2022年油田含油污水处理技术研究报告与进展.docx
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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用第 1 章 概论1.1 油田含油污水的来源及处理现状随着油田的不断开采,采油技术不断进展,先后经受了一次、二次、三次 采油;一次采油靠自然能量为动力;二次采油以人工注水方式来保持地层压 力;三次采油是通过转变注入水的特性来提高采油率;目前油田主要进行二 次、三次采油;我国多数油田已进入石油开采中后期,使用注水方法开采原油,原油含水率逐年上升,油田含水率高达80%,甚至 90%,含油污水的处理是油田面临的严峻问题;从地下采出的含水原油称“ 采出液” ,经脱水分别出 来的水称为“ 油田采出水” ,也称“ 油田污水” ;由此
2、可见,在油田生产过程 中,油田含油污水主要来源于原油脱水站,其次是各种原油储罐的罐底水、将 含盐量较高的原油用清水洗盐后的污水、进入污水处理站的洗井废水等 1;由于 油田含油污水处理后主要用于回注,处理的主要目标污染物为油类物质和悬浮 物;油田采出水如未进行处理就回注,就由于污水与注水层的不配伍性而生成 的新沉淀物很简洁堵塞注水层的微小裂缝和缝隙,从而导致注水层渗透率下降,进而降低污水回注的速度2;因此为提高注水效率,延长注水井寿命,削减投资,降低成本,在回注前必需对油田采出水进行处理;去除油类物质的过程 中,悬浮物能得到不同程度的去除,因此在油田含油污水的处理中,油水分别 技术和过滤技术构成
3、常规处理流程的主体,同时辅以防垢、缓蚀、杀菌等化学 处理措施,来满意当污水含油量在 1000mg/l 以下、悬浮固体在 300mg/l 左右 时,处理后水能达到中、高渗透率油层所需的注水水质要求 3;1.2 水质标准简介1.2.1 净化污水回注水质标准1.2.1.1 注水水质基本要求 注水水质必需依据注入层物性指标进行优选确定;通常要求:在运行条件 下注入水不应结垢;注入水对水处理设备、注水设备和输水管线腐蚀性要小;注入水不应携带超标悬浮物,有机污泥和油;注入水注入油层后不使粘土发生 膨胀和移动 , 与油层流体配伍性良好;假如油田含油污水与其它供应谁混注时,名师归纳总结 - - - - - -
4、 -第 1 页,共 29 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用必需具备完全的可能性,否就必需进行必要的处理改性后方可混注;考虑到油 藏孔隙结构和喉道直径,要严格限制水中固体颗粒的粒径;1.2.1.2注水水质标准 由于各油田或区块油藏孔隙结构和喉道直径不同,相应的渗透率也不同,因此注水水质标准也不相同,目前全国主要油田都制订了本油田的注水水质标 准,尽管各油田标准差异较大,但都要符合注水水质基本要求;现将石油自然气行业标准碎屑岩油藏注水水质举荐指标SY/T5329-94 水质主控指标标示于表 1;由于净化水主要用于回注油层,所以污水处理工艺必需设法使净化
5、水 达到有关注水水质标准 4;表 1-1 举荐水质主要掌握指标注悬浮固颗油的质腐生菌硫 酸 盐滤溶解氧总铁质平均 腐游离二硫化物层体粒量/仍 原 菌膜质量浓量浓度蚀率氧化碳质量浓渗质量浓直浓度个mL/系度/mgmm 质量浓度透度径/mg-1)个mL数/mgL-1)a-1)度/mg率/mg/ L-1)102 -1)ML-1) 0.05 0.076/水温较高,通常可达 60以上;2矿化度较高,一般几千至几万 mg/l;3含有大量的细菌,特殊是SRB硫酸盐仍原菌 ,TGB腐生菌 ;4表面张力大,残存有化学药剂及其它的杂质;采出水的污染是由于其中含有可溶性的盐类和重金属、悬浮的或乳化的原 油、固体颗粒
6、、硫化氢,有些油田的采出水中甚至会含有微量的自然放射性物 质;除了以上这些自然的杂质外,仍含有一些用来转变采出水性质的化学添加 剂,以及注入地层的酸类、除氧剂、表面活性剂、润滑剂、杀菌剂、防垢剂 等;由于采油污水成分复杂、石油组分的毒性、各种难降解化学药剂的加入以 及高温高矿化度的特点,单独使用常规处理工艺很难使采出水达到排放标准,特殊是 COD和石油类指标;因此,油田采出水始终被认为是一种处理难度较高的工业污水;油田采出水中COD主要由油的奉献和有机化学药剂的奉献构成;对于新奇采出水,即便含油量很少,COD仍有 150200mg/l;要去除污水中的油,一般采纳浮选、过滤等流程,挑选合适的药剂
7、是高效除油的关键;对于溶解性的化学药剂,挑选生化处理是最经济的手段;1.4 污水处理的原就1综合考虑环境效益、经济效益和社会效益;2全面规划 ,清污分流 ,合理布局 ,尽量减小污水负荷 ,降低投资和运行费用;名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 29 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理仅限学习使用,3采纳先进、成熟、易治理、易操作的处理工艺,并具有良好的自控水平经深度处理的污水作到高水高用、中水中用、低水低用 济效益比;,以达到良好的环境、经4污水处理设施应与四周环境及景观达到和谐一样;5充分考虑当地冬季气温较为冰冷这一问题以保证冬季处理系统的正
8、常运 行和处理成效;1.5 国内油田含油污水处理面临的问题我国已有很多油田进入石油开采中后期,采出液含水率不断上升 ,含油污水量增大 ,同时各油田为确保原油产量 ,不断开发新油藏 ,大力进展驱油技术 ,使得油田 含油污水处理面临新的处理问题;1.5.1 聚合物驱采废水通过转变注水性质的聚合物驱三次采油技术已在大庆、大港、成功、玉门 等油田开头使用; ,越来越多的聚丙烯酞胺 APM 会随采出水带出;大庆油田有 些采油厂采出液中 APM 浓度已经达 500mg/l以上;采出水处理是采油后的后续作 业,特殊是对聚合物驱油污水的处理,直接关系到该技术的推广应用;由于聚 合物驱采出水中含有大量的聚丙烯酞
9、胺,使含油污水粘度增大、乳化油更加稳定,造成油水分别困难处理难度比水驱采出水大得多5,现场传统沉降过滤处理工艺已不能满意生产需要,显现设备处理量降低,污水沉降时间过长,出水水 质恶化等现象,急需讨论适合处理聚合物驱含油污水的设备和工艺;聚合物对传统沉降过滤处理工艺有很大影响,聚合物对油水分别的作用一 为增加污水粘度,减小上升速度,增加油水界面的水膜强度,延长油珠聚并时 间,不利于油水分别;另外聚合物能促进油珠间的聚并,使小油珠变成大油 珠,有助于油水分别;当聚合物浓度较低时,聚并作用大于粘度影响,聚合物 有助于油水分别;油珠粒径小是聚合物驱含油污水油水分别难于水驱含油污水 的主要缘由,因此传统
10、工艺处理聚合物驱含油污水的关键是强化油珠聚并,缩 短沉降时间;1.5.2 蒸汽驱稠油废水在稠油区 ,通过向地层注入高压蒸汽降低原油粘度, 使稠油得以开采;国内油田已开头动用稠油储量 ,使得蒸气驱稠油废水量大幅度增加;稠油废水一般在处理后回用于热采锅炉 ,故净化后水质应满意热采锅炉给水水质标准 , 见表 1-3 6表 1-3 热采锅炉给水水质标准 SY0027 1994 mg L- 1 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 29 页精选学习资料 - - - - - - - - - 溶解氧总硬度二氧化硅总铁个人资料整理仅限学习使用含油量悬浮固体总碱度PH值矿化度0.05 0.1
11、50 0.05 2 2000 7.5 11 7000 2 稠油废水含油量较高 , 在 1000mg/ L 以上, 温度在 70以上 , 且稠油比重与水特别接近 0. 95 , 在处理中稠油的去除是主要难题7, 另外稠油废水处理后回用应达到严格的热采锅炉给水水质标准, 而现有油田污水处理工艺对硬度、二氧化硅等几项污染物的去除几乎没有作用;1.5.3 低渗透油田含油污水 在我国低渗透油田的石油储备约占全国已知石油储量的 50%,低渗透油田的开采规模不断扩大;在低渗透油田开发中,为了不堵塞地层 ,保持低渗透油藏的渗透性 ,各油田针对详细情形制定了严格的注水标准 ,以大庆、辽河和成功油田为 例,要求注
12、水的滤膜系数 MF 25, 水中颗粒固体直径 0. 5m 8 ; 低渗透油田 注水一般用清水 , 所产生的污水经处理后或排放或作为注水补充水 , 在作为注水 补充水时 , 油田现用常规处理技术是很难满意上述水质要求的;1.5.4 小断块油田废水国内一般把年产才能低于 10 10 4t/ a的断块油田称为小断块油田【9】;华北、成功、江苏等油田从 20 世纪 90 岁月开头新开发的油田多为小断块油田;对于 小断块油田产生的含油污水 , 由于油田断块小而分散、各断块污水水质不同 , 给 集中处理带来困难;同时集中处理后又不能完全回注;因此 , 对小断块油田含油污水宜分散处理及回注, 而现有常规处理
13、流程很难小型化;1.5.5 油田含油污泥处理 油田含油污泥主要来自油田各种油、水储罐底泥以及固液分别设备 , 具有含油量高、重质油组分高、粘度大、颗粒细、脱水难等特点, 一般油田联合站产生的含油污泥含油在 10% 以上 , 具有回收价值;油田含油污泥的产生量一般为原油产量的 0. 5% 1% , 但油田采出水量增加使得污泥量增加 , 目前我国每年产生近百万吨的油田含油污泥 10;对含油污泥的处理已引起重视 分别回收利用等方面的讨论及实践, 国内各油田进行了固化处理、焚烧以及固液 11, 尚无成熟工艺;由于国内油田含油污泥含水率在 70% 95% 之间 , 给污泥的排放及处理带来困难 , 含油污
14、泥处理必需将排泥、处理与水处理工艺进行有机结合, 才能有效地解决问题;名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 29 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用1.5.6 油田含油污水的排放处理由于油田含油污水集中处理量的增大、某些油层不宜进行污水回注等多种缘由 , 油田含油污水尚无法完全回注地层, 其外排量正逐年增加; 1995 年 1997名师归纳总结 年外排量分别为 2688 万 t, 2699 万 t, 3595 万 t, 外排水的达标率仅为50% , 主要第 6 页,共 29 页表现在外排水CODcr 严峻偏高 , 特殊是对于稠油废水
15、、聚合物采出水、高含盐采出水 , 其达标排放率更低12;- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用第 2 章 油田污水处理技术的讨论2.1 污水处理方法2.1.1 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别、离心分别、过滤、粗粒化、膜分别和蒸发等方法;重力分别技术,依靠油水比重差进行重力分别是油田废水治理的关键;从 油水分别的试验结果看,沉淀时间越长,从水中分别浮油的成效越好;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;离心分别是使装有废水的容
16、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;质量大的受到较大离心力作用被甩向外侧,质量小的就停留在内侧,各自通过不同的出口排出,达到分别污染物的目的;含油废水经离心分别后,油集中在中心部位,而废水就集中在靠外侧的器壁 上;依据离心力产生的方式,离心分别可分为水力旋流分别器和离心机;其中 水力旋流器,由于具有体积小、重量轻、分别性能好、运行安全牢靠等优点,而备受重视;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 得了良好的成效;Vortoil 水力旋流器,在油田污水处理上取粗粒化,是指含油废水通过一个装有粗粒化材料的设备时,
17、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;过滤器有压力式和重力式两种,目前我国油田普遍采纳的是压力式,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;近年来,随着纤维材料的进展,以纤维材料为滤料进展起来的深床高精度纤维球过滤 器,因其具有纤维细密、过滤时可形成上大下小的抱负滤料间隙分布、纳污能 力大、反洗滤料不流失等优点,进展快速;膜分别技术被认为是 “ 21世纪的水处理技术 ”,是一大类技术的总称;主要 包括微滤、超滤、纳滤和反渗透等几类;这些膜分别产品均是利
18、用特殊制造的 多孔材料的拦截才能,以物理截留的方式去除水中肯定颗粒大小的杂质;特殊是超滤,己经在除油的相关讨论中取得了 应用阶段;定的进展,逐步从试验室走向实际名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 29 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用Humphery 等 13 人采纳 Membralox 陶瓷膜进行了陆上和海上采油平台的采 出水处理讨论,经过适当的预处理后取得了较好的成效,悬浮物含量由 73290mg/l 降低到 1mg/l 以下,油含量由 8583mg/l 降低到 5mg/l 以下; Simms 等 人采纳高分子膜和 Memb
19、ralox 陶瓷膜对加拿大西部的重油采出水进行了处理,悬浮物含量由 1502290mg/l 降低到 1mg/l 以下,油含量由 1251640mg/l 降低到 20mg/l 以下;美国在1991 前后讨论了一种陶瓷超滤膜处理采出水用于油田回注,在美国路易斯安那、墨西哥湾的海上和陆上油田进行了小规模生产实 验;采出水先进行投加化学药剂和沉降分别常规处理后,出水含油为 27583mg/l,经过超滤处理后降为10mg/l 以下;美国加利福尼亚的德克萨斯砂道油田位于萨里纳斯谷,气候干旱,特殊是近几年来地下水位降到临界点,因此讨论打算向地下水注入高质量的水以补充水源的不足,试验以砂道油田采出水作为水源,
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