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油田污水处理

(1)浮油:铺展在污水表面形成油膜或油层,这种油的油滴粒径较大,一般大于 100μm,占总含 油量的 70%~80%以上;
(2)分散油:以油粒形状分散在污水中,不稳定,经静置一段时间后往往变成浮油,这种油的粒径 在 100μm~25μm;
(3)乳化油:在污水中呈乳浊状,细小的油珠外边包着一层水化膜且具有一定量的负电荷,水中又 含有一定~0.1μm,油粒之间难以合并, 长期保持稳定,难以分离;
(1)注水水质要求 由于各油田或区块油藏孔隙结构和喉道直径不同,相应的渗透率也不相同,因此注水水质标准也不尽
相同,目前我国主要油田都制订了本油田的注水水质标准,尽管各标准差异较大,但都要符合注水水质基 本要求,即:
㈠ 水质稳定,与油层水相混不产生沉淀; ㈡ 水注入油层后不使粘土矿物产生水化膨胀或悬浊; ㈢ 水中不得携带大量悬浮物,以防堵塞注水井渗滤端面及渗流孔道; ㈣ 对注水设施腐蚀性小; ㈤ 当采用两种水源进行混合注水时,应首先进行室内试验,证实两种水的配伍性好,对油层无伤害 才可注入; ㈥ 具有一定的洗油能力,以确保注水时采收率不低于储量的 60%。主要是水中的表面活性剂含量不 宜过多; ㈦ 必须严格控制注入水中的机械杂质、油含量,以使注水井保持一定的吸收能力。
本节主要介绍含油污水处理高渗透油层处理流程;中、低渗透层处理流程;外排水处理工艺流程。
3 油田污水注水及排放标准
从国内外油田生产情况来看,油田含油污水经处理后可用于以下三个方面: ① 回注:代替清水资源直接回注地层或配制聚合物后回注地层。 ② 回用:处理后作为热采锅炉的给水。 ③ 外排:处理后达到国家污水排放标准,直接排放。我国采油污水的处理净化水 90%以上用于回注 (包括稠油的热采锅炉给水),外排较少。
表 1 含油污水特征及其危害
指标
特征
危害
含油量 含油量高,一般在 1000mg/L 以上
回注堵塞地层,外排造成污染
悬浮物 悬浮物含量高,颗粒细小,沉降缓慢
容易造成地层堵塞
矿化度 矿化度高,一般在 1000mg/L 以上,最高可达 14×104mg/L 加速腐蚀,给废水生化处理造成困难
结垢离子 含有 Ca2+、Mg2+、HCO2+、Ba2+、Cr2+等
侵蚀性 CO2 是指除了保持平衡的 CO2 以外多出来的那些 CO2,它们会与岩石中的 CaCO3 反应从而侵蚀岩石, 故称为侵蚀性 CO2。
侵蚀性二氧化碳含量分为三部分:①等于 0,稳定;②>0,可溶解 CaCO3 垢,但对设施有腐蚀作用; ③<0,有碳酸盐沉淀析出。一般要求侵蚀性二氧化碳含量为-1.0~1.0mg/L。 ④ pH 值
思考题 1、回注水及排放水水质分析及其标准有何异同? 2、高渗透油层及中、低渗透油层的特点及其处理流程的选用有和异同? 3、如何选用合适的污水除油技术?
国大部分陆上油田采出液综合含水率高达 80%以上,部分油田已超过 90%,中国海洋石油的大部分油田也 已相继进入二次开采(即注水开采)阶段,二次开采阶段的到来一方面增大了对注水量的需求,另一方面 也大大增加了油田采出水的量,采出水量的增加对油田污水处理提出了更高的要求;同时,随着油田开发 的深入,各种新的驱油技术如聚合物驱、三元复合驱进一步推广后,采出水的处理难度加大,处理成本上 升;另外,对一些低渗透油田的利用开发,也提出了更高的水质要求。因而,油田污水处理技术的研究在 生产中有着重要的作用。
控制在 6.5-7.5 为宜。 ⑤铁
当水中含有亚铁离子时,铁细菌可将其转化为三价铁离子,生成氢氧化铁沉淀,水中含有硫化物(H2S) 时,生成 FeS 沉淀,使水中悬浮物增加。 (2)排放水质要求
如采出水外排,则要求去除石油类、悬浮物、有机物及硫化物等。国内油田外排水各项指标均严格遵 循 GB8978-1996《污水综合排放标准》中相关规定(该标准对某些行业已停用,但仍适用于石油行业)。 (3) 水质分析 (一) 回注水水质分析
油田污水的来源主要包括以下几个方面: (1)采出水;(2)洗井水及其污染物;(3)钻井污水; (4)矿区雨水及其污染物。这些污水需要全部回收处理净化,减少污染,满足环保要求。
2、油田污水特点 (1)含油污水中的油以浮油、分散油、乳化油,溶解油、油湿固体等五种形态存在; (2)含油污水中的其它杂质还有:悬浮固体、胶体、溶解物;
3、油田污水注水及排放标准 ① 回注:代替清水资源直接回注地层或配制聚合物后回注地层。 ② 回用:处理后作为热采锅炉的给水。 ③ 外排:处理后达到国家污水排放标准,直接排放。我国采油污水的处理净化水 90%以上用于回注
(包括稠油的热采锅炉给水),外排较少。
类;(13)铜、锌、锰等。 内容提要
油田污水主要包括原油脱出水(又名油田采出水)、钻井污水、洗井污水及站内其他类型的含油污水。油 田污水处理项目主要包括:污水的除油;改善污水水质;处理污泥。
(二)排放水水质分析 为了使净化水达到排放标准,净化水质要按《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)有关规定执行。
结合石油行业特点除严格检测第一类指标外,还应对如下第二类指标进行分析:(1)pH 值;(2)色度; (3)悬浮物;(4)BOD5;(5)COD;(6)石油类;(7)硫化物;(8)氨氮;(9)氟化物;(10)磷 酸盐;(11)苯胺类;(12)硝基苯小结 1、油田污水来源
本节主要介绍油田污水来源、油田污水特点、油田污水注水及排放标准等内容。 中国大部分陆上油田采出液综合含水率高达 80%以上,部分油田已超过 90%,中国海洋石油的大部分油田 也已相继进入二次开采(即注水开采)阶段,二次开采阶段的到来一方面增大了对注水量的需求,另一方
面也大大增加了油田采出水的量,采出水量的增加对油田污水处理提出了更高的要求;同时,随着油田开 发的深入,各种新的驱油技术如聚合物驱、三元复合驱进一步推广后,采出水的处理难度加大,处理成本 上升;另外,对一些低渗透油田的利用开发,也提出了更高的水质要求。因而,油田污水处理技术的研究 在生产中有着重要的作用。 1.油田污水来源
学习方法 1、结合各油田污水处理工艺处理过程及特点,了解其实用情况; 2、通过对油田污水除油、防垢、缓蚀及杀菌技术的学习,了解各方法的优缺点及 其适用情况。
常见问题 1、油田污水回注及排放标准,以及水质分析情况; 2、油田污水处理工艺的优缺点及其选用; 3、油田污水除油、防垢、缓蚀及杀菌技术的优缺点及其选用。
我国推荐注水水质主要控制指标见表 2 所示。 表 2 碎屑岩油藏注水水质推荐指标(SY/T 5329-2012)
水质的主要控制指标已达到注水要求,可以不考虑辅助性指标;如果达不到要求,为查其原因可进 一步检测辅助性检测项目及指标。注水水质辅助性检测项目包括溶解氧、硫化氢、侵蚀性二氧化碳、铁、 pH 值等。
硫酸根:由于硫酸根离子能与钙、钡或锶反应生成不溶解的垢,因此其含量在原水中也是值得注意 的一个问题。
③ 其它性质 ①pH 值;②悬浮固体;③浊度;④总溶解固体量(TDS,总矿化度);⑤温度;⑥相对密度;⑦溶
解氧;⑧硫化物(H2S);⑨细菌数量。以上回注水水质分析方法可见《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及 分析方法》(SY/T 5329-2012)。
油田污水的来源主要包括以下几个方面:(1)采出水;(2)洗井水及其污染物;(3)钻井污水;(4) 矿区雨水及其污染物。这些污水需要全部回收处理净化,减少污染,满足环保要求。 2.油田污水特点
由于原油产地地质条件、原油性质、注水性质以及原油集输和初加工的整个工艺不尽相同,我国部分 油田含油污水水质有较大的差异,但从总体上看,油田含油污水都具有以下共同特点,见表 1 所示。
② 阴离子 氯离子:氯离子的主要来源是 NaCl 等盐类,因此有时其浓度被用作水中含盐量的度量。随着水中含
盐量的增加,水的腐蚀性也增加。氯离子浓度高更容易引起腐蚀,尤其是点蚀。碳酸根和碳酸氢根:由 于这类离子能够生成不溶解的垢,因此在油田污水中也是很重要的阴离子。在水的碱度测定中,以碳酸 根离子浓度表示的碱度称为酚酞碱度,而以碳酸氢根离子浓度表示的碱度称为甲基橙碱度。
(4)溶解油:油以化学方式溶解于水中,油粒直径在 0.1μm 以下,甚至可小到几纳米,极难分离, 一般为 5~15mg/L;
(5)油湿固体:油粘附在颗粒表面上。
含油污水中的其它杂质还有:
(1)悬浮固体 其颗粒直径范围取 1μm~100μm,因为大于 100μm 的固体颗粒在处理过程中很容易沉降下来。此 部分杂质主要包括 ㈠ 泥砂:0.05μm~4μm 的粘土、4~60μm 的粉砂和大于 60μm 的细砂; ㈡ 各种腐蚀产物及垢:Fe2O3、CaO,MgO,FeS,CaSO4,CaCO3 等;③细菌:硫酸盐还原菌(SRB)5μm~ 10μm,腐生菌(TGB)10μm~30μm; ㈢ 有机物:胶质沥青质类和石蜡等重质油类。 (2)胶体 粒径为 1×10-3μm~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。 (3)溶解物 在水中处于溶解状态的低分子及离子物质,主要包括:①溶解在水中的无机盐类,基本上以阳离子 和阴离子的形式存在,其粒径都在 1×10-3μm 下,主要有 Ca2+,Mg2+,K+,Na+,Fe2+,Cl-,HCO3-,CO32-等, 此外还包括环烷酸类等有机溶解物;②溶解的气体。如溶解氧、二氧化碳、硫化氢、烃类气体等,其粒 径一般为 3×10-4μm~5×10-4μm。
辅助性检测项目的指标见表 3。 表 3 推荐水质辅助性控制指标
① 溶解氧 水中溶解氧时可加剧腐蚀。腐蚀率不达标时,应首先检测氧浓度。油田污水溶解氧浓度<0.05mg/L,特
殊情况不超过 0.1mg/L;清水中溶解氧含量要小于 0.5mg/L。 ② 硫化氢
硫化物含量过高,说明细菌增生严重,引起水中悬浮物增加。油田污水中硫化物含量应小于 2.0mg/L。 ③ 侵蚀性二氧化碳
容易在管道、容器中结垢
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