国内油田含油污水处理现状与展望.pdf

第1 1 期一5 5 一国内油田含油污水处理现状与展望罗彩龙，朱琴(西南石油大学石油工程学院，四川成都6 1 0 5 0 0)【摘要 介绍了国内油田含油污水处理的现状及存在的问题，对油田污水深度处理技术的发展进行了展望。关键词 油田采出水；污水处理；现状与展望l 国内油田含油污水来源、水质及处理现状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8 0，甚至9 0，含油污水的处理是油田面临的严重问题。油田含油污水是伴随原油采出后，经原油脱水分离而来，主要来源为原油脱水站，其次是各种原油储罐的罐底水、清洗含盐量较高的原油后的污水以及进入污水处理站的洗井废水等等。由于需处理的含油污水来自不同的地层、不同的生产工艺，因此水质比较复杂。一般含有石油类、固体悬浮物、分散油及悬浮油、化学药剂等多种成分与注水层不相溶的化学组成，见表1 油田采出水的特征【l 一】。油田采出水如未进行处理就同注，则由于污水与注水层的不配伍性而生成的新沉淀物很容易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。因此为提高注水效率，延长注水井寿命，减少投资，降低成本，在回注前必须对油田采出水进行处理。目前对采出水的处理主要采用除油段加过滤段的工艺模式。除油段主要采用以下方法去除油污：(1)物理法：采用重力分离去除浮油，自然沉降一混凝沉降一过滤一出水；(2)化学法：去除分散油；(3)气浮法：去除污水中颗粒，粒径为0 2 5 2 5 u m 的乳化油和分散油以及悬浮颗粒，含油污水一气浮装置一过滤一出水；(4)旋流分离技术：去除浮油(将密度较小的油滴从水中分离出去)，含油污水一旋流分离器一过滤一出水。由于上述方法各有其局限性，在实际应用中通常是两三种方法联合使用，使出水水质达到排放标准(表2 为油田污水主要处理方法比较)。表1 油田采出水的特征指标特征危害含油量含油量高，一般在1 0 0 0 m g L 以上回注堵塞地层，外排造成污染悬浮物悬浮物含母高，颗粒小，沉降缓慢容易造成地层堵塞矿化度矿化度高，一般在1 0 0 0 m g L 以上，最高叮达1 4 0 0 0 0 m g L加速腐蚀，给废水牛化处理造成困难结垢离子含油c a”、M 矿、H C 0 3、B a 2+、C r 2+等容易在管道、容器中结垢有机物含油原油及采油过程中的各种化学药剂、C O D 等有利于生物繁殖，造成腐蚀和堵塞微生物常见的订铁细菌、腐生菌、硫酸盐还原菌等容易腐蚀管线、堵塞地层2 含油污水处理面临的问题我国大多数油田开采年份长久，随着油田开发的深入，原油含水率逐年上升，含油污水量大，处理量多。油田为了确保原油产量，实现可持续发展，大力推广新技术驱油，又给油田污水处理带来了新问题。对大量含油污水做经济、高效的净化处理，使之达到回注或外排的要求，是油田可持续发展的关键。2 1 聚合物驱采废水通过改变注水性质的聚合物驱采油技术已在大庆、大港、胜利、玉门等油田使用。聚合物驱由于高分子聚丙烯酰胺的存在，使得含油污水粘度增大，乳化油更加稳定，造成油水分离困难，如大庆油田中聚合物的浓度最高达4 0 0 5 0 0 m g L，作者简介：罗彩龙(1 9 8 卜)，男。四川什邡人。西南石油大学2 0 0 7 级石油工程专业在读本科生。万方数据一5 6 一一节能减排2 0 1 0-年第1 3 I 石油与化工设备表2 油田污水处理主要方法比较方法名称适用范围去除粒径啪主要优缺点重力分离法浮油及分散油 6 0效果稳定，运行费用低，处理量大；占地面积大粗粒化法分散油及乳化油 l O设备小，操作简便；易堵，有表面活性剂时效果差过滤法分散油及乳化油 1 0水质好，投资少，无浮渣；虑床要反复冲洗吸附法溶解油 1 0效果好，工艺成熟；占地大，药剂川量大，有浮渣膜分离法乳化油及溶解油 l O效果好：、占地大，药剂J 3 量大，污泥难处理电解法乳化油 1 0效率高；耗电量大，装置复杂，有氢气产生，易爆超声波法分散油及乳化油 1 0分离效果好：装置价格高，难于大规模处理生物法溶解油 1 0处理效果好，无二次污染，费用低；占地大粘度达0 8 1 2 M P a-s，三元复合驱不仅含有聚丙烯酰胺，还含有碱和表面活性剂，泡沫驱在三元复合驱的基础上加入天然气，使水的性质更加复杂 3】。根据聚合物驱采同注水质的要求，在处理过程中应将污水中的聚合物、表面活性剂等物质予以保留，这使得除油变得异常困难。2 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，使得稠油便于开采。国内油田已开始动用稠油储量，使得蒸汽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，故净化后水质应满足热采锅炉给水水质标准，见表3【4】。表3 热采锅炉给水水质标准(S Y 0 0 2 7-1 9 9 4)m g L-1I溶解氧总硬度二氧化硅总铁悬浮固体总咸度p H 值矿化度含油量l o 0 50 15 0O 0 522 0 0 07 5 儿7 0 0 02稠油废水含油量较高，在1 0 0 0 m g L 以上，温度在7 0 以上，且稠油比重与水非常接近(耋0 9 5)，稠油的去除是主要难题【5】。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、S O：等项污染物的去除几乎没有作用。2 3 低渗透油田含油污水我国低渗透油田的石油储备约占全国已知石油储量的5 0，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，保持低渗油藏的渗透性，各油田针对具体情况制定了严格的注水标准，以大庆、辽河和胜利油田为例，要求注水的滤膜系数M F 耋2 5，水中颗粒固体直径 o 5 p m【6】。低渗透油田注水一般用清水，产生的污水经处理后，排放掉或作为注水补充水。在作为注水补充水时，油田现用常规处理技术很难满足上述水质要求。随着注入水水质标准的提高，污水处理的要求也越来越高。近年来，虽然各油田在提高装置的效率以及改善工艺流程上取得一定进步，但油田含油污水常规处理技术已不能满足油田发展的需要，迫切需要油田地面工程技术人员研究和开发技术先进、低污染、低成本、易操作、高效的污水处理新工艺和新设备。近年来，污水处理技术的发展主要体现在高效油水分离技术、精细过滤技术和膜分离技术、生物处理技术、高效新型设备以及油田用处理药剂的选择等。这些技术与装置的成功开发，对提高含油污水的处理效率、改进设备的处理性能以及实现处理设备功能的一体化都大有裨益。油田采油污水处理技术工艺的特点和重要标志是将水力旋流器引入流程，替代传统的隔油与万方数据第1 1 期罗彩龙等国内油田含油污水处理现状与展望一5 7 一浮油单元。可将硬度2 0 0 0m g L、硫化物5 0 0m g L、总溶固(T D S)1 0 0 0 0m p d L，含油量2 0 0m g L的采油污水转化为蒸汽锅炉用水。国内各油田常用的破乳剂、混凝剂多为无机铝盐，有机聚合物药剂也得到广泛应用，并且无机型与有机型絮凝剂作用；复合或复配絮凝剂在处理含油量大、乳化稳定性较高的含油废水等方面，都有其独特的优势，是重点发展方向。膜处理采用污水能达到最严格的出水水质标准，是今后最具发展潜力的处理方法，开发膜通量大、膜性能好、抗污染的材料是当前急需解决的课题；将膜技术和聚结技术结合起来，开发出具有物理性破乳功能的材料，既能解决膜的污染所造成的诸多问题，还能减少目前的多单元处理模式7 1。4 国外油田含油污水处理技术借鉴和吸收国外先进的工艺技术、方法与经验，对促进我国含油污水处理技术的发展，具有重要意义。4 1 新型的旋流分离器：该分离器能实现油一水一固三相的分离。与除油和除砂旋流器相比，该三相旋流器具有体积小、效率高、投资和操作费用较低等特点，是一种集除油和除砂为一体的新型分离设备，适用于海上和陆上油田采油污水的处理。4 2 净化采油污水的装置：该设备是密闭式的浮选设备，分为4 个浮选室，每个浮选室都装有一个能使气体分布为1 0 0 1 0 0 0 p m 的气体分布管，下层为清水，上层的浮油收集于储油箱，浮选气体采用油田伴生的天然气。该装置可使费用降低。4 3 轻型水处理装置(L W T U)：该装置无活动部件，维护量小，化学药剂成本低。在达到同等纯度的情况下，油一水分离的成本降低了5 0。新处理技术对化学添加剂的依赖程度小，能够从分离的流体中回油，分离剂町以再利用，该装置不仅满足陆上水处理要求，还能满足海上水排放的要求。4 4 新一代油水分离技术T O R R M：T O R R M(T o t a lo i lR e m c d i a t i o na n dR e c o v e r y)，系统基于过滤、聚结和重力分离过程。将这些过程合并成一个，从而形成一种自洁式污水过滤体系。该体系完全实现自动化操作，并且不需要加入化学添加剂来破乳，可在完全饱和油时继续吸收微小乳状液，不产生废液。它的自洁式系统分离和维修成本较低。5 结束语我国油田目前大多在主力边缘区进行滚动开发，且开发周期短，原有污水处理设施已不再适用，需要研发能够灵活移动的含油污水处理设备，实现污水处理就地达标、回注，保护环境，提高设备利用率，减少重复建设投资，降低油田的生产和运行成本。国外对油田污水处理技术注重强化传统含油污水处理设备的能效研究及多功能一体化的高效污水处理设备的开发，如高效的油水分离器、过滤器及新型的水力旋流器等的应用，均根据生产中的实际需要，达到高效、简便、快捷、适用的目的。综合对比国内国外含油污水处理技术，国内油田应借鉴国外油田污水处理技术，加强与国外的技术合作，研发处理能力大、精度高、成本低、工艺简单的设备，向高新技术领域方向发展。参考文献【l】王振波，李发永油田采出水处理技术现状及展望【J】油气f f l 环境保护，2 0 0 1，1 1(1)【2】邓秀英油田采出水处理技术综述 J】工业用水与废水，1 9 9 9，3 0(2)【3】马自俊，史利军聚合物驱采出水的分析及利用研究叨油化学，1 9 9 7，1 4(3)：2 4 3 2 4 7【4】孙绳昆，宋英男稠油废水处理回用于热采锅炉用水【J】中国给水排水，2 0 0 0，1 6(I O)：5 2 5 4 5】陈雷，祁佩时等稠油废水深度处理的实验研究 J】中国给水排水，1 9 9 8，1 4(5)：1 9 2 1【6】董径武，张志超，潘恒明大庆龙虎泡油田低渗透油层伤害机理研究【J】西安石油学院学报，1 9 9 9，1 4(2)：1 5 1 8【7】王地举油田采出水处理现状及新技术应用 J】江汉石油学院学报，2 0 0 4(增刊)溆藕骞麟；渤l 瓣薅|铥西嚣瓣韵戤i i：燃溺鬻鎏懑万方数据国内油田含油污水处理现状与展望国内油田含油污水处理现状与展望作者：罗彩龙，朱琴作者单位：西南石油大学石油工程学院,四川,成都,610500刊名：石油和化工设备英文刊名：PETRO&CHEMICAL EQUIPMENT年，卷(期)：2010,13(11)参考文献(7条)参考文献(7条)1.王振波;李发永 油田采出水处理技术现状及展望期刊论文-油气川环境保护 2001(01)2.邓秀英 油田采出水处理技术综述 1999(02)3.马自俊;史利军 聚合物驱采出水的分析及利用研究 1997(03)4.孙绳昆;宋英男 稠油废水处理回用于热采锅炉用水期刊论文-中国给水排水 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