物理法處理稀油采出水試驗(yàn)研究

摘要：隨著新疆油田的規(guī)模開發(fā)，某些偏遠(yuǎn)區(qū)塊稀油采出水處理裝置成為制約采油廠上產(chǎn)的問題之一。為此開展了物理法處理稀油采出水的試驗(yàn)研究。針對采出水中不同類型油分，開展了阻油膜分離效率的測試，并將室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)用于現(xiàn)場試驗(yàn)中，結(jié)果表明：采用“溶氧反應(yīng)膜分離過濾”處理工藝對稀油采出水進(jìn)行處理，處理后水質(zhì)達(dá)到懸浮物≤10 mg/L，含油≤5 mg/L，滿足《油田注入水分級(jí)水質(zhì)指標(biāo)》（Q/SY XJ0030—2015）低滲指標(biāo)要求，為解決邊緣區(qū)塊稀油采出水的處理提供了解決思路，從而有效保障了采油廠增儲(chǔ)上產(chǎn)工作的開展。

關(guān)鍵詞：物理法；稀油采出水；膜分離；回注1研究背景

目前采油廠聯(lián)合站內(nèi)采出水處理系統(tǒng)一般采用“重力除油混凝沉降壓力過濾”三段式處理流程，采出水首先進(jìn)調(diào)儲(chǔ)罐進(jìn)行油水分離，出水經(jīng)反應(yīng)提升泵加壓進(jìn)入采出水處理反應(yīng)器反應(yīng)，同時(shí)加入相應(yīng)采出水處理藥劑，除去采出水中某些腐蝕、結(jié)垢離子，出水進(jìn)入混凝沉降罐，出水進(jìn)入過濾緩沖罐緩沖，先后進(jìn)入一級(jí)過濾器、二級(jí)過濾器過濾，處理后采出水滿足碎屑巖油藏注水水質(zhì)推薦指標(biāo)要求［1］，但該工藝存在如下問題：（1） 該工藝流程中過濾器、緩沖罐等采出水處理設(shè)備較多，存在處理設(shè)備多、工藝流程長、占地面積大、投資高等問題；（2） 采出液含水率較高導(dǎo)致處理設(shè)備超負(fù)荷運(yùn)行，降低了采出水處理效率的同時(shí)，也對最終處理后采出水各項(xiàng)指標(biāo)產(chǎn)生了一定的影響。

2水質(zhì)成分分析

我們選取了新疆油田某采油廠邊緣區(qū)塊采出水進(jìn)行水質(zhì)分析，分析結(jié)果見表1。

由表1得出：（1）稀油采出水水質(zhì)基本呈弱堿性，水質(zhì)總鐵含量較低；（2）礦化度在5 000 mg/L～10 000 mg/L，礦化度較高，均為氯化鈣水型；（3）含油和懸浮物均較高。

3物理法處理油田稀油區(qū)塊采出水技術(shù)研究

3.1室內(nèi)試驗(yàn)研究

針對稀油采出水中不同類型油分，開展了油水分離室內(nèi)試驗(yàn)，將不同類型的油水混合液分別通過納米阻油膜， 檢測通過納米阻油膜后混合液中含油量，室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果見表2。

由表2得出：納米阻油膜能有效去除稀油采出水中甲苯、己烷、三氯甲烷、二甲苯、豆油等油分，去除率為97.7%～98.4%。

3.2處理工藝原理

（1） 阻油膜：當(dāng)阻濾油單元浸沒于水中后，其表面能與水發(fā)生綜合反應(yīng)，產(chǎn)生一層致密、牢固的功能層，產(chǎn)生阻截除油功能；當(dāng)含油的水要透過阻濾油介質(zhì)時(shí)，來水一側(cè)的水分子即可與膜內(nèi)水分子發(fā)生置換透過，而油等憎水性分散質(zhì)被阻濾油單元阻截在單元表面，從而成功地實(shí)現(xiàn)了油水分離；被阻截下來的油粒不能黏附到阻濾油單元，只能存留在其表面，隨著油粒的不斷增加，油粒相互間發(fā)生碰撞凝聚而逐步形成大油粒，在浮力作用下浮升，從而實(shí)現(xiàn)油水分離的目標(biāo)。

（2） 溶氧：氧氣與水一起進(jìn)入溶氧發(fā)生器，在發(fā)生器中，利用水的渦旋運(yùn)動(dòng)將氧氣切割成許多微小氣泡，部分氣泡因外部壓力增高的原因而逐漸壓縮，氧分子間距逐漸縮小，分子間能蓄積逐漸增高，最終小氣泡破裂后形成高能活性氧。高能活性氧以高速進(jìn)入水體后，在水中逐漸形成初始速度較高、具有較高的移動(dòng)效率和轉(zhuǎn)移效率的氧分子團(tuán)，這些溶氧分子團(tuán)在水中需要較長時(shí)間上浮，會(huì)產(chǎn)生氧分子團(tuán)破裂，從而形成溶氧水。在這個(gè)過程中會(huì)釋放較大的能量，這種能量具有很強(qiáng)的破乳作用，同時(shí)溶氧分子團(tuán)破裂時(shí)釋放出的羥基自由基，可氧化分解有機(jī)污染物。

3.3處理工藝

根據(jù)前期室內(nèi)試驗(yàn)情況，采用“溶氧反應(yīng)膜分離過濾”工藝處理邊緣區(qū)塊稀油采出水。

工藝流程說明：來液進(jìn)重力沉降罐沉降分離后，出水進(jìn)入溶氧反應(yīng)罐與溶氧水混合，在溶氧的作用下，分散油物理聚結(jié)、乳化油物理破乳，通過泵提升進(jìn)入裝有納米阻油網(wǎng)組件的油水分離罐，納米阻油網(wǎng)對水具有極好的親和性，水可以大通量透過網(wǎng)，而油和大部分懸浮物被納米網(wǎng)阻截下來。油水分離罐出水通過提升泵進(jìn)入除氧器，除去系統(tǒng)中多余的溶解氧，出水進(jìn)入多級(jí)過濾單元，出水滿足《油田注入水分級(jí)水質(zhì)指標(biāo)》（Q/SY XJ0030—2015）低滲指標(biāo)要求［2］。工藝流程見圖1。

3.4主要設(shè)備及參數(shù)

（1） 沉降罐：外形尺寸：直徑×高=7 m×6 m。用于穩(wěn)定來水水量，減少來水波動(dòng)。

（2） 溶氧反應(yīng)罐：處理量5 m3/h，外形尺寸：直徑×高=1.2 m×2.7 m。水力停留時(shí)間：＞15 min。

（3） 油水分離罐：處理量5 m3/h，外形尺寸：直徑×高=1.2 m×2.8 m。水力停留時(shí)間：＞25 min。

（4） 過濾單元：由3座雙濾料過濾罐組成。單臺(tái)處理量5 m3/h，過濾器直徑2.6 m，正常濾速12 m/h；過濾反洗泵2臺(tái)，每臺(tái)泵參數(shù)：Q=60 m3/h，H=50 m，N=11 kW。

（6） 機(jī)泵：包括提升泵6臺(tái)。其中，過濾提升泵：單泵Q=120 m3/h，H=60 m，N=45 kW。

4應(yīng)用情況

物理法處理邊緣區(qū)塊稀油采出水處理裝置在新疆油田某采油廠運(yùn)行近半年時(shí)間，處理規(guī)模120 m3/d，處理工藝采用“溶氧反應(yīng)膜分離過濾”工藝，處理某邊緣區(qū)塊稀油采出水累計(jì)約2萬m3，經(jīng)連續(xù)化驗(yàn)檢測，該工藝處理設(shè)備處理結(jié)果見圖2和圖3。

通過圖2和圖3可以看出，處理后稀油采出水滿足《油田注入水分級(jí)水質(zhì)指標(biāo)》（Q/SY XJ0030—2015）低滲指標(biāo)要求［3］。

5經(jīng)濟(jì)效益

通過研究邊緣區(qū)塊稀油采出水就地處理就地回注處理工藝，減少了稀油采出水拉運(yùn)費(fèi)用，以稀油采出水拉運(yùn)費(fèi)用4元/（m3·km），每次拉運(yùn)往返距離30 km來算，大約節(jié)省人民幣240余萬元，降低了生產(chǎn)成本的同時(shí)，保證了采油廠的正常生產(chǎn)。

6結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)裝置具有如下特點(diǎn)：（1）設(shè)備運(yùn)行安全可靠，減少占地面積；（2）提高系統(tǒng)自動(dòng)化水平，便于運(yùn)行管理；（3）抗沖擊負(fù)荷，對污染負(fù)荷變化、間斷運(yùn)行有很強(qiáng)的適應(yīng)性；（4）采用純物理方法的處理工藝，無需加藥，無二次污染。

針對目前新疆油田稀油采出水處理工藝存在問題，結(jié)合相關(guān)室內(nèi)試驗(yàn)，優(yōu)選出適合新疆油田的“溶氧反應(yīng)膜分離過濾”處理工藝，使得處理后常規(guī)稀油采出水滿足懸浮物≤10 mg/L，含油≤50 mg/L，保障了采油廠安全生產(chǎn)的同時(shí)，為類似區(qū)塊稀油采出水的處理提供了借鑒思路。

參考文獻(xiàn)：

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