回用注汽锅炉处理、外排水达标处理、低渗透油田精细水处理、海上油田水处理等配套的处理技术,基本满足了高含水期油田的需求。污水处理的领域有了扩展。从陆上油田采出水处理到海洋油田的采出水处理;从单纯的为回注目的的处理,发展到用于注汽锅炉给水的处理、达标排放的处理;从采出水处理发展到含油污泥的处置和无害化处理。污水处理装备水平有了较大提高。主要污水处理设备及配套设备基本实现了国产化,并逐步形成了系列化、规模化,如用于不同条件下的过滤设备、气浮选、压力除油、液剂投加设备等。海上油田注水及水处理设备、注聚设备。水处理的自动化程度有了提高。过滤处理、污泥脱水、气浮装置、加药装置等实现了量、液位、以及悬浮固体含量等水质指标也实现了实时在线监测。油田水化学的研究和应用水平有了提高。水处理更加重视工艺和化学的有机结合,油田水化学在油田采出水处理中的作用越来越重要。水处理剂的品种增多、效能提高,油田水化学的研究手段增强、水平 提高。特别是针对污水达标外排处理的要求,开展了水微生物学的研究,发展应用了生化处理技术,建立了用于污水、污泥处理的菌种库,使污水深度处理技术得到了长足的发展。胜利油田污水处理方法主要分物理法、化学法、生物法等三大类,其中物理法主要应用于油田各污水处理站、低渗透区块注水站的污水处理,常用的处理工艺为“上游三段法(缓冲+沉积分离除油+过滤)+下游二段法(缓冲+精细过滤)”;化学法主要应用于油田各污水处理站,通过添加一定的浓度的化学药剂从而辅助物理法达到提高水处理效果的目的;生物法主要应用于注汽锅炉给水的处理、污水达标排放处理等领域。(1)物理法。物理处理法的重点是去除废水中的矿物质和大部分固体悬浮物、油类等。物理法主要包括重力分离、离心分离、过滤、粗粒化、膜分离和蒸发等方法。重力分离技术,依靠油水比重差进行重力分离是油田废水治理的关键。从油水分离的试验结果看,沉淀时间越长,从水中分离浮油的效果越好。自然沉降除油罐、重力沉降罐、隔油池作为含油废水治理的基本手段,已被各油田广泛使用。离心分离是使装有废水的容器高速旋转,形成离心力场,因颗粒和污水的质量不同,受到的离心力也不同。目前在世界各油田, 如中东、非洲、西欧、美洲等地区的海上和陆地油田都有应用。我国引进的数套油田污水处理上取得了良好的效果。过滤器有压力式和重力式两种,目前胜利油田普遍采用的是压力式,有石英砂过滤器、核桃壳过滤器、双层滤料过滤器、多层滤料过滤器等。粗粒化,是指含油废水通过一个装有粗粒化材料的设备时,油珠粒径由小变大的过程。目前常用的粗粒化材料有石英砂、无烟煤、蛇纹石、陶粒、树脂等材料。粗粒化除油罐用以去除经前期治理后的含油污水中的细小油珠和乳化油。膜分离技术主要包括微滤、超滤、纳滤和反渗透等几类,均是利用特殊制造的多孔材料的拦截能力,以物理截留的方式去除水中一定颗粒大小的杂质。目前,胜利油田主要采用的过滤介质为钛金属纤维滤膜,这种滤膜经过等离子体的处理,表面具有一定的亲水斥油能力。该项技术已经在纯梁、现河、桩西等采油厂得到了广泛的推广应用,在水质精细处理方面取得了一定效果。随着油田注水开发的不断深入,污水处理工艺也由早期的单级过滤发展到目前的多级过滤预处理技术。目前,油田常用的污水预处理技术主要有两种:滤料(石英砂或者复合滤料等)过滤、悬浮污泥预处理。其中,滤料过滤技术应用时间较 早,主要应用于上游污水处理站的二级过滤环节,对含油、悬浮物具有一定的祛除功能,但是由于容易出现滤料板结、损耗的现象,需要定期更换滤料,而且缺少自动反冲洗功能,日常维护工作量较大;悬浮污泥预处理技术是近年来在油田推广应用的一项新技术,目前在东辛、纯梁、现河等采油厂都有应用,主要是依靠上游来水中的悬浮物形成滤床,从而达到悬浮处理的功能,其处理效果主要受来水水质稳定性的影响。(2)化学法。化学法主要用于处理废水中不能单独用物理法或生物法去除的一部分胶体和溶解性物质,特别是含油废水中的乳化油。包括混凝沉淀、化学转化和中和法。混凝沉淀法是借助混凝剂对胶体粒子的静电中和、吸附、架桥等作用使胶体粒子脱稳,在絮凝剂的作用下,发生絮凝沉淀以去除污水中的悬浮物和可溶性污染物。目前采用的混凝剂主要有铝盐类、铁盐类、聚丙烯酰胺(、接枝淀粉类等。化学氧化是转化废水中污染物的有效方法,能将废水中呈溶解状态的无机物和有机物转化为微毒、无毒物质或转化成容易与水分离的形态。该法分为化学氧化法,电解氧化法和光化学催化氧化法3类。目前常用的处理含油废水的方法包括超临界水氧化、湿式空气氧化、利油田分公司现河采油厂注采科)摘要关键词随着油田注水开发的不断深入,油藏对注入水质的要求越来越高,“精细注水”已经成为当前提高注水开发效果、 提高采收率的关键技术和基本前提。本文介绍了当前油田污水处理技术在国内外的发展现状,所面临的主要矛盾和问题 ,以及对污水处理技术展望。污水处理水质注水技术创新802009年第7期臭氧氧化、年来,胜利油田在史南油田采用了电化学预氧化技术,通过加入次氯酸钠、双氧水等预氧化剂将水中的使污泥产出量显著降低。应用结果表明:采用电化学预氧化油田污水处理技术不仅能够保证处理后的水质全面稳定达标,与地层水保持良好的配伍性,而且在污水处理过程中不额外产生污泥,使污泥产出量大幅降低,同时也使细菌抗药性问题得到根本解决,污水处理综合成本有所下降,取得了良好的经济和社会效益。(3)生物法。生物法是利用微生物的生化作用,将复杂的有机物分解为简单的物质,将有毒的物质转化为无毒物质,从而使废水得以净化。生物法较物理或化学方法成本低,投资少,效率高,无二次污染,广泛为各国所采用。油田废水可生化性较差,且含有难降解的有机物,因此,目前国内外普遍采用A/触氧化、曝气生物滤池(着油田进入特高含水期,新的矛盾不断出现,新的难题需要解决,油田污水处理技术仍然存在着一些不容忽视的矛盾和问题。(1)腐蚀和结垢问题仍然是制约油田污水系统正常 生产的突出问题。虽然胜利油田对此采取了积极的应对措施,例如电化学预氧化技术、电磁防垢技术等,但是由于投资限制、后期配套管理、运行成本等诸多因素的影响,腐蚀和结垢问题依然严峻。(2)沿程水质二次污染问题表现突出。油田污水虽然经过了污水处理站、注水站的层层过滤处理,但是由于污水中含有会逐渐被氧化形成胶体沉淀,使水质恶化。同时,由于注水管线缺少内防腐措施,运行时间长,污水中含有的硫酸还原菌(厌氧环境中会发生化学反应形成沉淀,对水质造成了二次污染。根据现场数据分析,从注水站出口到注水井井口,悬浮固体含量和含油量两项重要水质指标均有明显的上升趋势。(3)运行成本高,特别是药剂用量大,药剂费用居高不下,与油田降本增效矛盾较大,影响到处理水质和系统保护。急需开发高效、多效、低成本的水处理剂。解决油田水系统存在的问题除大力推广新技术、新工艺、新设备,加大对油田污水系统改造的投入外,关键的是依靠科技进步,加强科技攻关,针对油田急需解决的难题开展研究,开发一批实用新技术,满足油田开发的需求。近年来,研制和应用原料来源广的聚合铝、铁、硅等混凝剂成为热点,无机高分子混凝剂的品种已经逐步形成系 列;而在有机方面,有机混凝剂复合配方的筛选和高聚物枝接是研究的重点。陈忠喜等开发出的横向流含油污水除油器,外,微波能技术和超声波技术也都是今后研究的重点。膜分离技术用于油田污水处理,虽然已经在油田污水处理方面得到了广泛的应用,但是存在着膜成本高、膜污染等突出问题。因此,今后的研究重点是:开发质优价廉的新材料膜;减少膜污染的方法;清洗方法的优化以及清洗剂的开发。生物处理技术被认为是未来最有前景的污水处理技术,一直是水处理工作者研究的重点和难点。根据国家环保目标的要求,对油田外排污水的主要污染物指标都做出了硬性的规定,尤其是氮两项指标,应用目前的处理设备和工艺技术控制难度较大,急需进行研究攻关。如何将采油过程中产生的大量富余污水变废为宝,经过深度处理后达到饮用或灌溉的水质标准,从而缓解我国一些干旱地区水资源严重缺乏的问题,将具有十分重要的现实意义。2+3+2+]]学工业出版社,2002[2]杨云霞,001,20(1):4~5[3]李书光,刘冰,003,19(3):99~102[4]]001,30(12):782~786李平平(1979-),就职于胜利油田分公司现河采油厂注采科,从事油田注采开发管理工作。(收稿日期:2009·04·21)[J][J]技术创新(接141页) (1)确立指标体系的有机联系。平衡计分卡与其他绩效管理系统的差别在于注重因果关系,通过因果关系链把看似相互分离的旅游业组织要素联贯起来,清楚地说明战略和战略执行情况。因果关系链的建立,一是要体现旅游业发展战略,有助于将战略准确地转化为平衡记分卡上的一系列绩效指标。二是要突出具体工作与战略的关联性,有助于将平衡计分卡指标逐次分级,使员工朝着有利于实现战略的方向努力。(2)按照系统观点,构建相应指标体系。平衡计分卡的实施是一项系统工程,需要旅游业上下的协同配合,在建立与实施平衡计分卡的过程中坚持量身定做、全员参与、反复沟通、不断修正。旅游业在具体实施中要考虑到:第一、在确立财务目标时,用投入产出分析确立财务指标。旅游业的项目本身经济效益是指向旅游者直接提供服务的相关组织在开发和提供旅游产品对物化劳动和活劳动的占用与消耗和企业所获得的经营成果的比较。以上各项指标均可以从旅游企业所提供的年度损益表中查出。旅游业的社会经济效益是指旅游经济活动中社会投入的活劳动、物化劳动、自然资源的占用和消耗与旅游业及全社会经济效益的比较。第二、客户维度方面,西方国家在描述一种自然资源和游客体验的满意状态时,广泛 应用的一些面向区域性旅游资源管理的指标体系包括:游客影响管理、游客活动管理程序、游憩机会谱系、最优化旅游管理模型等。虽然在机构设置、政策、程序上千差万别,但是这些管理工具体系都描述了最低可接受条件的限度,都提出了为保证相应状态的管理手段和检测技术,这是可以值得我们借鉴的。第三、环境承载力指标。旅游活动负荷是否在旅游环境承载力之内,是衡量旅游业成长维度的重要依据。对同一环境而言,不同旅游活动强度对环境的影响是不同的,这从内部维度可以通过相关指标体现出来。环境承载力是一个波动阈,随着外界条件的改变而调整。具体进一步分级量化中可考虑借鉴环境经济学的测量方法游生态足迹指在整个地区国民生产总值所需要的生产性土地面积中,旅游业所需要的生产性土地面积的数量;旅游生态承载力指在能够提供支持国民生产总值的生产性土地面积中,能够提供支持旅游业的生产性土地面积的数量;两者之差为旅游生态赤字(或旅游生态盈余)。通过盈余情况判断旅游业内部流程需调整的部分和成长维度的状况。参考文献[1]]003[2]析方法·案例[M]005[3]006,(02)[4]共品供应与地方投融资体制改革[M]006,(1)[5]]000,(6)[6]杨义群,]006,(1)[7]平衡计分卡在中国企业应用中的若干问题探讨[J]会科学版),2006,(1)(收稿日期:2009·04·16)主编
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