目前,我國多數油田已進入開發晚期,大多采用注水方式開發,從而導致油井采出液含水量升高,有些油田的綜合含水率已達90%。油井采出液在初加工處理過程中將脫出大量的含油污水。如果含油污水處理不合理而回注和排放,不僅使油田地面設施不能正常運作,還會因地層堵塞帶來危害,影響油田安全生產,同時也會造成環境污染,因此必須合理地處理、利用含油污水。
1.含油污水的特點
1)污水含油
污水含油量一般為1000mg/L左右,少部分油田污水含油量高達3000~5000mg/L,而且同一污水站瞬時污水的含油量也具有一定的波動性。一般來講,污水中的含油是以浮油(油珠直徑大于100μm)、分散油(油珠直徑為10~100pm)、乳化油(油珠直徑為 0.1~10μm)與溶解油(油珠直徑小于0.1μm)4種形態分布于水中的。
2)污水中含有多種離子
含油污水中含有多種陽離子和陰離子,主要包括Ca2+、Mg2+、K+、Na+、Fe2+等陽離子以及CI-、HCO3-、CO32-、S042-等陰離子。在一定的條件下,這些離子之間相互結合,生成沉淀,如CaCO3、MgC03沉淀等。這些沉淀懸浮在水中,會使水渾濁;沉積在管壁上,引起管壁結垢。
3)污水中含有02、H2S、CO2等多種氣體
污水中溶解有02、H2S、CO2等多種有害氣體。其中02是很強的去極化劑,它能使陽極的鐵離子失去電子,生成Fe2+或Fe3+,進一步生成Fe(0H)3沉淀;同樣,H2S、CO2等酸性氣體也能與鐵離子結合生成Fe(0H)3,垢或FeS沉淀,這都會大大加劇金屬設備的腐蝕。
4)污水中含有懸浮固體
污水中的懸浮固體是指污水中所含的固體懸浮物,顆粒直徑在1~100μm之間,主要包括泥沙、各種腐蝕產物及垢、細菌、膠質、瀝青質等。這些懸浮固體懸浮在水中,使水渾濁;附著在管壁上,形成沉淀,引起管壁腐蝕;回注于儲油層,會使孔隙堵塞,影響油井產量。
綜上所述,污水中的成分復雜,其顯著特點是腐蝕性強、結垢快。生產實際中,應重點針對這類問題加以分析,采取有效措施加以處理。
2.含油污水處理流程
含油污水處理工藝流程因污水水質的差異、凈化處理要求不同而異。按照主要處理工藝過程,大致可劃分為自然除油-混凝沉降-壓力過濾流程,壓力式聚結沉降分離-過濾流程,浮選式流程及開式生化處理流程等。
1)自然除油-混凝沉降-壓力過濾流程
從脫水轉油站送來的含油污水經自然除油初步沉降后,投加混凝劑進入混凝沉降罐進行混凝沉降,然后進入緩沖罐,經提升泵加壓后進入壓力濾罐進行壓力過濾。濾后水再加殺菌劑,得到合格的凈化水,外輸用于回注;自然沉降罐和混凝沉降回收的原油進入污油罐,經油泵加壓輸送至油站;對壓力濾罐進行反沖洗時,反洗水泵從反洗水罐提水,反沖洗排水進入回收水罐,經回收水泵均勻地加入自然除油罐中再進行處理。
該流程處理效果良好,對污水含油量、水量變化波動適應性強。但當處理規模較大時,壓力濾罐數量較多、操作量大,處理工藝自動化程度稍低。
2)壓力式聚結沉降分離-過濾流程
它加強了流程前段除油和后段過濾凈化。脫水站送來的污水若壓力較高,可進旋流除油器;若壓力適中,可進接收罐除油。為了提高沉降凈化效果,在壓力沉降之前增加一級聚結(亦稱粗粒化)除油,使油珠粒徑變大,易于沉降分離。也可采用旋流除油后直接進入壓力沉降。根據對凈化水質的要求,也可設置一級過濾和二級過濾凈化。
壓力式聚結沉降分離-過濾流程處理凈化效率較高,效果良好,污水在處理流程內停留時間較短,系統機械化、自動化水平稍高,但適應水質、水量波動能力稍低。
3)浮選式流程
該流程首端大都采用溶氣氣浮,再用誘導氣浮或射流氣浮取代混凝沉降設施,后端根據凈化水回注要求可設一級過濾和精細過濾裝置。
浮選流程處理效率高,系統自動化程度高,現場預制工作量小,因此廣泛用于海上采油平臺污水系統;在陸上,廣泛用于稠油污水處理。但該流程動力消耗大,維護工作量稍大。
4)開式生化處理流程
它是針對部分油田污水采出量較大,不能wan全回注,需要部分處理達標排放的實際設計的。含油污水經過平流隔油池除油沉降,再經過溶氣氣浮池凈化,然后進人曝氣池和一級、二級生物降解池與沉降池,最后經提升泵提升至濾池進行砂濾或吸附過濾達標外排。
上述幾種流程是目前含油污水較常用的流程。當然,由于各油田污水的具體情況不同,上述流程也并非是jue對的,實際應用中應根據具體情況選擇合適的流程。
在油田污水處理過程中,確保水質達標是至關重要的。通過在線監測原油含水率,可以實時了解污水中油分的含量,從而判斷水質是否滿足回注要求。如果處理后污水的水質不能滿足儲層的要求,就會導致儲層滲透率惡化,回注井的回收能力就會大幅度下降。因此,在線監測有助于及時調整處理工藝,確保水質達標,保護油氣層并提高采收率。
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