油田采出水处理技术及相关化学品发展现状与展望课件.pptx

提提 纲纲 油田采出水处理技术现状油田采出水处理技术现状 油田采出水处理新技术和新工艺油田采出水处理新技术和新工艺 注水化学品在油田中应用现状注水化学品在油田中应用现状 油田采出水处理技术及化学品的发展趋势油田采出水处理技术及化学品的发展趋势 采出水处理工艺及化学品应用存在的问题采出水处理工艺及化学品应用存在的问题 陕西省工业水处理工程技术研究中心及相关化学品简介陕西省工业水处理工程技术研究中心及相关化学品简介 随着我国油田开发规模越来越大，含油污水产出量越来越多每年污水处随着我国油田开发规模越来越大，含油污水产出量越来越多每年污水处理量约方为理量约方为9亿、全年回注水达亿、全年回注水达10多亿立方。多亿立方。注水意义：注水意义： 1、减少环境污染，提高油田经济效益的一个重要途径；、减少环境污染，提高油田经济效益的一个重要途径； 2、有利于驱油；、有利于驱油； 3、采油污水可以资源化再利用。、采油污水可以资源化再利用。油田油田年注水量（万年注水量（万m3）油田油田年注水量（万年注水量（万m3）大庆油田大庆油田40005000大港油田大港油田1800辽河油田辽河油田3800中原油田中原油田3250胜利油田胜利油田26000新疆油田新疆油田15001 1、油田污水处理后回注意义、油田污水处理后回注意义一、前一、前 言言 2 2、油田采出水的水质特征油田采出水的水质特征 由于采油方法、原油特性、地质等条件不同，油田采出水由于采油方法、原油特性、地质等条件不同，油田采出水的水质各异，但又有共性。的水质各异，但又有共性。指指 标标 特特 征征 危危 害害含油量含油量油含量高，一般在油含量高，一般在1000mg/L 以上以上回注堵塞地层，外排造成回注堵塞地层，外排造成污染污染悬浮物悬浮物悬浮物含量高，颗粒小，沉降缓慢悬浮物含量高，颗粒小，沉降缓慢容易造成地层堵塞容易造成地层堵塞矿化度矿化度矿化度高，一般在矿化度高，一般在1000mg/L 以上，最以上，最高可达高可达200000mg/L加速腐蚀，给废水生化处加速腐蚀，给废水生化处理造成困难理造成困难结垢离结垢离子子含有含有Ca2+、Mg2+、HCO3-、Ba2+、Cr2+等等容易在管道、容器中结垢容易在管道、容器中结垢有机物有机物含有原油及采油过程中的各种化学药剂含有原油及采油过程中的各种化学药剂，COD高高有利于生物繁殖，造成腐有利于生物繁殖，造成腐蚀和堵塞蚀和堵塞微生物微生物常有铁细菌、腐生菌、硫酸盐还原菌等常有铁细菌、腐生菌、硫酸盐还原菌等容易腐蚀管线、堵塞地层容易腐蚀管线、堵塞地层表表1 油田采出水的特征油田采出水的特征3 3、中石油低渗油田注水水质主要控制指标、中石油低渗油田注水水质主要控制指标 注入层平均空气注入层平均空气渗透率渗透率/m20.10.10.60.6标准分级标准分级A1A2A3B1B2B3C1C2C3控控制制指指标标悬浮固体含悬浮固体含量量mgL-11.02.03.03.04.05.05.06.07.0悬浮物颗粒悬浮物颗粒直径中值，直径中值，m1.01.52.02.02.53.03.03.54.0含油量含油量mgL-15.06.08.08.010.015.015.020.030.0平均腐蚀率平均腐蚀率 mm/a0.076点腐蚀点腐蚀A1，B1，C1级：试片各面都无点腐蚀级：试片各面都无点腐蚀A2，B2，C2级：试片有轻微点腐蚀级：试片有轻微点腐蚀A2，B2，C2级：试片有明显点腐蚀级：试片有明显点腐蚀SRB菌菌个个mL-1010250102501025铁细菌铁细菌个个mL-1n102n103n104腐生菌腐生菌 个个mL-1n102n103n104v 造成油层渗透率降低；造成油层渗透率降低；v 吸水指数下降；吸水指数下降；v 注水压力升高；注水压力升高；v 从而造成对地下油层的伤害；从而造成对地下油层的伤害；4 4、回注水不合格对采油工艺的影响回注水不合格对采油工艺的影响5 5、回注水水质基本要求、回注水水质基本要求 水质稳定，与油层水相混不产生沉淀；水质稳定，与油层水相混不产生沉淀； 水注入油层后，不使粘土矿物产生水化膨胀或水注入油层后，不使粘土矿物产生水化膨胀或悬浊；悬浊； 水中不得携带大量悬浮物，以防堵塞注水井渗水中不得携带大量悬浮物，以防堵塞注水井渗滤端面及渗流孔道；滤端面及渗流孔道； 在运行条件下注水不应结垢。在运行条件下注水不应结垢。 注入水对水处理设备、注水设备和输水管线腐注入水对水处理设备、注水设备和输水管线腐蚀性要小。蚀性要小。二二、油田采出水处理技术的现状、油田采出水处理技术的现状 1 1、油田目前注水处理工艺、油田目前注水处理工艺 目前，油田常用的水处理方法包括三个部分，及预处目前，油田常用的水处理方法包括三个部分，及预处理段理段+ +除油段除油段+ +过滤段。过滤段。预处理段预处理段（隔油、沉降、调节隔油、沉降、调节）油水分离处理油水分离处理（聚结除油器、旋流器、（聚结除油器、旋流器、气浮装置等气浮装置等 ）多级过滤处理多级过滤处理（核桃壳、纤维球、核桃壳、纤维球、精细过滤器）精细过滤器） 注注 水水污水污水来水来水 因各种方法都有其局限性，在实际应用中通常是两三因各种方法都有其局限性，在实际应用中通常是两三种方法联合使用，使出水水质达到回注标准。种方法联合使用，使出水水质达到回注标准。2 2、常用处理工艺选择原则、常用处理工艺选择原则v 对原水应进行物理化学性质分析、油珠粒径分对原水应进行物理化学性质分析、油珠粒径分布测试、小型试验及模拟试验；布测试、小型试验及模拟试验；v 污水处理工艺在满足注水水质标准的前提下应污水处理工艺在满足注水水质标准的前提下应力求简单、管理方便、运行可靠；力求简单、管理方便、运行可靠；v 对所采用的工艺必须进行经济技术比较，合理对所采用的工艺必须进行经济技术比较，合理选定。选定。表表2 2 油田污水除油方法主要处理方法比较油田污水除油方法主要处理方法比较方法名称方法名称适用范围适用范围去除粒径去除粒径/ /m m主要优缺点主要优缺点重力分离法重力分离法浮油及分散油浮油及分散油6060效果稳定，运行费用低，处理量大；占地面积大效果稳定，运行费用低，处理量大；占地面积大粗粒化法粗粒化法分散油及乳化油分散油及乳化油1010设备小，操作简便；易堵，有表面活性剂时效果差设备小，操作简便；易堵，有表面活性剂时效果差过滤法过滤法分散油及乳化油分散油及乳化油1010水质好，设备投资少，无浮渣；滤床要反复冲洗水质好，设备投资少，无浮渣；滤床要反复冲洗吸附法吸附法溶解油溶解油1010水质好，设备占地少；投资高，吸附剂再生困难水质好，设备占地少；投资高，吸附剂再生困难膜分离法膜分离法乳化油及溶解油乳化油及溶解油6060出水水质好，设备简单；膜清洗困难，运行成本高出水水质好，设备简单；膜清洗困难，运行成本高混凝沉淀法混凝沉淀法乳化油乳化油1010效果好；占地大，药剂用量大，污泥难处理效果好；占地大，药剂用量大，污泥难处理生物法生物法溶解油溶解油1010处理效果好，无二次污染，费用低；占地大处理效果好，无二次污染，费用低；占地大电解法电解法乳化油乳化油1010效率高效率高, , 耗电量大耗电量大, , 装置复杂装置复杂, ,有氮气产生有氮气产生, , 易爆易爆超声波法超声波法分散油及乳化油分散油及乳化油1010分离效果好分离效果好, , 装置价格高装置价格高, , 难于大规模处理难于大规模处理表表3 3 目前几种高效过滤装置处理效果对比目前几种高效过滤装置处理效果对比技术名称技术名称进水水质（进水水质（mg/l）出水水质出水水质(mg/l)操作压力操作压力悬浮物悬浮物粒径粒径总铁总铁悬浮物悬浮物粒径粒径总铁总铁MPaUF膜膜50100.30.50.10.050.1MF膜膜100.20.320.820.05陶瓷膜陶瓷膜100.21.010.05弹性膨胀式精细弹性膨胀式精细过滤器过滤器5100.5320.052、国内常用油田采出水处理工艺、国内常用油田采出水处理工艺 油田采出水回注处理技术与油田含油废水中所油田采出水回注处理技术与油田含油废水中所含杂质的种类及性质、油层性质、原油性质等密含杂质的种类及性质、油层性质、原油性质等密切相关。根据含油废水的粘稠性质可将油田采出切相关。根据含油废水的粘稠性质可将油田采出水处理技术大致分为水处理技术大致分为常规油田采出水（即稀油废常规油田采出水（即稀油废水）回注处理工艺、稠油采出水回注处理工艺和水）回注处理工艺、稠油采出水回注处理工艺和含聚合物采出水回注处理工艺。含聚合物采出水回注处理工艺。 2.1 2.1 常规油田回注水处理工艺常规油田回注水处理工艺a. a. 混凝除油精细过滤混凝除油精细过滤 当当采出水中油珠粒径较小采出水中油珠粒径较小时，可采用混凝除油加精细过时，可采用混凝除油加精细过滤工艺，工艺流程如图滤工艺，工艺流程如图1所示。目前大庆的龙连污水站、大所示。目前大庆的龙连污水站、大港马西污水站、华北岔北联、中原文东油田等均采用这种工港马西污水站、华北岔北联、中原文东油田等均采用这种工艺流程。艺流程。b. b. 水力旋流精细过滤水力旋流精细过滤 当当油水密度差较大油水密度差较大时可采用水力旋流加精细过滤段工艺，时可采用水力旋流加精细过滤段工艺，工艺流程如图工艺流程如图2所示。该工艺已运用于大港南三站、塔中四所示。该工艺已运用于大港南三站、塔中四联合站、吉林新北采油厂联合站、新木采油厂联合站、彩南联合站、吉林新北采油厂联合站、新木采油厂联合站、彩南污水站、新疆东河塘联合站等。污水站、新疆东河塘联合站等。c. c. 气浮浮选精细过滤气浮浮选精细过滤 当当油水密度差较小油水密度差较小时，时， 一般采用气浮浮选处理加精细过滤工艺，一般采用气浮浮选处理加精细过滤工艺， 工工艺流程如图艺流程如图3。采用这种工艺流程的有辽河油田署一联、洼一联、曙武。采用这种工艺流程的有辽河油田署一联、洼一联、曙武联、欢三联、欢丝链、兴一联、锦一联、新疆油田红浅联合站、大庆油联、欢三联、欢丝链、兴一联、锦一联、新疆油田红浅联合站、大庆油田中七联、中十六联、南六联、温米污水站、大港南一污水站、冀东油田中七联、中十六联、南六联、温米污水站、大港南一污水站、冀东油田柳一联合站等。田柳一联合站等。2.2 稠油回注水处理工艺稠油回注水处理工艺目前国内稠油采出水处理工艺最为先进的是辽河油田目前国内稠油采出水处理工艺最为先进的是辽河油田锦州采油厂欢三联合站，锦州采油厂欢三联合站， 其工艺很有推广价值。工艺流程其工艺很有推广价值。工艺流程如图如图4 所示。所示。2.3 三次聚合驱采出水处理工艺三次聚合驱采出水处理工艺当前聚合物驱采油技术已经大规模推广应用，但是随着当前聚合物驱采油技术已经大规模推广应用，但是随着聚合物驱溶液的加入，导致油、水分离和含油废水处理的难聚合物驱溶液的加入，导致油、水分离和含油废水处理的难度加大。当前油田普遍采用的度加大。当前油田普遍采用的“二级沉淀二级沉淀”“二级过滤二级过滤”处理工艺已不能满足要求，出现了设备处理能力降低，处理工艺已不能满足要求，出现了设备处理能力降低， 沉降沉降时间过长、出水水质不合格等现象。由于我国的含聚废水主时间过长、出水水质不合格等现象。由于我国的含聚废水主要用于回注，要用于回注， 因此处理该类废水的技术主要集中在因此处理该类废水的技术主要集中在除油和除除油和除聚合物聚合物两方面。两方面。 据文献报道，中科院大连化物所承担的大港油田含聚废据文献报道，中科院大连化物所承担的大港油田含聚废水回注项目已成功验收。其工艺是水回注项目已成功验收。其工艺是压力组合沉降压力组合沉降+ + 二级过滤二级过滤( ( 双滤料过滤和核桃壳过滤双滤料过滤和核桃壳过滤) + ) + 光化学氧化光化学氧化+ + 膜过滤，膜过滤，而大而大庆油田开发的庆油田开发的横向流除油器能够去除含聚废水中的油类，横向流除油器能够去除含聚废水中的油类， 具具有很高的推广价值。有很高的推广价值。注水开发注水开发注水水质注水水质提高采收率提高采收率注水化学品注水化学品提高注水水质、保证原油高产、稳产，提高注水水质、保证原油高产、稳产，使环境质量保持基本稳定的关键。使环境质量保持基本稳定的关键。关键关键 基础基础 重重要要方方式式 油田持续油田持续高效发展高效发展 前前提提条条件件 二次采油阶段二次采油阶段 世界各国广泛采用油田注水开发，我国世界各国广泛采用油田注水开发，我国90%的石油是靠注水开发的，注水开发已经成为油的石油是靠注水开发的，注水开发已经成为油田的稳产、增产重要方式。田的稳产、增产重要方式。1、注水化学品在油田生产过程中的地位、注水化学品在油田生产过程中的地位三、注水化学品在油田中的应用现状三、注水化学品在油田中的应用现状2 2、注水化学品的应用、注水化学品的应用 我国油田每年处理、回注水达我国油田每年处理、回注水达1010多亿立方，各种水处理剂年用量为多亿立方，各种水处理剂年用量为6.46.4万吨万吨左右，约占全国水处理药剂用量的左右，约占全国水处理药剂用量的40%40%左右，其中净水剂左右，其中净水剂（絮凝剂）和缓蚀剂（絮凝剂）和缓蚀剂占占油田使用总量的油田使用总量的84%84%，药剂来源于全国，药剂来源于全国100100多个企业，其中多个企业，其中80%80%以上为乡镇企业或以上为乡镇企业或小型国营企业。大庆等小型国营企业。大庆等6 6个油田水处理剂的应用现状基本反映了我国油田水处理个油田水处理剂的应用现状基本反映了我国油田水处理剂的使用现状。下面表剂的使用现状。下面表1 1给出几个油田水处理剂的应用情况。给出几个油田水处理剂的应用情况。表表4 大庆等大庆等6各油田水处理剂的使用情况各油田水处理剂的使用情况 单位：单位：t油油 田田缓蚀剂缓蚀剂杀菌剂杀菌剂防垢剂防垢剂絮凝剂絮凝剂浮选剂浮选剂反相破乳剂反相破乳剂除氧剂除氧剂小计小计大大 庆庆82069060029800100280034810胜胜 利利52779807585902134314260中中 原原10663782142718824458辽辽 河河1873151180801891951大大 港港19159260510新新 疆疆28632512401261980总总 计计745227511605411001605315280057969污水的净化处理药剂：污水的净化处理药剂：絮凝剂、混凝剂、助凝剂、浮选剂等絮凝剂、混凝剂、助凝剂、浮选剂等注注水水化化学学品品 防膨用剂：防膨用剂：粘土稳定剂粘土稳定剂 滤料用剂：滤料用剂：除油剂、滤料清洗剂、助滤剂、除油剂、滤料清洗剂、助滤剂、膜阻垢剂等膜阻垢剂等 防垢药剂：防垢药剂：阻垢剂、阻垢缓蚀剂阻垢剂、阻垢缓蚀剂缓蚀药剂：缓蚀药剂：缓蚀剂、杀菌缓蚀剂缓蚀剂、杀菌缓蚀剂 杀菌药剂杀菌药剂 ：杀菌剂杀菌剂 其他用剂：其他用剂：除铁剂、除硫剂、除铁剂、除硫剂、pH调节剂、除氧剂等调节剂、除氧剂等3 3、注水化学品概况、注水化学品概况4、油气田常用絮凝剂应用概况、油气田常用絮凝剂应用概况类类 别别名名 称称特特 点点 无机絮凝剂无机絮凝剂聚合氯化铝（聚合氯化铝（PAC）、聚合硫酸铁）、聚合硫酸铁（PFS）、硫酸亚铁（）、硫酸亚铁（FeSO47H2O）聚合）聚合氯化铝铁（氯化铝铁（PAFC）、聚氯硫酸铁）、聚氯硫酸铁（PFCS）、聚合氯化硫酸铁铝（）、聚合氯化硫酸铁铝（PAFCS）絮凝能力强、矾花大、沉降快，絮凝能力强、矾花大、沉降快，适用范围广适用范围广原料来源广泛、制备原料来源广泛、制备工艺简单工艺简单 有机絮凝剂有机絮凝剂聚丙烯酰胺（聚丙烯酰胺（PAM）、聚二甲基二烯丙基）、聚二甲基二烯丙基氯化铵（氯化铵（PDM）具有廉价、无毒、高效、可生物具有廉价、无毒、高效、可生物降解、原料来源广降解、原料来源广 微生物絮凝剂微生物絮凝剂细菌、霉菌、放线菌、酵母菌、甘露聚糖、细菌、霉菌、放线菌、酵母菌、甘露聚糖、蛋白质，多肽、脂类及其复合物蛋白质，多肽、脂类及其复合物高效、安全、无毒，无二次污染、高效、安全、无毒，无二次污染、用途广泛、脱色效果特好，投放用途广泛、脱色效果特好，投放量相对少量相对少 对于不易沉降的悬浮物固体颗粒、少量的油，借助对于不易沉降的悬浮物固体颗粒、少量的油，借助絮凝剂絮凝剂对采出水中胶体粒对采出水中胶体粒子静电中和、吸附、架桥等作用使胶体粒子脱稳而发生絮凝沉降的化学方法是油田子静电中和、吸附、架桥等作用使胶体粒子脱稳而发生絮凝沉降的化学方法是油田缩短分离时间、提高分离效果的一个重要途径。缩短分离时间、提高分离效果的一个重要途径。表表5 油气田常用絮凝剂类别和名称油气田常用絮凝剂类别和名称 5、油气田常用防腐剂应用概况、油气田常用防腐剂应用概况注水供水管线腐蚀情况注水供水管线腐蚀情况侧侧面面图图截截面面图图 油田污水因其具有较高的矿化度、含有腐蚀性气体（油田污水因其具有较高的矿化度、含有腐蚀性气体（H2S、CO2、O2）和细菌）和细菌（SRB、TGB）等特点，一般具有较高的腐蚀性，造成污水集输管线、水处理设备、）等特点，一般具有较高的腐蚀性，造成污水集输管线、水处理设备、油水井及井下工具的腐蚀破坏。影响油田生产系统正常运行，造成环境污染油水井及井下工具的腐蚀破坏。影响油田生产系统正常运行，造成环境污染 。 延长油田双河和延长油田双河和4#联合站联合站现场挂片腐蚀情况现场挂片腐蚀情况试验时间：试验时间：6个月个月长庆油田某联合站室内长庆油田某联合站室内处理前后挂片腐蚀情况处理前后挂片腐蚀情况实验时间：实验时间：72h分分 类类举举 例例保护膜特征保护膜特征无机类无机类铬酸盐、亚硝酸盐、铬酸盐、亚硝酸盐、钼酸盐、钨酸盐等钼酸盐、钨酸盐等致密、膜较薄（致密、膜较薄（30300A）、）、与金属结合紧密与金属结合紧密有机类有机类环胺、酰胺类、硫醇类、环胺、酰胺类、硫醇类、含氮有机杂环化合物等含氮有机杂环化合物等等等在非清洁表面吸附性差在非清洁表面吸附性差表表6 常用缓蚀剂的分类常用缓蚀剂的分类油田污水处理系统一般防腐效果较好的油田污水处理系统一般防腐效果较好的缓蚀剂缓蚀剂来作为防腐措施。来作为防腐措施。 油田注水系统结垢是一个普遍存在的问题，结垢可发生在生产系统油田注水系统结垢是一个普遍存在的问题，结垢可发生在生产系统的多个部位或环节。特别是污水输送管线、污水处理设备和注水设备、管的多个部位或环节。特别是污水输送管线、污水处理设备和注水设备、管线结垢严重，会造成水流阻力增大、注水能耗增高，设备和管道局部腐蚀，线结垢严重，会造成水流阻力增大、注水能耗增高，设备和管道局部腐蚀，如果在注水地层和生产井内形成水垢，还会引起严重的地层伤害，可能导如果在注水地层和生产井内形成水垢，还会引起严重的地层伤害，可能导致油水井过早报废。致油水井过早报废。 目前最常用也是最有效的方法是采取化学的方法通过目前最常用也是最有效的方法是采取化学的方法通过投加阻垢剂投加阻垢剂来控来控制油田水的结垢。制油田水的结垢。 6、油气田常用防垢剂应用概况、油气田常用防垢剂应用概况类类 别别名名 称称阻垢类型阻垢类型无机无机磷酸盐磷酸盐磷酸三钠（磷酸三钠（Na3PO4）、焦磷酸四钠（）、焦磷酸四钠（Na4P2O7）三聚磷酸钠（三聚磷酸钠（Na5P3O10）、六偏磷酸钠（）、六偏磷酸钠（Na6P6O18）碳酸盐垢碳酸盐垢有机有机膦酸盐膦酸盐多元醇膦酸酯（多元醇膦酸酯（PAPE）、羟基乙叉二膦酸（）、羟基乙叉二膦酸（HEDP）、）、乙二胺四甲叉膦酸（乙二胺四甲叉膦酸（EDTMP）、）、碳酸盐垢碳酸盐垢聚合物类聚合物类聚丙烯酸（聚丙烯酸（PAA）、聚马来酸（）、聚马来酸（HPMA）、）、马来酸（酐）马来酸（酐）/苯乙烯磺酸二元共聚物、苯乙烯磺酸二元共聚物、马来酸（酐）马来酸（酐）/乙酸乙烯酯乙酸乙烯酯/丙烯酸三元共聚物丙烯酸三元共聚物钙、钡、锶的钙、钡、锶的碳酸盐、硫酸碳酸盐、硫酸盐铁垢、锌垢盐铁垢、锌垢天然天然高分子高分子葡萄糖酸钠、淀粉、纤维葡萄糖酸钠、淀粉、纤维素、单宁、磺化木质素、腐植酸钠和壳聚糖等素、单宁、磺化木质素、腐植酸钠和壳聚糖等碳酸盐、铁盐碳酸盐、铁盐和锌盐和锌盐新型绿色新型绿色阻垢剂阻垢剂聚天冬氨酸聚天冬氨酸(PASP) 聚环氧琥珀酸（聚环氧琥珀酸（PESA）、）、LGCL2碳酸、硫酸盐、碳酸、硫酸盐、磷酸盐和锌盐磷酸盐和锌盐表表4 常用防垢剂及类别及名称常用防垢剂及类别及名称7、油气田常用杀菌剂应用概况、油气田常用杀菌剂应用概况在适宜的环境条件下，大多数细菌都可以在油田污在适宜的环境条件下，大多数细菌都可以在油田污 水中生长繁殖，危害最水中生长繁殖，危害最大的是大的是硫酸还原菌（硫酸还原菌（SRB）、腐生菌（、腐生菌（TGB）和铁细菌（和铁细菌（FB）。易引起金属腐。易引起金属腐蚀、地层堵塞、化学剂变质等一系列问题。目前油田是通过蚀、地层堵塞、化学剂变质等一系列问题。目前油田是通过添加杀菌剂添加杀菌剂来进行来进行杀菌处理。杀菌处理。从目前油田所使用的杀菌剂及其效果看，阳离子和两性离子的季铵盐化合从目前油田所使用的杀菌剂及其效果看，阳离子和两性离子的季铵盐化合物具有能降低水的表面张力、剥离污泥、与其它化学药剂配伍增效，具有一剂物具有能降低水的表面张力、剥离污泥、与其它化学药剂配伍增效，具有一剂多能的特性，是目前油田广泛使用的杀菌剂之一。多能的特性，是目前油田广泛使用的杀菌剂之一。其代表为十二烷基二甲基苄其代表为十二烷基二甲基苄基氯化铵（俗称基氯化铵（俗称1227）。）。延长油田某联合站现场延长油田某联合站现场使用杀菌剂使用杀菌剂室内评价实验情况室内评价实验情况表表7 7 常见杀菌剂杀菌原理及其优缺点比较常见杀菌剂杀菌原理及其优缺点比较表表种种 类类杀菌原理杀菌原理优优 点点缺缺 点点氯及化合物氯及化合物在水中形成或电离次氯酸，在水中形成或电离次氯酸，具有有杀菌活性具有有杀菌活性应用广泛、高效、应用广泛、高效、价格低廉，操作价格低廉，操作方便方便环境污染，环境污染，对人有害对人有害溴溴电离出有杀菌活性电离出有杀菌活性的次溴酸根的次溴酸根高效、低毒，高效、低毒，适用范围广，适用范围广，杀菌活性高杀菌活性高价格高价格高季铵盐季铵盐改变原生膜的性质，改变原生膜的性质，使细菌不能正常活动，使细菌不能正常活动，药效持续时间长，药效持续时间长，表面活性强，表面活性强，使用方便使用方便易起泡，作用缓慢易起泡，作用缓慢醛类杀菌剂醛类杀菌剂能发生亲核加成反应，使蛋能发生亲核加成反应，使蛋白质变性或破坏酶活性白质变性或破坏酶活性杀菌效果好，尤杀菌效果好，尤其对硫酸盐还原其对硫酸盐还原菌菌刺激性大，对人体有害，刺激性大，对人体有害，使用操作不便使用操作不便异噻唑啉酮异噻唑啉酮通过断开细菌和藻类蛋白质通过断开细菌和藻类蛋白质的键而起杀生作用的的键而起杀生作用的加药量低、加药量低、易于降解易于降解酸性条件下效果差，酸性条件下效果差，价格高价格高在污水处理过程中，溶解氧是加剧腐蚀的主要因素之一，尤其在高矿化度的油田在污水处理过程中，溶解氧是加剧腐蚀的主要因素之一，尤其在高矿化度的油田污水处理系统中，常用污水处理系统中，常用除氧剂除氧剂来减少溶解氧含量，降低腐蚀。来减少溶解氧含量，降低腐蚀。目前油田所用的除氧剂有：目前油田所用的除氧剂有：二氧化硫、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、亚硫酸氢铵、联二氧化硫、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、亚硫酸氢铵、联氨氨注入水中铁含量过高，会加剧注水管线的腐蚀；降低阻垢剂的阻垢性能；注入水中铁含量过高，会加剧注水管线的腐蚀；降低阻垢剂的阻垢性能；Fe2+还还会与水中的会与水中的S2-结合产生结合产生FeS沉淀，堵塞地层。因此油田注水水质对铁离子有严格的沉淀，堵塞地层。因此油田注水水质对铁离子有严格的控制。油田一般采用的除铁方法为氧化沉淀法除铁，目前油田所用的控制。油田一般采用的除铁方法为氧化沉淀法除铁，目前油田所用的除铁剂除铁剂主要是主要是次氯酸钠，双氧水等氧化剂。次氯酸钠，双氧水等氧化剂。其他如其他如除硫剂、除硫剂、pH调节剂、除油剂、滤料清洗剂、助滤剂调节剂、除油剂、滤料清洗剂、助滤剂等其他药剂在注水中等其他药剂在注水中也有一定的应用。也有一定的应用。8 8、油气田其他化学品应用概况、油气田其他化学品应用概况 四、采出水处理工艺及化学品应用存在的问题四、采出水处理工艺及化学品应用存在的问题v 水源水质差，矿化度高或原油脱水系统效率低水源水质差，矿化度高或原油脱水系统效率低 导致原水含油量高；导致原水含油量高；v 滤罐过滤效果差，不按规定反冲洗；滤罐过滤效果差，不按规定反冲洗；v 站内不加药或少加药（达不到设计药量）；站内不加药或少加药（达不到设计药量）；v 注水井底污染严重；注水井底污染严重；v 管线污染；管线污染；v 现有设备的去除能力不高。现有设备的去除能力不高。1 1、一般工艺出水水质差的主要原因、一般工艺出水水质差的主要原因2 2、油田注水化学品应用存在的问题、油田注水化学品应用存在的问题v 注水化学品工业发展历史较短，基础薄弱，技术落后，注水化学品工业发展历史较短，基础薄弱，技术落后，整体水平不高；整体水平不高；v 注水化学品来源广泛、成分复杂、作用单一、适用性差，注水化学品来源广泛、成分复杂、作用单一、适用性差，而且各家产品质量参差不齐，部分厂家药品稳定性较差。而且各家产品质量参差不齐，部分厂家药品稳定性较差。v 油田采出水水质不稳定、处理技术落后、设备陈旧、工油田采出水水质不稳定、处理技术落后、设备陈旧、工艺简单，影响注水化学品的作用的发挥；艺简单，影响注水化学品的作用的发挥；v 不同注水化学品间不具有协同效应，配伍性较差。不同注水化学品间不具有协同效应，配伍性较差。 五、油田采出水处理新技术和新工艺五、油田采出水处理新技术和新工艺5.1 新型水力旋流技术新型水力旋流技术 美国德克萨斯州西部的美国德克萨斯州西部的Permian Basin 油田将油田将水力旋流器水力旋流器引入处理流引入处理流程，程， 替代传统的隔油与浮选单元，可以将硬度为替代传统的隔油与浮选单元，可以将硬度为2 000 mg/L、硫化物、硫化物为为500 mg/L、TDS 为为10000 mg/L、油质量浓度为、油质量浓度为200 mg/L 的采出水处的采出水处理为蒸汽锅炉用水。其工艺流程见图理为蒸汽锅炉用水。其工艺流程见图1。图图1 Permian Basin 油田采出水处理工艺流程油田采出水处理工艺流程5.2 磁过滤技术（磁过滤技术（CoMag ） 磁过滤技术磁过滤技术是利用外加磁场的磁粉增强絮凝作用以达到高效沉降和是利用外加磁场的磁粉增强絮凝作用以达到高效沉降和过滤目的的一种高效分离微粒和超微粒的技术工艺。磁粉与工作介质之间过滤目的的一种高效分离微粒和超微粒的技术工艺。磁粉与工作介质之间巨大的密度差使得絮体迅速下沉，并在此过程中磁性絮状物夹带着所有固巨大的密度差使得絮体迅速下沉，并在此过程中磁性絮状物夹带着所有固体颗粒迅速沉淀，包括残油和进入系统的污泥。体颗粒迅速沉淀，包括残油和进入系统的污泥。该技术具有较高的除油及该技术具有较高的除油及悬浮物效率悬浮物效率, ,可作为膜处理工艺的前端预处理技术可作为膜处理工艺的前端预处理技术, ,加以深人研究。加以深人研究。图图2 磁过滤技术原理图磁过滤技术原理图5.3 OPS处理技术处理技术 OPS(OilyWater Physicaly Process System)油田采出水处理油田采出水处理系统系统，是采用综合物理除油方法、结合加压溶气气浮除油，是采用综合物理除油方法、结合加压溶气气浮除油(悬浮悬浮物物)和聚结除油和聚结除油(机杂机杂)原理原理,采用物理方法，不加化学药剂。采用物理方法，不加化学药剂。该系该系统采用物理运动集聚破乳和除机杂原理，具有不加药的特点统采用物理运动集聚破乳和除机杂原理，具有不加药的特点, ,改变了目前除油系统对药剂的依赖。改变了目前除油系统对药剂的依赖。 图图3油田采出水处理系统工艺流程油田采出水处理系统工艺流程5.4 OPS +CoMag工艺工艺 将将OPSOPS和和CoMagCoMag技术结合在一起进行处理油田含油污水技术结合在一起进行处理油田含油污水，处理流程为处理流程为: :先不加药气浮除油，再通过磁粉吸附化学絮凝体，先不加药气浮除油，再通过磁粉吸附化学絮凝体，加速分离加速分离, ,实现水质净化。该工艺试运行成功，注水质量大大实现水质净化。该工艺试运行成功，注水质量大大提高，注水成本大大降低，其扩大性试验正在进行之中提高，注水成本大大降低，其扩大性试验正在进行之中 , ,工工艺流程见图艺流程见图4 4。图图4油田采出水油田采出水OPS和和CoMag处理系统工艺流程处理系统工艺流程油站来水油站来水2座座3000m3除油罐除油罐OPS装置装置外输泵外输泵CoMag技术处理工艺技术处理工艺外输泵外输泵注水站注水站缓冲罐缓冲罐5.5 超声波技术超声波技术 超声波超声波是一种机械波，它在介质中传播时，具有机是一种机械波，它在介质中传播时，具有机械作用、空化作用和热作用。超声波的强烈空化作用能械作用、空化作用和热作用。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。含油量降低，水质向有利于注水方向转化。 同时可将同时可将超声降解与其他降解技术超声降解与其他降解技术耦合，也具有很耦合，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。氧化、光催化降解或吸附等技术相结合。5.6 高级氧化技术高级氧化技术高级氧化技术（高级氧化技术（AOTs） 是通过产生羟基自由基是通过产生羟基自由基OH 而将污染物氧化降解的技术，主要有化学氧化、而将污染物氧化降解的技术，主要有化学氧化、臭氧氧化臭氧氧化技术、技术、光氧化、催化氧化和生物氧化等技术。光氧化、催化氧化和生物氧化等技术。 e-=电子h+=光生空穴E=能量( 3.2eV)=原子团hv=光子hvh+e-Ener gyh+e-Energ yO2-O2OHOH-oxidationredu ctionTiO2-particle图图17T Ti iO O2 2吸吸收收紫紫外外线线，产产生生自自由由基基作作用用过过程程示示意意图图1)TiO2粒子吸收了紫外线得到能量，释放出一个电子并留下一个“空穴”。2)电子发射出能量后回到原来的“空穴”位。出现氧化和还原的趋势，促使自由基形成。e-=电子h+=光生空穴E=能量( 3.2eV)=原子团hv=光子hvh+e-Ener gyh+e-Energ yO2-O2OHOH-oxidationredu ctionTiO2-particle图图17T Ti iO O2 2吸吸收收紫紫外外线线，产产生生自自由由基基作作用用过过程程示示意意图图1)TiO2粒子吸收了紫外线得到能量，释放出一个电子并留下一个“空穴”。2)电子发射出能量后回到原来的“空穴”位。出现氧化和还原的趋势，促使自由基形成。 利用紫外光波长为利用紫外光波长为254纳米的紫外灯，通过紫外线和二氧化钛发生化合反应，在水纳米的紫外灯，通过紫外线和二氧化钛发生化合反应，在水中形成光化学催化效应，产生高活性自由基，有效地打乱微生物的中形成光化学催化效应，产生高活性自由基，有效地打乱微生物的DNA分子，破坏细分子，破坏细胞再生能力，从而起到杀菌作用。胞再生能力，从而起到杀菌作用。 5.7 电化学技术电化学技术 电气浮法电气浮法是一种利用电化学方法去除水中的悬浮物、油类、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。它是将正负相有机物等有害杂质的废水处理单元操作技术。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、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。和电解气浮。 电化学技术运行成本低、效率高，不产生二次污染，设备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，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。是目前国内外研究较为活跃的领域。5.8 低溶解油生化去除技术低溶解油生化去除技术 物理、化学除油技术在油田污水处理中得到了广泛的应物理、化学除油技术在油田污水处理中得到了广泛的应用，也取得了较好的效果，但却难以去除低含量的溶解油。用，也取得了较好的效果，但却难以去除低含量的溶解油。针对这一难题，近几年来胜利油田开发了生物接触氧化除油针对这一难题，近几年来胜利油田开发了生物接触氧化除油技术并投入工业化应用，取得了很好的效果。主要流程为技术并投入工业化应用，取得了很好的效果。主要流程为: :预生化预生化 + +生化生化 + +金属膜精细过滤金属膜精细过滤。图图5油田采出水处理系统工艺流程油田采出水处理系统工艺流程油站来水油站来水缓冲罐缓冲罐气浮单元气浮单元沉降除氧沉降除氧外输泵外输泵注水站注水站生化处理生化处理精细过滤精细过滤 该工艺出水中含油量为痕迹、悬浮物固体含量平均值为该工艺出水中含油量为痕迹、悬浮物固体含量平均值为0.32mg/L、悬浮物粒径中值平均值为悬浮物粒径中值平均值为0.82m, 达到了特低渗透油田回注水的达到了特低渗透油田回注水的“5.1.1” ( 含油量含油量5mg/L、悬浮物固体含量、悬浮物固体含量1mg/L、悬浮物粒径中值、悬浮物粒径中值1m) 标准。标准。该工艺应用了先进的高效衡压浅层气浮技术和中空超滤膜技术。该工艺应用了先进的高效衡压浅层气浮技术和中空超滤膜技术。5.9 特低渗油田含硫污水回注处理技术特低渗油田含硫污水回注处理技术 目前特低渗油田污水回注应用较先进的是大庆油田，目前特低渗油田污水回注应用较先进的是大庆油田，其具体工艺如下：其具体工艺如下：来水来水除硫装置除硫装置衡压浅层气浮衡压浅层气浮海滤石过滤海滤石过滤双膨胀双膨胀精细过滤精细过滤中空超滤膜中空超滤膜出水。出水。5.10 膜分离技术膜分离技术 膜分离技术作为一种新型、高效的流体分离单元操作技术，膜分离技术作为一种新型、高效的流体分离单元操作技术， 由于具由于具有高效、低能耗和易操作等特点，一直是研究的热点，是油田采出水有有高效、低能耗和易操作等特点，一直是研究的热点，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。很多成功的工业化应用。原水罐过滤器膜组件反洗水罐原水从斜板罐来产水气瓶气囊图图6油田采出水超滤膜处理系统工艺流程油田采出水超滤膜处理系统工艺流程图图7 现场超滤膜处理装置现场超滤膜处理装置当前膜分离技术应用研究工作的重点应是：当前膜分离技术应用研究工作的重点应是： （1）研究分离膜的膜面特性与油田含油污水水质特研究分离膜的膜面特性与油田含油污水水质特性间关系，明确引起膜通量下降的原因和机理，寻求性间关系，明确引起膜通量下降的原因和机理，寻求解决膜通量下降的方法；解决膜通量下降的方法； （2）探索合适清洗周期，研究合适的清洗剂和合理探索合适清洗周期，研究合适的清洗剂和合理的清洗工艺；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