油田水處理新工藝研究及應(yīng)用

蘇琦

摘要：在我國油田開采行業(yè)發(fā)展期間，針對復(fù)雜水質(zhì)特性的油田采出水，企業(yè)必須提高對采出水處理工藝的研究力度，深入了解采出水處理機理，明確工藝研發(fā)重點，積極引進(jìn)國內(nèi)外先進(jìn)處理工藝，及早構(gòu)建起多元化的采出水處理工藝體系，實現(xiàn)采出水無害化處理目標(biāo)。本文主要分析油田水處理新工藝研究及應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：油田;生產(chǎn)污水;注水

引言

我國油田開采工藝技術(shù)起步較晚，工業(yè)發(fā)展較發(fā)達(dá)國家來說也相對平緩，一些地區(qū)油田采出水含有氯化鈣、氯化鎂等物質(zhì)，且污水的礦化度也一般較高。一些油田污水處理廠的處理效率不高，一些工藝流程、化學(xué)試劑及技術(shù)設(shè)備的選擇優(yōu)化，對于油田采出水治理有明顯的積極意義。結(jié)合水質(zhì)特征，進(jìn)行污水處理，最大程度達(dá)成污水回用與污水資源化，是油田采出水治理的目標(biāo)。

1、油田采出水水質(zhì)特性與處理機理

1.1水質(zhì)特性

在油田開采期間，所產(chǎn)生采出水中含有多種有機和無機物質(zhì)，水體具有毒性與污染性，處理難度較大，主要含有溶解態(tài)與分散態(tài)油類、聚合物與表面活性劑等化學(xué)物質(zhì)、懸浮雜質(zhì)、溶解態(tài)礦物質(zhì)等成分，可將油田采出水中的物質(zhì)分為以下五類。（1）油類物質(zhì)。油田采出水中常見油類物質(zhì)為分散態(tài)油類、溶解態(tài)油類與乳化態(tài)油類，針對不同種類的油類物質(zhì)，所采取采出水處理工藝與處理機理存在差異。例如，在采出水中含有大量的乳化態(tài)油類物質(zhì)時，可選擇采取聚結(jié)沉降法與膜技術(shù)進(jìn)行去除。針對采出水中的溶解態(tài)油類物質(zhì)，可采取生化法與吸附法進(jìn)行降解去除。而針對采出水中的分散態(tài)油類物質(zhì)，則采取重力法去除。（2）懸浮雜質(zhì)。由于多數(shù)石油均分布在具備較強滲透性的地層內(nèi)，在油田采油期間，受到地下注水等活動的擾動，雖然可以將石油在地層間隙中洗脫，但所抽采油氣水三相混合物中含有大量的懸浮雜質(zhì)，如微小巖石沙粒、石油中的瀝青石蠟成分、化學(xué)污垢、蒙脫石、石英等固體懸浮顆粒。（3）堿/表面活性劑/聚合物。近年來，在我國部分油田開采項目中，采取了全新的三次采油技術(shù)，組合運用聚合驅(qū)采油技術(shù)、A/S/P驅(qū)采油技術(shù)與S/P驅(qū)采油技術(shù)，注水中含有聚合物、表面活性劑等化學(xué)物質(zhì)，以此替代傳統(tǒng)采油工藝中注水所含的驅(qū)替液，明顯改變了油水界面張力，這對原油采收率的提升有著重要意義。然而，在運用三次采油技術(shù)的前提下，所產(chǎn)生聚合驅(qū)采廢水中含有大量化學(xué)物質(zhì)，致使采出水具有高溫度、低生物降解性、含油量高、高礦化度等全新特性，對采出水處理工藝提出了更高的要求。

1.2采出水處理機理

根據(jù)相關(guān)研究結(jié)果顯示，受到聚合物絮凝作用影響，聚合物濃度與采出水粘度及含油量有著密切聯(lián)系，在聚合物濃度達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)后，采出水中的含油量會隨著聚合物濃度的增高而出現(xiàn)下滑趨勢，在聚合物濃度提升后，采出水含油量也將隨之上升，且聚合物濃度與采出水粘度二者保持正比關(guān)系，如果將聚合物濃度控制在合理范圍內(nèi)，可以起到提高采出水含油量、保證乳化液穩(wěn)定狀態(tài)、有助于油水分離等多重作用。與此同時，在采出水中含有表面活性劑時，如果有效控制表面活性劑濃度與堿濃度，將起到迅速降低界面張力與增強油水界面剛性的效果。例如，在表面活性劑濃度不超過400m/L時，將起到快速降低界面張力的作用，且界面張力在之后的一段時間內(nèi)不發(fā)生明顯變化。因此，油田采出水處理主要從Zeta電位、界面流變性、界面張力、界面剛度等方面著手，通過采取波紋板分離、離心法、氧化法、電化法等處理工藝，去除油田采出水中分布的雜質(zhì)，將聚合物、表面活性劑等物質(zhì)濃度控制在合理范圍內(nèi)，確保處理后的水體滿足油田回注水使用標(biāo)準(zhǔn)。

2、油田采出水的處理工藝

2.1物理法

波紋板的分離。波紋板分離技術(shù)是利用重力分離油田采出水所含的油類物質(zhì)，去除水中懸浮的固體顆粒，完成采出水的處理任務(wù)。與其他處理工藝相比，波紋板分離法操作簡單，處理成本低，處理速度快。但該工藝難以有效去除采出水所含的微油滴，分離器底部容易沉淀懸浮顆粒泥，配套設(shè)備維護(hù)成本相對較高。因此，波紋板分離技術(shù)主要用于處理含油量在1000米/升以上的高含油廢水..

射流氣浮法。射流氣浮又叫噴射氣浮法，是通過射流泵和射流裝置創(chuàng)造負(fù)壓環(huán)境。吸入后產(chǎn)生大量微氣泡，附著在油田產(chǎn)出水中的油類物質(zhì)表面，吸附水中所含的懸浮固體顆粒和油滴。然后，微氣泡漂浮到水面，將氣泡從水中分離出來，從而完成采出水處理任務(wù)。與其他處理工藝相比，射流氣浮具有設(shè)備結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、操作簡單、油滴聚結(jié)效果顯著等優(yōu)點，但處理效率較低，且產(chǎn)出水的處理效果受氣泡分布、微氣泡直徑等因素影響，處理效果不穩(wěn)定。根據(jù)實際處理情況，采用噴射氣浮時，油田采出水的除油率可保持在80%以上，固體懸浮物的去除率可保持在75%左右。

2.2物化法

氧化法。在采用氧化法的過程中，適當(dāng)類型的強氧化劑被添加到處理過的水中，從而在水中產(chǎn)生羥基自由基，從而使所產(chǎn)生的水中的污染物發(fā)生氧化降解反應(yīng)，溶解物質(zhì)沉淀，以及沉淀物等副產(chǎn)品去除油液-水界面附著的表面活性劑，引起一系列反應(yīng)，如重新排列、聚合和分離油滴。

改變水質(zhì)的方法。水質(zhì)變化方法主要用于處理高油、高鹽度、不穩(wěn)定狀態(tài)和復(fù)雜組成的水。根據(jù)水質(zhì)構(gòu)成，適當(dāng)類型和數(shù)量的水質(zhì)調(diào)節(jié)器被添加到生產(chǎn)的水中。調(diào)節(jié)器與水表接觸后，會產(chǎn)生一系列化學(xué)反應(yīng)，可能會改變水表中某些離子的濃度，形成穩(wěn)定的分布狀態(tài)，并改變懸浮顆粒的表面潛力，從而使懸浮固體和所生產(chǎn)水中的油能夠迅速沉積和分離出來。

2.3生物法

生物過程是指根據(jù)微生物在生產(chǎn)和繁殖過程中的代謝作用，將無法溶解的有機污染物溶解到油田的水中，它可以將有機污染物轉(zhuǎn)化為一種無害物質(zhì)，不會引起二次污染，具有簡單操作的優(yōu)點，即但是，生物處理系統(tǒng)很復(fù)雜，處理效率取決于設(shè)備、環(huán)境溫度和pH值等因素。目前，在油田的水開采和處理領(lǐng)域，最常用的生物技術(shù)是活性污泥和濕地處理其中活性污泥法是在水中生產(chǎn)石油降解微生物，在空氣條件下處置重金屬、懸浮固體和其他分散在水中的物質(zhì)，并產(chǎn)生污泥。濕地處理是從動植物的自然氧化中提取水的懸浮和溶解雜質(zhì)，經(jīng)過處理后提取的水分為微生物、溶解氣體和固體沉淀。

2.4膜超濾技術(shù)

在該技術(shù)中，膜裝置采用超濾膜作為主要工具，加上一定的壓力，并利用多孔材料的截獲能力，實際截獲水中的菌絲體、有機大分子和顆粒，從而能夠?qū)U水的不同組成部分進(jìn)行測量。這種分離技術(shù)有許多優(yōu)點，例如固液分離效率、相變、易維護(hù)性和室溫操作，近年來已越來越多地得到使用。

2.5油田水處理劑

殺菌劑。一般來說，常用的殺菌劑可分為兩類：氧化殺菌劑和非氧化殺菌劑。在氧化劑方面，最常見的用途是氯和相關(guān)產(chǎn)品。此外，臭氧和溴是比較常見的殺菌劑。由于存在腐蝕問題，不能應(yīng)用于油田的水系統(tǒng)。此外，非氧化劑主要包括季銨鹽。目前，亞胺酸硫化物作為一種新的非氧化殺菌劑在國外使用。

除垢劑。在我國開發(fā)、引進(jìn)和應(yīng)用的水處理抗氧劑通?？煞譃閮深悾河袡C磷酸鹽或有機磷以及羧酸及其衍生物。一般來說，5-10mg/l的防韃靼過濾器可達(dá)90 %，具有較高的兼容性，不會對土壤層造成損害，從而基本上保證了防韃靼工作的效率和質(zhì)量。

結(jié)束語

水力旋流器+聚結(jié)除油罐水處理工藝流程已在多個油田項目工程設(shè)計中應(yīng)用，將對中國海油今后同類工程項目的開發(fā)積累經(jīng)驗，提供良好借鑒。同時，隨著注水開發(fā)油田的日益增加，納濾膜二價離子脫除工藝也將具有比較廣闊的應(yīng)用前景。

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