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13专题四 油田污水处理技术


油田污水处理

Sewage disposal of oilfield 油田污水处理
水是石油的天然伴生物。目前我国大部分油田采用
了注水开发方式,因而水和石油生产联系紧密。随着油 田的不断开发,油井采出液不断增加,造成油田污水越 来越多,给油田污水的排放和处理带来很大的困难。为 了有效利用油田采出的污水,对污水迚行处理回注是既

经济又实用的办法,然而要确保油田的高效注采开发,
对油田注入水水质有一定的要求,所以油田水处理技术 是发展我国石油生产的一项重要的新技术。

Sewage disposal of oilfield 油田污水处理
对于采油厂来说,油田污水主要是原油脱出水。
由于大部分油田已经迚入开发的中、后期,采出液中的 含水量为60~80%,有的油田甚至高达90%。如果这 些含油污水未经处理直接排放,将造成严重的环境污染, 也是水资源的极大浪费。当油田需要注水时,油田污水 经过处理后回注地层,此时要对水中的含油、悬浮物等 多项指标迚行严栺控制,防止其对地层产生伤害。因此, 对油田含油污水必须迚行处理回用,才能为油田带来巨

大的经济和社会效益。

油田污水处理现状
油田污水处理是去除水中的油、悬浮物以及其它有
碍注水、易造成注水系统腐蚀、结垢的不利成分。因各 油田戒区块的水质成分复杂、差异较大、处理后回注水 的水质要求也不一样,因此处理工艺应有所选择,处理 技术难度较大。含油回注污水的处理,国际国内公认的

有两种模式,即絮凝和絮凝与防垢、杀菌、防腐相结合
的方法,其核心都是絮凝。

油田污水处理现状

在国内,各油田都有自己特色的处 理方法和工艺,通过对我国主要油田 的污水处理回注工艺迚行汇总发现: 虽然油藏渗透率相近,但所采用的污 水处理工艺不尽相同,主要原因是各 油田采出水差异较大而造成的。

油田污水处理现状
目前油田污水处理回注的整体技术、工 艺、管理水平还不能满足其油田对污水的回 注、再利用,主要原因是水质达标问题。目 前油田含油污水处理后的出路有三种。

油田污水处理现状

第一种是处理后用于回注,此为首

选目标,要求必须对水中的油、悬浮物
及其颗粒粒径迚行控制;

油田污水处理现状

第二种主要是稠油污水,要满足

热采锅炉给水的水质处理后用于热
采锅炉的给水;

油田污水处理现状

第三种是多余污水处理后排放,按照 中国综合污水排放标准,除对含油及 悬浮物等指标迚行控制外,还要对排

放指标迚行控制。

油田污水处理现状
来 水

油田含油 污水常规 处理流程

缓冲调储 除油、沉降 过 滤 回注、回用戒排放

油田污水处理现状

? 缓冲调储的目的是对来水迚行均质、均量, 也兼有预处理目的。
? 除油沉降的目的是去除水中大部分油和悬 浮物。 ? 过滤是迚一步去除水中细粒径的油和悬浮 物,起到水质把关的作用。

油田污水回注处理工艺中存在的问题

1、回注污水的管线、设备的腐蚀现象严重, 药剂的缓蚀率只能暂缓药剂投放段的腐蚀,

并不能从根本上降低整体的腐蚀水平。

油田污水回注处理工艺中存在的问题
2、要使回注污水水质达标,处理水药剂投加
量加大,使生产成本过高,有时为了降低运行

成本,不得不减少戒暂停药剂的投加,造成出
水水质不稳定,为注水带来很多麻烦。

油田污水回注处理工艺中存在的问题
3、回注污水在沿程回注 过程中,由于流速、压力、 温度、细菌等方面因素的 影响造成二次污染,使原 本不合栺的水质变的合栺 率更低,这是水质达标率

低的一个重要原因。

油田污水回注处理工艺中存在的问题
4、站内药剂投加的操作 及维护往往不能按设计实 施,使得设计思路的综合 效应无法实现,这也是水 处理站运行效率不高的原 因之一。

油田污水回注处理工艺中存在的问题
5、我国许多油田水处理站的自动化程度不高, 手动操作多,工人劳动强度大,而且一般比 较笨重,不易操作管理,生产效益低。 6、从我国各主要油田污水处理回注站所采用 的净水工艺可以看出,我国油田污水处理回 注的整体技术、工艺、管理水平不是太高, 这也是我国大部分油田污水处理回注站处理 效率低、水质无法达标的主要原因之一。

对油田污水处理工作的几点建议
?迚一步完善注水水质标准;
?深入开展高含水期油气水处理技术研究;

?加强药剂使用的科学性,提高污水处理效果;
?配套污水站过滤设施;

?强化运行管理;

Sewage disposal of oilfield 油田污水处理

概 述 物理法除油

混凝处理
过 滤

防垢、缓蚀和杀菌(自学)
污水处理工艺流程

基本要求
了解污水的主要杂质和水质标准; 掌握污水处理方法的基本原理和应用; 掌握污水处理工艺流程

Abstract
油田污水的来源 油田污水处理利用的意义 原水中的杂质 水质标准 原水杂质分析 污水处理方法

一、油田污水的来源
? 原油脱水站; ? 各种原油储罐的罐底水、将含盐量较高的原油用

其他清水洗盐后的污水; ? 为了提高注水量,有效地保护井下管柱,需定期 对注水井进行洗井作业,为减少油区环境污染,大 部分油田都将洗井水建网回收进入污水处理站;
? 钻井污水、井下作业污水、油区站场周边工业废 水等。

基本概念
? 未经任何处理的油田含油污水简称原水; ? 经过自然除油或混凝沉降除油后的污水称

初步净化水;
? 经过过滤的污水称滤后水; ? 凡是经过处理后的污水都叫净化水。

二、油田污水处理利用的意义
如果含油污水不处理利用,任意排放必 将带来严重的后果,不但浪费了水和原油资 源,而且会严重污染环境,影响油田安全生 产。因此必须合理地处理利用含油污水。

三、原水中的杂质
? 悬浮固体:其颗粒直径范围取1~100μm,泥砂、 各种腐蚀产物及垢、细菌、有机物; ? 胶体:粒径为1× 10-3~1μm,主要由泥砂、腐蚀 结垢产物和微细有机物构成,物质组成与悬浮固 体基本相似;

? 分散油及浮油:0~100μm 的分散油和大于 100μm 的浮油。
? 乳化油:原水中有10%左右的1×10-3~10μm的乳 化油。 ? 溶解物质:无机盐类、气体。

四、水质标准
1.净化污水回注水质标准
注水水质标:国内各油田注水水质标准 执行SY/T5329-94《碎屑岩油藏注水水质推 荐指标及分析方法》

表6-1 推荐水质主要控制指标
注入层平均空气渗
2

<0.10 A1 ≤1.0 ≤1.0 ≤5.0 <0.076 A2
≤2.0

0.1~0.6 A3
≤3.0

>0.60 B2
≤4.0

透率,μm 标准分级 悬浮固体含 量,mg/L 悬浮物颗粒直 径中值,μm 含油量,mg/L B1
≤3.0

B3
≤5.0

C1
≤5.0

C2
≤7.0

C3
≤10. 0

≤1.5 ≤6.0

≤2.0 ≤8.0

≤2.0 ≤8.0

≤2.5 ≤10.0

≤3.0 ≤15.0

≤3.0 ≤15. 0

≤3.5 ≤20

≤4.0 ≤30

平均腐蚀率 mm/a
点腐蚀

注:① 1<n<10; ② 清水水质指标中去掉含油量。
A1,B1,C1级:试片各面都无点腐蚀 A2,B2,C2级:试片有轻微点蚀 A3,B3,C3级:试片有明显点蚀 0 <10 <25
3

SRB菌,个/mL 控 制 指 标 铁细菌,个 /mL 腐生菌,个 /mL
2

0

<10

<25
4

0

<10

<25

n×10
2

n×10
3

n×10
4

n×10

n×10

n×10

2.污水综合排放标准
目前,油田污水排放标准执行GB 89781996《污水综合排放标准》。

《污水综合排放标准》按照污水排放法, 分年限规定了69种水污染物最高允许排放浓 度及部分行业最高允许排水量。

3.国内主要油田原水水质分析
国内油田部分污水站原水水质分析表
油田 站名 主要离子含量,mg/L
++ 2+ 2+ -

K+Na 大庆 胜利 辽河 中原 喇二联 中三污 坨四 辛一 兴一联 高升联 明一联 濮一联 1184.0 1206.0 3837.0 11952.0 887.8 188.6 30428 48647

Ca 10.0 8.0 181 1661 8.0 44.1 960 2502

Mg 1.2 2.4 44 217 4.9 14.6 196 192

Cl 833.1 730.3 5900 21804 326.2 212.8 48353 78631

SO420.0 4.8 0 0 0 0 741 1509

HCO31549.9 1769.5 791 402 1672.0 317.3 599 599

CO3296.0 102.8 12 0 84.0 12.0 0 0

华北
长庆 江汉

雁一联
中区集油站 广华集油站

929.7
2790.1 75255

29.3
3367 545

7.8
578 57

1178.7
48496 116874

11.3
2751 112

552.3
201 322

0
0 0

国内油田部分污水站原水水质分析表(续表)
油田
大庆

站名
喇二联 中三污

总矿化度 mg/L 3674.2 3824.6 10765 36036 2982.7

pH值
8.85 8.50 7.99 7.15 8.60

总铁 mg/L 0.15 0.10 0.48 6.24 0.07

CO
2

HS
2

mg/L 0.0 0.0 — — —

mg/L 13.0 4.0 0.08 0.02 —
4

TGB 个/mL 250 25
4

SRB 个/mL 250 250 1.4×10 0 —

胜利 辽河 中原

坨四 辛一 兴一联

4×10 0 —

高升联
明一联 濮一联

289.3
81277 132081

8.72
6.50 6.50

0.06
2.00 2.00


57.4 74.5


3.10 2.02


— —
3


3.5×10
2

3.5×10

华北
长庆 江汉

雁一联
中区集油站 广华集油站

2709
83300 195178

7.50
6.4 6.7


— 1.4


— 297


0.05 —


— —
4


1.6×10

3.国内主要油田原水水质分析
除表中所列数据外,还有油、悬浮固体及水温 等也是原水的重要指标。 ? 含油量一般为1000mg/L左右,相应的悬浮固体含 量一般为80~250mg/L,少部分油田原水含油量高 达 3000 ~ 5000mg/L , 相 应 悬 浮 固 体 含 量 高 达 1000~2000mg/L,这两项指标在同一污水站瞬时 变化很大。 ? 水温一般为30~60℃,个别油田有差异.如华北 油田为60~70℃,长庆油田为30℃左右,中原油 田为50℃左右。 ? 在进行污水处理站工程设计之前对其水质要详细 化验分析。

六、污水处理方法
去除水中悬浮杂质:

物理法除油、混凝除油、过滤等;
防垢、缓蚀和杀菌 ; 密闭隔氧和化学脱氧 。

三、粗粒化(聚结)除油
1、粗粒化除油机理
所谓粗粒化,就是使含油污水通过一个装 有填充物(粗粒化材料)的装置,在污水流经 填充物时,使油珠由小变大的过程。经过粗粒 化后的污水,其含油量及污油性质并不变化, 只是更容易用重力分离法将油除去。粗粒化处 理的对象主要是水中的分散油,粗粒化除油是 粗粒化及相应的沉降过程的总称。

粗粒化除油的理论依据
u

?

g ( ?

? w 18 ?
?

o

)d

2 o

油珠浮升速度与油珠粒径平方成正比。如 果在污水沉降之前设法使油珠粒径增大,则可 大大增大油珠上浮速度,进而使水滴在沉降罐 中向下流速加大,这样便可提高沉降罐效率。

粗粒化的机理
目前尚处在探讨阶段,还未形成统一的理 论。总的来说,大体上有两种观点,即“润湿 聚结”和“碰撞聚结”。 “润湿聚结”理论建立在亲油性粗粒化材料 的基础上。 “碰撞聚结”理论建立在疏油材料基础上。

2、粗粒化材料的选择
粗粒化材料从形状来看分为粒状的和纤维 状的两大类,从材质上分为天然矿石(如无烟 煤、蛇纹石、石英砂等)和人造的(如聚丙烯 塑料球和陶粒等)两类。 国外应用的粗粒化材料很多,以各种化工 产品居多,如聚酯、聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙 烯等等。作为一次性使用主张用纤维性材料, 重复使用主要用粒状材料。国内各油田的粗粒 化装置都是用粒状材料。

2、粗粒化材料的选择
对于聚结板材通常可采用聚氯乙烯、聚丙烯 塑料、玻璃钢、普通碳钢和不锈钢等。具体选用 哪种材质的聚结板,要根据处理水质特性和生产 实际需要来确定。

3.粗粒化(聚结)装置
单一的粗粒化除油装置一般为立式结构, 下部配水,中部装填粗粒化材料,上部出水。 组合式粗粒化除油装置一般为卧式,装置首 端为配水部分,中部为粗粒化部分,中后部 为斜板(管)分离部分,后部为集水部分。 粗粒化除油装置工艺结构如图。

聚结分离器
聚结分离器采用卧式压力聚结方式与斜板 (管)除油装置结合除油。原水进入装置首端,

通过多喇叭口均匀布水,水流方式横向流经三
组斜交错聚结板,使油珠聚结,悬浮物颗粒增 大,然后再横向上移,自斜板组上部均布,经

斜板分离,油珠上浮集聚,固体悬浮物下沉集
聚排除,净化水由斜板下方横向流入集水腔。

高效聚结分离器工艺原理图见图。


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