油田水處理及相關(guān)化學(xué)藥劑

1、油田水處理及相關(guān)化學(xué)藥劑海上油田污水的主要來(lái)源為原油的伴生水，原油脫水后產(chǎn)生大量的含油污水。含油污水通過(guò)水處理系統(tǒng)處理，要求的各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)后，排?；蛴糜谧⑺：Ｉ献⑺步?jīng)常采用水井水和海水，或不同水質(zhì)混合注水。 為達(dá)到排海或注水的要求，必須通過(guò)不同的工藝流程進(jìn)行處理，處理過(guò)程中為提高處理效果和避免一些不利影響需添加一些相關(guān)的化學(xué)藥劑。含油污水處理一、含油污水水質(zhì)、處理目的及要求 海上油田污水來(lái)源于在油氣生產(chǎn)過(guò)程中所產(chǎn)出的地層伴生水。為獲得合格的油、氣產(chǎn)品，需將伴生水與油氣進(jìn)行分離，分離后的伴生水中，含有一定量的原油及其他雜質(zhì)，這些含有一定量原油和其他雜質(zhì)的伴生水稱(chēng)之為含油污水。1 含

2、油污水水質(zhì) 含油污水一般偏堿性，硬度較低，含鐵少，礦化度高。含油污水中含有以下有害物質(zhì)：(1)分散油：油珠在污水中的直徑較大，為10100微米，易于從污水中分離出來(lái)，浮于水面而被除去。這種狀態(tài)的油占污水含油量的6080。(2)乳化油：其在污水中分散的粒徑很小，直徑為0.110微米，與水形成乳狀液，屬于O/W“水包油”型乳狀液。這部分油不易除去，必須反相破乳之后才能將其除去，其含量占污水含油量的1015。(3)溶解油：油珠直徑小于0.1微米。由于油在水中的溶解度很小，這部分油是不能除去的。其占污水含油量的0.20.5。(4)污水中含有的陽(yáng)離子常見(jiàn)的有Ca2、Mg2、Ba2、Sr2等，陰離子有：C

3、O32- 、CL-、SO42-等。這些離子在水中的溶解度是有限的。一旦污水所處的物理?xiàng)l件溫度、壓力等發(fā)生變化或水的化學(xué)成分發(fā)生變化，均可能引起結(jié)垢。(5)污水中還可能含有溶解的O2、CO2、H2S等有害氣體，其中氧是很強(qiáng)的氧化劑，它易使二價(jià)鐵離子氧化成三價(jià)鐵離子，從而形成沉淀。CO2能與鐵反應(yīng)生成碳酸鐵Fe2(CO3)3沉淀，H2S與鐵反應(yīng)則生成腐蝕產(chǎn)物黑色的硫化亞鐵。(6)污水中常見(jiàn)的細(xì)菌有硫酸鹽還原菌、腐生菌和鐵細(xì)菌。這些細(xì)菌均能引起對(duì)污水處理、回注設(shè)備及管匯的腐蝕和堵塞。2 含油污水處理的目的及要求 含油污水經(jīng)過(guò)處理后，要進(jìn)行排放或者作為油田回注水、機(jī)采井動(dòng)力液等。處理含油污水的目的是要

4、求排放水或回注水達(dá)到相應(yīng)的排放或回注標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)應(yīng)充分考慮防止流程內(nèi)結(jié)垢。 排放的污水水質(zhì)要求是：渤海海域排放污水含油量小于30mg/L；南海海域?yàn)樾∮?0mg/L。對(duì)回注的污水水質(zhì)要求是：達(dá)到本油田規(guī)定的注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。渤海各油田注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)油田項(xiàng)目埕北QK17-2JZ9-3SZ36-1BZ34懸浮固體含量 mg/L103.03.05.04.0粒度中值 m4.03.03.03.02.5含油 mg/L305.03015.010.0TGB 個(gè)/mLN×104103N×104N×103SRB 個(gè)/mL<25<100<250<10鐵細(xì)菌 個(gè)/mLN&

5、#215;104103N×104N×103總鐵 mg/L0.50.50.5溶解氧 mg/L0.50.50.05硫化物mg/L2.01010平均腐蝕率mm/a0.0760.0760.076CO2 mg/L103 COD污水處理指標(biāo) 工業(yè)廢水中含有大量有機(jī)物和無(wú)機(jī)物，在生物和化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中，消耗了水中的氧氣，這種耗氧指標(biāo)叫BOD（Biochemical Oxygen Demand）即生化需氧量。而測(cè)試BOD的方法往往需要五天時(shí)間。 COD（Chemical Oxygen Demand）即化學(xué)需氧量，同樣反映水中物質(zhì)耗氧情況，且由于COD測(cè)試的方法只需幾小時(shí)，所以往往應(yīng)用COD指

6、標(biāo)來(lái)控制污水指標(biāo)。二、污水處理方法 含油污水處理方法有物理方法和化學(xué)方法，但在生產(chǎn)實(shí)踐過(guò)程中兩種方法往往結(jié)合應(yīng)用。歸納目前海上主要應(yīng)用的含油污水處理方法如下表所列：處理方法原 理沉降法靠原油顆粒和懸浮雜質(zhì)與污水的比重差實(shí)現(xiàn)油水渣的自然分離，主要用于除去浮油及部分顆粒直徑較大的分散油及雜質(zhì)混凝法在污水中加入混凝劑，把小油粒聚結(jié)成大油粒，加快油水分離速度，可除去顆粒較小的部分散油氣浮法向污水中加入氣體，使污水中的乳化油或細(xì)小的固體顆粒附在氣泡上，隨氣泡上浮到水面，實(shí)現(xiàn)油水分離過(guò)濾法用石英砂、無(wú)煙煤、濾芯或其它濾料過(guò)濾污水除去水中小顆粒油粒及懸浮物生物處理法靠微生物來(lái)氧化分解有機(jī)物，達(dá)到降解有機(jī)物及

7、油類(lèi)的目的旋流器法高速旋轉(zhuǎn)重力分異，脫出水中含油1 沉降法 沉降法主要用于除去浮油及部分顆粒直徑較大的分散油。由于水中油珠比重小而上浮，水下沉，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后油與水就分離開(kāi)來(lái)。油珠上浮速度可用下面的公式來(lái)計(jì)算：W(w-o).d02.g/18 式中： W 油珠上升速度，m/s； 污水中油珠上浮速度降低系數(shù)取=0.95； w、o 分別為污水與油的密度, kg/m3； g 重力加速度，m/s2； d0 油珠直徑，m； 污水的動(dòng)力粘度系數(shù)，kg/m·s； 考慮水流不均勻、紊流等因素的修正系數(shù)，一般取=1.351.50。沉降法能除去直徑較大的油珠。沉降法除油一般在沉降罐、沉降艙等中進(jìn)行。2 混

8、凝法 所謂混凝法就是向污水中加入化學(xué)混凝劑(反向破乳劑)使乳化液破乳，使油顆粒發(fā)生凝聚，油珠變大，上浮速度加快。 污水中的油珠帶負(fù)電荷，因此只要加入水解后能形成帶正電的膠體物質(zhì)，使其和油珠所帶的負(fù)電荷中和，就能達(dá)到凝聚作用?；炷齽┑募铀幜颗c污水水質(zhì)有關(guān)，尤其與污水含油量或懸浮物含量有關(guān)，室內(nèi)應(yīng)評(píng)選出合適的混凝劑并確定最佳的加藥量，然后根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)進(jìn)行上下調(diào)整以確定現(xiàn)場(chǎng)的最佳使用濃度。3 氣浮法浮法就是向污水中通入或在污水中產(chǎn)生微細(xì)氣泡，使污水中的乳化油或細(xì)小的固體顆粒附在空氣泡上，隨氣泡一起上浮到水面，然后采用機(jī)械的方法撇除，達(dá)到油水分離的目的。 噴嘴式氣浮法葉輪式氣浮法全流加壓式 回流式部分

9、原水式壓氣式電解凝聚氣浮機(jī)械碎氣氣浮溶氣氣浮氣浮法(1)溶氣氣?。喝軞鈿飧∈鞘箽怏w在一定壓力下溶于含油污水中，并達(dá)到飽和狀態(tài)，然后再突然減壓，使溶于水中的氣體以微小氣泡的形式從水中逸出的氣浮。(2)電解凝聚氣浮法：電解凝聚氣浮法是把含有電解質(zhì)的污水作為被電解的介質(zhì)，在污水中通入電流，利用通電過(guò)程的氧化還原反應(yīng)使其被電解形成微小氣泡，進(jìn)而利用氣泡上浮作用完成氣浮分離。這種方法不僅能使污水中的微小固體顆粒和乳化油得到凈化，而且對(duì)水中的一些金屬離子和有機(jī)物也有凈化作用。 (3)機(jī)械碎細(xì)氣浮法：機(jī)械碎細(xì)氣浮法是海上油田應(yīng)用的較廣泛的方法，是采用機(jī)械混合的方法把氣泡分散于水中。ü 葉輪式氣浮選

10、：在葉輪式氣浮裝置的運(yùn)行中，污水流入水箱，葉輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的低壓使水流入葉輪。葉輪旋轉(zhuǎn)，起泵的作用，把水通過(guò)葉輪周?chē)沫h(huán)形微孔板甩出，于是裝葉輪的立管形成了真空，使氣從水層上的氣頂進(jìn)入立管，同時(shí)水也進(jìn)入立管，水氣混合，被一起高速甩出。當(dāng)混合流體通過(guò)微孔板時(shí)，剪切力將氣體破碎為微細(xì)氣泡。氣泡在上浮過(guò)程中，附著到油珠和固體顆粒上。氣泡通過(guò)水面冒出，油和固體留在水面，形成的泡沫不斷地被緩慢旋轉(zhuǎn)的刮板刮出槽外，氣體又開(kāi)始循環(huán)。ü 噴嘴式氣浮選：噴嘴式氣浮裝置的結(jié)構(gòu)與葉輪式氣浮裝置類(lèi)似，多有四個(gè)串聯(lián)一起的氣浮室。噴嘴式氣浮選的基本原理是利用水噴射泵，將含油污水作為噴射流體，當(dāng)污水從噴嘴以高速?lài)姵鰰r(shí)

11、，在噴嘴處形成低壓區(qū),造成真空,空氣就被吸入到吸入室。噴嘴式氣浮要求有0.2Mpa以上的壓力，當(dāng)高速的污水流入混合段時(shí)，同時(shí)將吸入的空氣帶入混合段，并將空氣剪切成微小氣泡。在混合段，氣泡與水相互混合，經(jīng)擴(kuò)散段進(jìn)入浮選池。在氣浮室，微小氣泡上浮并逸出水面，同時(shí)將乳化油帶至水面加以去除。4 過(guò)濾法 過(guò)濾就是通過(guò)濾料床的物理和化學(xué)作用來(lái)除去污水中的微小懸浮物和油珠及被殺菌劑殺死的細(xì)菌及藻類(lèi)等。過(guò)濾法是一種用于含油污水深度處理的方法。污水經(jīng)過(guò)自然沉降除油，氣浮分離，混凝沉降后，再經(jīng)過(guò)濾進(jìn)一步處理，就可達(dá)到污水排放或回注油層的標(biāo)準(zhǔn)。 過(guò)濾一方面是通過(guò)濾料的機(jī)械篩濾作用，把懸浮固體、油珠及細(xì)菌及藻類(lèi)等截留

12、到濾料表面，或轉(zhuǎn)到先前被截留在濾料內(nèi)的絮凝體表面；一方面，通過(guò)濾料的電化學(xué)特性把懸浮固體顆粒、油珠及細(xì)菌藻類(lèi)等吸附在濾料的表面上。影響吸附的因素有濾料顆粒、絮凝體和油珠的大小以及它們的粘著特性和剪切強(qiáng)度等物理因素，還與懸浮固體顆粒、油珠等的電化學(xué)特性有關(guān)。濾料的粒徑、級(jí)配、厚度對(duì)過(guò)濾效果有直接影響。濾料的級(jí)配是指不同粒徑的濾料所占的比例，適當(dāng)?shù)臑V料級(jí)配是取得良好的過(guò)濾效果的前提。濾料的種類(lèi)很多，以石英砂應(yīng)用最廣泛，常用的還有無(wú)煙煤、石榴石、磁鐵礦、聚苯乙烯球粒、陶粒、核桃殼等。對(duì)濾料的選材有下列要求： (1)具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，在反沖洗時(shí)不產(chǎn)生嚴(yán)重的磨損和破碎現(xiàn)象； (2)具有穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，

13、不與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)； (3)具有一定的顆粒和適當(dāng)?shù)目紫抖取．?dāng)過(guò)濾裝置工作一定時(shí)間后，濾料的孔隙會(huì)被油粒和雜質(zhì)所堵塞，這時(shí)污水通過(guò)濾料的水頭損失大大增加，因此需要對(duì)濾料層進(jìn)行反沖洗，以恢復(fù)濾料層的工作能力。反沖洗間隔時(shí)間各平臺(tái)應(yīng)根據(jù)本油田的水質(zhì)情況確定。過(guò)濾裝置進(jìn)行反沖洗時(shí)，反沖洗水自過(guò)濾裝置底部進(jìn)入，自下而上依次經(jīng)過(guò)配水系統(tǒng)、承托層、濾料，最后從反沖洗排水管排走，反沖洗水使濾料層膨松，顆粒間相互碰撞，把截留下的污泥洗下，隨反沖洗水排除。5 生物處理法 用微生物氧化分解有機(jī)物這種作用來(lái)處理污水的方法就叫做生物處理法。目前生物處理法主要用來(lái)處理污水溶解的有機(jī)污染物和膠體的有機(jī)污染物。在處理含油污水

14、時(shí)，如果要求排放標(biāo)準(zhǔn)很高則可用生物處理法進(jìn)行深度處理。生物處理法與化學(xué)法相比，具有經(jīng)濟(jì)的多、效率高、費(fèi)用低等特點(diǎn)。生物處理法有好氣生物處理法和厭氣生物處理法兩種。 生物處理法對(duì)被處理的污水水質(zhì)有以下的具體要求： (1)水的PH值：對(duì)于好氣生物處理，要求水的PH值在69之間。對(duì)于厭氣生物處理，水的PH值在6.57.5之間。 (2)污水溫度：溫度也是一個(gè)主要因素。對(duì)大多數(shù)微生物來(lái)講，適宜的溫度在 2040。 (3)養(yǎng)料：微生物生長(zhǎng)繁殖除需要碳水化合物作為食料外，還需要一些無(wú)機(jī)元素如氮、磷、硫、鉀、鈣、鎂、鐵等，因此用生物法處理含油污水時(shí)，需投加適量的營(yíng)養(yǎng)物。 (4)有害物質(zhì)：污水中不能含有過(guò)多的有

15、害物質(zhì)，如酚、甲醛、氰化物、硫化物以及銅、鋅、鉻離子等。6 水力旋流器法 水力旋流器進(jìn)行含油污水處理，是近期才發(fā)展起來(lái)的一種設(shè)備，在我國(guó)海上油田得到了成功應(yīng)用。 水力旋流器進(jìn)行污水處理，是讓含油污水在一個(gè)圓筒內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)，由于油水密度不同，密度大的水受離心力的作用甩向圓筒筒壁，而密度稍小的油滴則被擠向筒的中心，因此油和水可以從不同的出口分別流出，達(dá)到使含油污水脫油的目的。三、污水處理系統(tǒng)設(shè)備及流程1 部分污水處理系統(tǒng)設(shè)備結(jié)構(gòu)及工作原理 聚結(jié)板式聚結(jié)器聚結(jié)板式又稱(chēng)板式聚結(jié)器(PPI和CPI裝置)。最早應(yīng)用的是由平行板組成的稱(chēng)為平行板除油器(PPI)裝置。為了清除聚結(jié)的油，這些板被安裝在除油分離器中

16、，并與水流方向呈45度角。后改用波紋板。這種波紋板在除油分離器內(nèi)呈一定角度安放，叫做波紋板除油器(CPI)。傾斜的波紋板較平板提供了更大的聚結(jié)面，而且也為油上升到集油槽提供了凹形的通道。 當(dāng)含油污水在波紋之間的孔隙中流過(guò)時(shí)，由于污水中的油滴比水輕，油滴向上浮起并很快粘附在波紋板的底面。波紋板底面上的油滴相互聚結(jié)在一起形成一層油膜，沿波紋板向上移動(dòng)，并在波紋板的頂端化成較大的油滴浮到污水的表面，最后經(jīng)穹頂上的排放口排到開(kāi)式排放罐的集油槽中。 加壓容器浮選裝置 加壓溶氣浮選是用水泵將廢水加壓到23個(gè)大氣壓，同時(shí)注入空氣，在溶氣罐中使空氣溶解于廢水中。廢水經(jīng)過(guò)減壓閥進(jìn)入浮選池，由于突然減到常壓，這時(shí)

17、溶解于廢水中的空氣便形成許多細(xì)小的氣泡釋放出來(lái)。葉輪式氣浮裝置： 葉輪式氣浮污水凈化裝置有兩個(gè)流體通路：氣體通路和液體通路。它分為三個(gè)不同的區(qū)，對(duì)于提高設(shè)備的除油效率，三個(gè)區(qū)都是重要的。氣體從氣浮室的上部氣頂進(jìn)入液體中，這就是通路A。同時(shí)液體從氣浮室下部向上循環(huán)，這就是通路B。液體向上循環(huán)到兩相混合區(qū)與氣體混合?；旌蠀^(qū)對(duì)于該工藝非常重要，必須注入足夠的氣體，在足夠量的剪切力下破碎為微細(xì)氣泡。使氣泡與油珠和固體顆粒附著。即氣泡在混合區(qū)與液體充分接觸，形成附著有氣泡的油和固體絮凝體。噴嘴浮選池：水噴射泵將含油污水作為噴射流體，當(dāng)污水從噴嘴以高速?lài)姵鰰r(shí)，在噴嘴處形成低壓區(qū),造成真空,空氣就被吸入到吸

18、入室。噴嘴式氣浮要求有0.2Mpa以上的壓力，當(dāng)高速的污水流入混合段時(shí)，同時(shí)將吸入的空氣帶入混合段，并將空氣剪切成微小氣泡。在混合段，氣泡與水相互混合，經(jīng)擴(kuò)散段流入浮選池。在氣浮室，微小氣泡上浮并逸出水面，同時(shí)將乳化油帶至水面加以去除。過(guò)濾器： 以埕北油田過(guò)濾罐為例。含油污水由上部進(jìn)口進(jìn)入過(guò)濾罐，由上至下逐級(jí)通過(guò)濾料層。濾罐內(nèi)共充填六層濾料層，參見(jiàn)表。不同濾料層由于顆粒直徑不同，層內(nèi)形成不同的孔隙，污水中所含污油、懸浮雜質(zhì)就被截留下來(lái)。 當(dāng)濾器工作一定時(shí)間后，需進(jìn)行反沖洗作業(yè)，其反沖洗水流向與污水處理流向相反。序號(hào)材料粒徑(mm)填層厚度(cm)2細(xì)砂0.84003粒砂2.05.01004細(xì)礫

19、石5.010.01005粗礫石10.015.02006粗礫石15.025.0749水力旋流器: 水力旋流器結(jié)構(gòu)如圖所示。水力旋流器是一個(gè)外形長(zhǎng)，內(nèi)部裝有圓筒的壓力容器。生產(chǎn)污水由入口處進(jìn)入，在優(yōu)化的壓力下，在圓筒內(nèi)旋轉(zhuǎn)，形成旋流，其離心力足以使油水分離，密度較大的水及固體顆?？拷鼙?，而密度較小的油則集中到中心部位，中心部位為低壓區(qū)，水相在管壁連續(xù)旋轉(zhuǎn)并下降，并且截面積逐漸減少，最后水及固體顆粒從細(xì)口端排出，而油則沿中心線從粗口端排出。2 海上污水處理流程所謂海上污水處理流程，可以理解為用管線、泵等將選擇的含油污水處理裝置連接到一起，含油污水通過(guò)逐級(jí)處理裝置脫除含油污水中的有害物質(zhì)。這種管線、

20、泵等含油污水處理裝置的組合，就是含油污水處理流程。 由于海上油氣田的處理量大小不同，原油及伴生水性質(zhì)不同，處理后的污水要求標(biāo)準(zhǔn)不同，還有海域、經(jīng)濟(jì)效益等等因素不同，所選擇的處理設(shè)施不可能相同。 埕北油田污水處理系統(tǒng) 埕北油田污水流程所設(shè)置的污水處理裝置，包括聚結(jié)器、浮選器、砂濾器和緩沖罐。 來(lái)自原油處理系統(tǒng)的含油污水，首先經(jīng)聚結(jié)器（V-301AB），在聚結(jié)器入口前加入絮凝劑，在聚結(jié)器中，通過(guò)絮凝和重力分異。較大顆粒原油及懸浮固體上浮并被撇入導(dǎo)油槽。 處理后的污水靠位差進(jìn)入浮選器，設(shè)計(jì)為加氣浮選，由底部加入少量天然氣，作為附著小油滴載體與油珠一起上浮到頂部，上部撇油裝置將油撇出。處理后的污水由下

21、部出口流出。 來(lái)自浮選器的污水由泵加壓輸送到過(guò)濾器（F-301A/B/C），由上至下通過(guò)過(guò)濾層（參閱本節(jié)前文），處理后污水進(jìn)入緩沖罐（T-301A/B）。此時(shí)的污水應(yīng)是處理后的合格水，可用做注入水或動(dòng)力液，剩余部分排海。埕北油田污水處理系統(tǒng)為雙系列，單系列設(shè)計(jì)最大處理量為1800。SZ36-1明珠號(hào)含油污水處理系統(tǒng) SZ36-1明珠號(hào)污水處理系統(tǒng)采用分散收集，集中處理的方案，設(shè)置在浮式儲(chǔ)油輪上。由儲(chǔ)油水艙、波紋板隔油器、浮選器及廢水泵等組成。 來(lái)自原油處理系統(tǒng)的含油污水，首先匯集到儲(chǔ)油水艙，儲(chǔ)油水艙由4個(gè)艙組成（T-741A/B/C/D），單艙容積600，來(lái)水含油小于3000mg/L，在四個(gè)儲(chǔ)

22、油艙室中C艙設(shè)有一個(gè)16的撇油柜，含油污水在儲(chǔ)油水艙內(nèi)進(jìn)行重力沉降，較大油滴上浮并收集到撇油柜中，然后排放到污油艙中；經(jīng)沉降脫水后的污水含油量可降至300mg/L以下。 來(lái)自污油水艙中的污水，由廢水泵（P741A/B/C）提取并送入波紋板隔油器 （V741A/B），波紋板隔油器內(nèi)裝有三組波紋板組，與水流方向成45°角，通過(guò)波紋板組后，污水中細(xì)小水滴可以聚結(jié)增大并上浮，由上部設(shè)置的撇油器撇出。 經(jīng)隔油器處理后的含油污水進(jìn)入浮選器（X741A/B）進(jìn)行加氣浮選。污水即處理結(jié)束排海。排海124356SZ36-1明珠號(hào)污水處理系統(tǒng)示意圖1、除油艙T-741A/B/C/D 2、波紋板隔油器V-

23、741A 3、波紋板隔油器V-741B4、浮選器X-741A 5、浮選器X-741B 6、廢水泵P-741A/B/C西江油田污水處理系統(tǒng)西江油田采用了水力旋流器設(shè)備，其污水處理過(guò)程主要集中在旋流器上，西江油田在水力旋流器的應(yīng)用上取得了較好效果。脫水系統(tǒng)來(lái)含油污水增壓泵增壓泵污油回收罐旋流器旋流器流量計(jì)凈化污水排放罐污油泵污油泵去原油處理系統(tǒng)凈化污水排放西江油田旋流器處理含油污水流程示意圖海水處理一 海水水質(zhì) 作為注水水源的海水，是由海平面以下一定深度提取，海水具有高礦化度，一般為3500至4000mg/L，海水中還含有注入油層后會(huì)對(duì)油層造成傷害的物質(zhì)，主要有：· 水中含有豐富的溶解氧

24、；· 海水中會(huì)有一定量細(xì)菌；· 海水中含有大量的藻類(lèi)及海生物；· 海水中還有大量的懸浮固體顆粒，這些固體顆粒的含量又受海域、海流、氣象等條件影響。 這些有害物質(zhì)的存在，會(huì)給注水工藝流程、注水井管理、甚至地層，造成結(jié)垢、腐蝕、堵塞等傷害，為此，注海水必須對(duì)海水進(jìn)行處理，達(dá)到注水標(biāo)準(zhǔn)以后才能夠作為合格的注入水注入油層。二 海水處理及設(shè)備1 加氯裝置 加氯裝置是由給水泵、發(fā)生器、除氫罐、鼓風(fēng)機(jī)、加壓泵、及整流器等組成。 從海底門(mén)抽取海水，在發(fā)生器中電解產(chǎn)生次氯酸鈉和氫氣，電解后的產(chǎn)物在除氫罐中由鼓風(fēng)機(jī)在上部吹入空氣，稀釋氫氣，并安全排入大氣，次氯酸鈉溶液由增壓泵送至注水

25、管匯中，起到殺菌和海生物的作用。注水管匯空氣H2+空氣26431海水5加氯裝置示意圖1、給水泵 2、發(fā)生器 3、整流器 4、去氫罐 5、鼓風(fēng)機(jī) 6、加壓泵2過(guò)濾裝置 海水過(guò)濾一般經(jīng)多級(jí)過(guò)濾的方式進(jìn)行，一般，在海水注入到井口之前設(shè)有三至四級(jí)過(guò)濾，首先，在提升泵入口處，海底門(mén)下，有一個(gè)較粗的濾網(wǎng)，擋住體積較大的雜物、海生物和藻類(lèi)，使這些體積較大的物體不至于進(jìn)入到流程中來(lái)；第二級(jí)過(guò)濾是粗濾器，它可以濾除海水中較大的懸浮固體；第三級(jí)為細(xì)濾器，它可以濾除大多數(shù)顆粒較小的懸浮固體；第四級(jí)是在進(jìn)入井口之前，再增加一級(jí)精細(xì)過(guò)濾器，進(jìn)一步濾除直徑更小的懸浮固體顆粒。海水過(guò)濾裝置中主要設(shè)備是粗、細(xì)過(guò)濾器。粗濾器

26、粗濾器外殼為一圓筒狀，內(nèi)有一個(gè)同心的圓筒金屬濾網(wǎng)，鑲嵌在容器內(nèi)，金屬濾網(wǎng)壁由外向內(nèi)網(wǎng)眼變細(xì)。海水入口由上部進(jìn)入，在壓力作用下，通過(guò)濾網(wǎng)進(jìn)入到容器與濾網(wǎng)之間的環(huán)形空間，由出口排出，雜質(zhì)及藻類(lèi)物質(zhì)被截留于網(wǎng)內(nèi)；在濾網(wǎng)內(nèi)設(shè)置一“毛刷”，是用來(lái)進(jìn)行反沖洗的，當(dāng)進(jìn)行反沖洗時(shí)，電機(jī)帶動(dòng)毛刷轉(zhuǎn)動(dòng)，水流方向與處理過(guò)程反向，將截留雜質(zhì)及藻類(lèi)物沖刷出粗濾器。362541細(xì)濾器 細(xì)濾器其結(jié)構(gòu)原理基本上與在污水處理系統(tǒng)中介紹濾罐相似，只是內(nèi)部介質(zhì)有所不同。3 脫氧裝置 為脫除海水中存在的對(duì)注水流程、井身及地層有害的溶解氧和其它氣體，海水處理系統(tǒng)必須設(shè)置脫氧裝置，脫氧塔裝置一般由二級(jí)脫氧塔、真空泵、分離罐、空氣體射器及

27、其它配套管系、壓力表和安全閥等構(gòu)成。（見(jiàn)圖3-2-3） 脫氧塔一般具有真空脫氣和化學(xué)脫氣兩種功能。真空脫氧 真空脫氧的基本原理是，依靠真空設(shè)備提供的真空壓力，降低塔內(nèi)的氣體分壓，使海水中溶解的氣體逸出，并被抽出，從而達(dá)到除去海水中的溶解氣體的目的。一般真空脫氧可以使海水中含氧量降到0.05mg/L以下?；瘜W(xué)脫氧 為使海水中的含氧量達(dá)到注水要求的0.01mg/L以下，還必須進(jìn)一步采用脫氧方法。化學(xué)脫氧的基本原理是：加入化學(xué)藥劑，可與溶解氧通過(guò)化學(xué)反應(yīng)。4 海水處理流程海水提升泵將海水從海底門(mén)提升加壓進(jìn)入海水處理流程，先后經(jīng)由粗濾器、細(xì)濾器、脫氧塔、逐級(jí)過(guò)濾、脫氧后進(jìn)入注水增壓泵，由海底管線輸送至

28、各生產(chǎn)平臺(tái)，各生產(chǎn)平臺(tái)將分配來(lái)的處理后海水經(jīng)過(guò)注水泵進(jìn)一步增壓后進(jìn)入注水管匯，由注水管匯分配至各注水井。 地下水處理一 地下水的水質(zhì)來(lái)源及水質(zhì) 海上油田的地下水，采于所在油田區(qū)域內(nèi)淺層水，這取決于油田所在位置是否存在足夠量的可采淺層水。渤海海域內(nèi)由于館陶組層系發(fā)育普遍，具有較厚地層和儲(chǔ)量較大的淺層水，所以一般都有足夠的水水源。 采于地層的水作為注入水水源，其水質(zhì)一般都具有礦化度較高，含有一定量的鐵、錳等離子，以及帶有一定量的懸浮固體顆粒等，不同地域，不同層系，其對(duì)作為注入水的各種有害物質(zhì)含量不同。二 地下水處理方法 地下水的處理方法，取決于水源中所存在的有害于注水流程及油層等物質(zhì)的存在，處理目

29、的是除去這些有害物質(zhì)。 針對(duì)地層水中含有一定量的固體懸浮顆粒，設(shè)置了除砂、粗濾器、細(xì)濾器，進(jìn)行逐級(jí)過(guò)濾的方式三 地下水處理工藝流程 以渤西油田QK18-1平臺(tái)為例。渤西油田QK18-1平臺(tái)設(shè)置了一套完整的注地層水工藝流程。其主要設(shè)備有地下水泵、除砂器、粗濾器、細(xì)濾器、緩沖罐、注水泵及相匹配的化學(xué)注入系統(tǒng)、儀表控制系統(tǒng)、注水管匯及計(jì)量系統(tǒng)等。水處理藥劑為了不同的目的，在污水處理過(guò)程中常常需要使用一些化學(xué)添加劑，這些化學(xué)藥劑總稱(chēng)為水處理劑。 常用的水處理劑有：清水劑、絮凝劑、緩蝕劑、阻垢劑、殺菌劑、除氧劑等。一 清水劑油田常說(shuō)的清水劑，實(shí)際上是除油劑，其的作用主要是去除污水中的含油，污水中的油是已

30、油珠的方式存在于水中。油珠的表面，由于吸附了陰離子型表面活性劑(如羧酸鹽型表面活性劑)，形成擴(kuò)散雙電層而帶負(fù)電。清水劑可使它們易于聚結(jié)、上浮在除油設(shè)備中去除。1 陽(yáng)離子型聚合物 這類(lèi)聚合物包括無(wú)機(jī)陽(yáng)離子型聚合物和有機(jī)陽(yáng)離子型聚合物。無(wú)機(jī)陽(yáng)離子型聚合物如羥基鋁、羥基鐵和羥基鋯。它們的多核羥橋絡(luò)離子有中和油珠表面負(fù)電性和橋接油珠的作用，使油珠易于聚結(jié)、上浮。 有機(jī)陽(yáng)離子聚合物同樣有中和油珠表面負(fù)電性和橋接油滴的作用，使油珠易于聚結(jié)、上浮。2 有分支的表面活性劑 有分支的表面活性劑可取代油珠表面原有的吸附膜，使保護(hù)作用大大削弱，從而使油珠易于聚結(jié)、上浮。二 絮凝劑水中的固體懸浮物可用絮凝劑除去。能使

31、水中固體懸浮物形成絮凝物而下沉的物質(zhì)叫絮凝劑。污水中的懸浮固體主要為黏土顆粒，它們表面主要帶負(fù)電，互相排斥，所以它們不易聚結(jié)、下沉。為使它們易于聚結(jié)下沉，絮凝劑應(yīng)象清水劑那樣起兩個(gè)作用：一、中和固體懸浮物表面的負(fù)電性；二、使失去電性的固體顆粒聚結(jié)下沉。起前一個(gè)作用的化學(xué)藥劑為混凝劑；起后一個(gè)作用的化學(xué)藥劑為助凝劑。1 混凝劑 混凝劑常使用無(wú)機(jī)陽(yáng)離子聚合物，如羥基鋁、羥基鐵和羥基鋯。這些無(wú)機(jī)陽(yáng)離子形聚合物可在水中解離，給出多核羥橋絡(luò)離子，中和固體懸浮物的負(fù)電性。 此外還使用三氯化鋁、硫酸鋁、鋁酸鈉、鉀明礬、銨明礬、三綠化鐵等通過(guò)水解、絡(luò)合、羥橋作用形成多核羥橋絡(luò)離子，起到羥基鋁、羥基鐵和羥基鋯相

32、同的作用。2 助凝劑助凝劑常使用有機(jī)非離子型和陰離子型的水溶性聚合物，如聚丙烯酰胺、部分水解聚丙烯酰胺、聚乙二醇等，這些水溶性聚合物都是線形聚合物，可通過(guò)吸附而橋接在顆粒表面，使他們聚結(jié)在一起。使用絮凝劑處理水時(shí)，有兩點(diǎn)值得注意：· 注意混凝劑和助凝劑都有一個(gè)最佳濃度，大于或小于這個(gè)最佳濃度，絮凝效果都不好。· 注意加入順序，要先加入混凝劑，接觸了固體顆粒表面的負(fù)電性，再加入助凝劑。· 有機(jī)陽(yáng)離子形聚合物，兼有混凝劑和助凝劑的作用，應(yīng)此可單獨(dú)使用。三 緩蝕劑1 金屬腐蝕金屬腐蝕是指金屬表面與周?chē)橘|(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)而受到破壞的現(xiàn)象采油油中遇到的腐蝕主要為電化學(xué)

33、腐蝕，電化學(xué)腐蝕構(gòu)成電池反應(yīng)，反應(yīng)中有腐蝕電流存在。 在注水管線中，因水中含有一定數(shù)量的溶解氧，使鋼表面的微電池，進(jìn)行如下反應(yīng)： 陽(yáng)極反應(yīng) Fe Fe2 2e 陰極反應(yīng) O2 + 2H2O + 4e 4OH- 電池反應(yīng) 2Fe O2 + 2H2O 2Fe2 4OH- 腐蝕產(chǎn)物進(jìn)一步反應(yīng)： Fe2 2OH Fe(OH)2 3Fe(OH)2 2OH Fe3O4 + 4H2O + 2e 2Fe3O4 2OH + (n-1) H2O 3Fe2O3 . nH2O + 2e緩蝕劑按照作用機(jī)理分為三類(lèi)：· 氧化膜型緩蝕劑：通過(guò)氧化產(chǎn)生致密的保護(hù)膜，而起到緩蝕作用。如：重鉻酸鹽、鉬酸鹽、亞硝酸鹽等。

34、· 沉淀膜型破乳劑：通過(guò)在電化腐蝕的陰極表面形成沉淀膜而起到緩蝕作用。如：硅酸鈉、硫酸鋅、磷酸鈉、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、三聚磷酸鈉等。· 吸附膜型緩蝕劑：通過(guò)在電化腐蝕的陽(yáng)極和陰極表面形成吸附膜起到緩蝕作用。如：咪唑啉類(lèi)緩蝕劑。四 阻垢劑 結(jié)垢就是指在一定條件下，水相中對(duì)于某種鹽出現(xiàn)了過(guò)飽和而發(fā)生的析出和沉積過(guò)程，析出的固體物質(zhì)叫做垢，主要是溶解度小的Ca、Ba、Sr等無(wú)機(jī)鹽。 結(jié)垢分為三個(gè)階段，即垢的析出、垢的長(zhǎng)大和垢的沉積。在這個(gè)過(guò)程中主要作用機(jī)理為結(jié)晶作用和沉降作用。 油田水結(jié)垢通常只有少數(shù)幾種鹽，常見(jiàn)的垢的類(lèi)型有碳酸鈣、碳酸鎂、硫酸鈣、硫酸鋇、硫酸鍶等。引起結(jié)垢的

35、主要因素：· 不配伍水的混合 如含Ca2、Mg2較高的水與含SO42較高的水混合后，可能產(chǎn)生CaSO4、MgSO4沉淀； 含Ca2的水與含HCO3較高的水混合后可能出現(xiàn)CaCO3沉淀。· 由于條件變化引起結(jié)垢 由于溫度、壓力等物理?xiàng)l件發(fā)生變化，使水中溶解的一些鹽的溶解度下降，達(dá)到飽和而析出。如溫度升高，或壓力下降都有可能造成CaCO3沉淀。阻垢劑是一些化學(xué)藥品的統(tǒng)稱(chēng)，把少量防垢劑加入水中，通常能起到延緩、減少或抑制結(jié)垢的作用。使用防垢劑是油田最為常用的方法，其高效、簡(jiǎn)便、易行。常用的阻垢劑種類(lèi)有：l 磷酸鹽：如：EDTMP、HEDP、AEDP等。l 氨基多羧酸鹽：如：EDT

36、A、MIMDA 、IMDA等。l 磷酸脂鹽l 低分子聚合物 如：DMAA、PVAA、PAA、PMA 化學(xué)防垢劑的作用機(jī)理各種防垢劑可以通過(guò)不同的機(jī)理起到防垢作用，防垢劑防垢的主要機(jī)理有反應(yīng)絡(luò)合(螯合)機(jī)理和吸附機(jī)理。· 反應(yīng)絡(luò)合(螯合)機(jī)理防垢劑在水中解離后的陰離子與成垢的陽(yáng)離子通過(guò)反應(yīng)絡(luò)合(螯合)產(chǎn)生穩(wěn)定的水溶性的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，起到防垢效果。如HEDP與鈣離子形成的結(jié)構(gòu)如下：· 吸附機(jī)理防垢劑的吸附可通過(guò)兩種機(jī)理起防垢作用：一是晶格畸變機(jī)理，這是由于防垢劑的吸附，使垢表面的正常結(jié)垢狀態(tài)受到干擾(畸變)，抑制或部分抑制了晶體的繼續(xù)長(zhǎng)大，使成垢離子處在飽和狀態(tài)或形成松散的垢為水流

37、帶走；另一是靜電排斥機(jī)理，這是由于防垢劑(非離子型防垢劑除外)在垢表面吸附，能形成如圖9-2-18所示的擴(kuò)散雙電層，使垢表面帶電，抑制了晶體間的聚結(jié)，防垢劑也可在結(jié)垢表面吸附，形成同樣的擴(kuò)散雙電層，使結(jié)垢表面帶電，從而使晶體也不能在結(jié)垢表面沉積，達(dá)到防垢的目的。圖中 帶羧基鏈節(jié)的聚合物在碳酸鈣表面產(chǎn)生的擴(kuò)散雙電層。五 除氧劑 能除去水中溶解氧的化學(xué)藥劑叫除氧劑，除氧劑都是還原劑。常用的除氧劑有：亞硫酸鹽（銅、錳、鎳和鈷的二價(jià)金屬鹽作催化劑）、二氧化硫、聯(lián)氨等。亞硫酸鈉或亞硫酸氫銨2NaSO3O22 NaSO4 理論上需要8ppm NaSO3與1 ppm的O2起反應(yīng)，實(shí)際上常用的比率是10：1。

38、在正常操作溫度下，亞硫酸鈉或亞硫酸氫銨與氧的反應(yīng)通常是非常慢的，因此，一般需要加催化劑。硫酸鈷是最常用的一種催化劑。 二氧化硫2SO2 2H2OO22 H2SO4在這一反應(yīng)中，1ppm的氧需要4ppm的SO2。與亞硫酸鈉一樣，這種反應(yīng)通常需要某些化學(xué)物質(zhì)如硫酸鈷作為催化劑。二氧化硫是氣體，它比亞硫酸鈉價(jià)格低，用量也較少，但它用得不像亞硫酸鈉那樣普遍。不過(guò)，在需要大量脫氧劑的地方還常常使用它。使用二氧化硫作脫氧劑時(shí)，不能過(guò)量，否則會(huì)降低水的PH值，產(chǎn)生腐蝕。聯(lián)氨N2H4O2N22 H2O在正常操作溫度下，聯(lián)氨與氧的反應(yīng)非常慢，油田一般不使用。由于聯(lián)氨在90以上時(shí)會(huì)迅速地與氧發(fā)生反應(yīng)，因此主要用于

39、高壓鍋爐。六 殺菌劑 細(xì)菌的繁殖會(huì)造成金屬腐蝕、底層堵塞。少量加入就能殺死細(xì)菌的物質(zhì)叫殺菌劑。一種好的殺菌劑應(yīng)滿足高效、廣譜、低毒、穩(wěn)定、無(wú)臭、無(wú)刺激性、能和其他化學(xué)藥劑配伍、使用方便等要求。l 氧化型殺菌劑：通過(guò)氧化作用殺菌。Cl2、次氯酸鈉、次氯酸鈣、高鐵酸鉀、高錳酸鉀等。他們可在水中產(chǎn)生原子態(tài)氧起到殺菌作用。l 非氧化型殺菌劑吸附型殺菌劑：通過(guò)吸附在細(xì)菌表面，影響細(xì)菌正常的新陳代謝而起到殺菌效果。如季銨化合物。滲透型殺菌劑：這類(lèi)殺菌劑滲透入細(xì)菌的細(xì)胞中，破壞細(xì)菌體內(nèi)的生物酶而起到殺菌效果。殺菌劑多復(fù)配使用，復(fù)配殺菌劑的效果超過(guò)單一殺菌劑的效果。 殺菌劑必須交替使用，因長(zhǎng)期使用一種殺菌劑會(huì)使細(xì)菌產(chǎn)生抗藥性而顯著降低殺菌劑的效果。 殺菌劑開(kāi)始使用時(shí)濃度要高，在細(xì)菌數(shù)量處在控制之下時(shí)，則可改為低濃度，即能有效地控制細(xì)菌的繁殖。 殺菌劑可連續(xù)投放或間歇加入。連續(xù)投放時(shí)殺菌劑的濃度一般為1050mg/L，間歇加入時(shí)殺菌劑的濃度一般為100200mg/L?？荚囶}:填空：1 油田含油污水中按照分散情況分為三類(lèi)：(1)分散油：油珠在污水中的直徑較大，為10100微米，易于從污水中分離出來(lái)，浮于水面而被除去。(2)乳化油：