油田污水處理技術(shù)講座

1、.,安東研究院專家技術(shù)講座系列之六,.,主講人：王法軒,油田污水處理技術(shù),.,一、概述 二、油田開發(fā)對注水水質(zhì)的要求 三、油田污水處理工藝技術(shù) 四、油田污水化學處理劑 五、展望,主講內(nèi)容,.,一、概 述,根據(jù)有關(guān)資料報導，地球上的總儲水量為13.56億km3,其中：海洋占92.2%；陸地占7.8%；而淡水占僅0.64%。,.,油田污水包括：油田開發(fā)過程中的產(chǎn)出水；洗井水；油田鉆井、作業(yè)、機械冷卻、和設(shè)備場地清潔水等。匯集后統(tǒng)稱為油田污水。,一、概 述,.,為什么要進行油田污水處理：,一、對油田注水水源補充；,二、不污染環(huán)境；,三、為了對金屬設(shè)備和管道的腐蝕進行護。,一、概 述,.,二、油田開發(fā)

2、對注水水質(zhì)的要求,1、注水是對油田開發(fā)能量的補充,我國陸上油田有95%是依靠注水開發(fā)的。每個油田大體要經(jīng)歷一次采油、二次采油、三次采油開發(fā)階段。,.,由此看出，二、三次采油階段都要注水補充能量。因此注水是十分主要的問題。產(chǎn)出的污水必須進行處理，然后再回注到油層，這也是對水源需求的最大補充。,二、油田開發(fā)對注水水質(zhì)的要求,.,2、油層條件對水質(zhì)的要求,油層條件主要是指滲透率，也就是液體通過的能力。隨著新油田的發(fā)現(xiàn)，由于埋藏深度增加，低滲油藏的比例越來越大，這對注入水的水質(zhì)要求更高。因此對污水處理的質(zhì)量標準要求更加嚴格。,二、油田開發(fā)對注水水質(zhì)的要求,.,3、油田注入水質(zhì)標準（部頒標準）,二、油田

3、開發(fā)對注水水質(zhì)的要求,.,4、油田污水的成分,各油田的污水成分是不一樣的。為了使注入水質(zhì)達到石油企業(yè)的統(tǒng)一標準，油田污水必須經(jīng)過處理才能回注地下 。,二、油田開發(fā)對注水水質(zhì)的要求,.,三、油田污水處理工藝技術(shù),（一）油田污水的處理思路,我國油田污水處理工藝技術(shù)思路基本有兩種 ：,一種是將清水經(jīng)過濾除鐵后，單獨注入到油層， 再將油田污水單獨處理合格達標后，單獨注入到油層；,第二種是，將所有的清污水先混合后，經(jīng)過處理達標后回注油層。,目前基本上統(tǒng)一到第二種，這種工藝技術(shù)處理的污水和地層配伍性好，不傷害油層。使過敏反應(yīng)降低到最小程度。,.,（二）油田污水處理工藝技術(shù),油田污水處理工藝分四個階段： 除

4、油工藝階段 除機雜工藝階段 過濾工藝階段 殘渣處理工藝階段 通過上述四個階段的處理，加上離子調(diào)整平衡，使油田污水達到回注標準。,三、油田污水處理工藝技術(shù),.,（一）工藝流程簡介,1、重力式流程,自然（或斜板）除油混凝沉降壓力（或重力）過濾流程。,三、油田污水處理工藝技術(shù),圖1 重力式污水處理流程圖,.,2、壓力式流程,旋流（或立式除油缸）除油聚結(jié)分離壓力沉降壓力過濾流程。,圖2 壓力式污水處理流程圖,三、油田污水處理工藝技術(shù),.,3、浮選式流程,接受（溶氣浮選）除油射流浮選或誘導浮選過濾精濾流程。,三、油田污水處理工藝技術(shù),圖3 浮選式污水處理流程圖,.,（二）除油工藝階段,1、自然除油,三、

5、油田污水處理工藝技術(shù),1-進水管； 2-中心反應(yīng)管； 3-配水管； 4-集水管； 5-中心柱管； 6-出水管； 7-溢流管； 8-集油槽； 9-出油管； 10-排污管,圖4 自然除油罐結(jié)構(gòu)圖,.,2、斜板(斜管)除油罐,在油水分離設(shè)備中加斜板（或斜管），增加了分離設(shè)備的工作面積，縮小了分離高度，提高了油珠顆粒的去除效率。,含油污水在重力分離容器中的分離效率為：,式中： E油珠顆粒的分離效率；油珠顆粒的上浮速度； Q/A表面負荷率； Q處理流量； A處理設(shè)備水平工作面積。,三、油田污水處理工藝技術(shù),.,若除油設(shè)備的高度為H，油珠顆粒分離時間為t，則表面負荷率可表示為：,故：,三、油田污水處理工藝

6、技術(shù),.,1-進水管；2-中心反應(yīng)筒；3-配水管；4-集水管；5-中心柱管；6-出水管； 7-波紋斜板組；8-溢流管；9-集油槽；10-出油管；11-排污管,圖5 立式斜板除油罐結(jié)構(gòu),三、油田污水處理工藝技術(shù),.,3、氣浮除油(除懸浮物),原理：氣浮就是在含油污水中通入空氣 (或天然氣)并產(chǎn)生微細氣泡，使 油和懸浮物的微粒粘附在氣泡 上，從而達到除油和懸浮物的目 的。,三、油田污水處理工藝技術(shù),.,氣浮除油有以下三種裝置：,溶解氣浮裝置,圖6 溶解氣浮選裝置工藝示意圖,三、油田污水處理工藝技術(shù),.,（2）分散氣浮選裝置,圖7 旋轉(zhuǎn)型分散氣浮選裝置,三、油田污水處理工藝技術(shù),.,圖8 噴射型氣浮

7、選裝置,三、油田污水處理工藝技術(shù),.,4、旋流除油,原理：水力旋流器是利用油水密度差，在旋轉(zhuǎn)時受到不等的離心力，從而實現(xiàn)了油水分離。,三、油田污水處理工藝技術(shù),圖9 水力旋流器工作原理圖,.,（三）離子調(diào)整和混流沉降,離子調(diào)整,a.拿中原油田污水性質(zhì)為例,三、油田污水處理工藝技術(shù),.,b、離子調(diào)整的機理,在沉降罐進口加入復合堿，以“,”為,主要成分的離子調(diào)整劑，將有害離子得以平衡，并沉降下來加以回收，保持了注入水水質(zhì)的穩(wěn)定性。,三、油田污水處理工藝技術(shù),其一， 與 生成水 并除去水中的 ，生成沉淀 ； 其二，利用水中的氧O，將 氧化成 ，再與 生成沉淀 ； 其三， 與 反映生成 , 與多價金屬

8、離子生成硫化物沉淀； 其四，利用生成沉淀過程的卷集作用和 的殺菌作用，除掉SRB。,.,2、混凝沉降工藝,a.混凝沉降罐工藝結(jié)構(gòu),三、油田污水處理工藝技術(shù),c、加入絮凝劑,當PH值達到77.5時，絮凝體形成速度為3538秒，絮凝體的尺寸為23 mm。,.,收油,圖10 改造前斜板沉降罐結(jié)構(gòu)示意圖,進水,出水,三、油田污水處理工藝技術(shù),.,收油,進水,出水,圖11 改造后斜板沉降罐結(jié)構(gòu)示意圖,三、油田污水處理工藝技術(shù),.,b、應(yīng)用美國劍橋公司的技術(shù)，在加入絮凝劑的同時加入鐵粉,這樣既達到了快速絮凝又實現(xiàn)了快速沉降，使設(shè)備體積和占地面積大為縮小。,三、油田污水處理工藝技術(shù),.,CoMag 技術(shù),傳

9、統(tǒng)的化學絮凝/絮凝物 + 出色的沉降+ 高梯度磁分離 Conventional chemical coagulation/flocculation + superior sedimentation + High Gradient Magnetic Separation.,澄清池,.,（四）過濾,原理：經(jīng)過沉降的水體， 在壓力的作用下，通過700 mm厚左右的粒狀物質(zhì)濾床(通常由石英砂、無煙煤、磁鐵礦、鋁礬土等組成)，通過過濾的吸附絮凝、沉淀和截留作用，進一步去除水中的雜質(zhì)。,三、油田污水處理工藝技術(shù),.,圖12 壓力濾罐結(jié)構(gòu)圖,三、油田污水處理工藝技術(shù),.,（五）油田含油污泥處理,對污泥處理方

10、法有兩種：,壓擠法(板框壓濾機),圖13 板框壓濾機結(jié)構(gòu)圖,1-尾板(固定)； 2-壓榨濾板； 3-拉板機構(gòu)； 4-過濾板； 5-頭板(活動)； 6-傳動機構(gòu)； 7-壓緊裝置,三、油田污水處理工藝技術(shù),.,2. 離心法(轉(zhuǎn)筒式離心機),圖14 圓筒式離心脫水機結(jié)構(gòu)圖 1-軸承座；2-外殼；3-轉(zhuǎn)鼓；4-進料管；5-螺旋輸送器； 6-電動機；7-差速器；8-皮帶輪,三、油田污水處理工藝技術(shù),.,四、油田污水化學處理劑,1、緩蝕劑,用來防止或緩解金屬腐蝕的物質(zhì)稱為緩蝕劑。石油行業(yè)對腐蝕要求標準為0.076 mm/a。,緩蝕劑類型,a.氧化型緩蝕劑：加入此劑，使金屬表面生成一層 致密牢固的氧化膜或者

11、以金屬離子生成難溶的鹽。,b.沉淀型緩蝕劑：此劑加入后，生成致密的沉淀膜或 生成新的聚合物，覆蓋在金屬表面，這種膜的電阻 率大，抑制了金屬的腐蝕。,.,c.吸附型緩蝕劑(又稱有機緩蝕劑)：加入腐蝕介質(zhì)中極性基團吸附在金屬表面上，非極性基團則向外定向排列，形成憎水膜，使金屬與腐蝕介質(zhì)隔開，從而起到防腐作用。,四、油田污水化學處理劑,.,2、阻垢劑,油田污水系統(tǒng)形成的水垢有碳酸鈣、硫酸鈣、硫酸鋇等。油田常用的防垢劑有：,無機磷酸鹽類：防,的防垢劑有,磷酸三鈉 、 焦磷酸四鈉、 三聚磷酸鈉 、 六偏磷酸鈉,b.有機磷酸及其鹽：,氨基三甲叉磷酸 、 乙二胺四甲叉磷酸 、 羥基乙叉二磷酸鈉,c.聚合物,

12、聚丙烯酸 、 聚丙烯酰胺 、 聚馬來酸酐,四、油田污水化學處理劑,.,3、殺菌劑,油田常用的殺菌劑： 氧化性殺菌劑：氯、次氯酸鈉等； 非氧化性殺菌劑：季銨鹽、戊二醛等。,四、油田污水化學處理劑,.,4、混凝劑,混凝劑有凝聚劑和絮凝劑兩種： 凝聚劑：主要為無機陽離子聚合物，如聚合鋁、聚合鐵等凝聚劑，對PH值適應(yīng)的范圍廣，形成速度快、沉降快，投量少、凈化效果好，而且不受溫度影響。,四、油田污水化學處理劑,.,5、除氧劑： 油田使用的除氧劑多為亞硫酸鹽(,)。,四、油田污水化學處理劑,絮凝劑：此劑主要為有機非離子型和陰離子型的水溶性聚合物。如：聚丙烯酰胺、聚乙二醇、羧甲基淀粉、羧乙基纖維素等，它可以通過吸附作用，橋接在水中的固體顆粒表面，使其迅速聚結(jié)下沉。,.,五、展 望,油田污水處理工藝技術(shù)仍在制約著各油田的生產(chǎn)管理工作。,1、油田開發(fā)中后期，日產(chǎn)水量是日產(chǎn)油量的49倍，每天的污水 必須當天處理，否則無法繼續(xù)生產(chǎn)。 2、油田開發(fā)中后期是以水換油的采油階段，油田污水的回注量占每天總注入量的8090。 3、由于污水處理是24小時的連續(xù)生產(chǎn)運行，所以各油田建設(shè)的污水處理能力都有1/31/2的備用系數(shù)。,.,4、由于污水處理技術(shù)落后，造成注入水質(zhì)不合格，不配伍，