超濾-反滲透工藝深度處理勝利油田含聚采油廢水試驗(yàn)研究

1、國(guó)內(nèi)圖書(shū)分類(lèi)號(hào):X703.1 學(xué)校代碼:10213國(guó)際圖書(shū)分類(lèi)號(hào):628.3 密級(jí):公開(kāi)工程碩士學(xué)位論文超濾 -反滲透工藝深度處理勝利油田含聚采油廢水試驗(yàn)研究碩 士 研 究 生:封象水導(dǎo) 師:高金良 副教授副 導(dǎo) 師 : 付 林 高 級(jí) 工 程 師申 請(qǐng) 學(xué) 位 :工程碩士學(xué) 科 領(lǐng) 域 :環(huán)境工程所 在 單 位:勝利油田森諾勝利工程公司 答 辯 日 期 :2009年 3月授予學(xué)位單位:哈爾濱工業(yè)大學(xué)Classified Index: X703.1U.D.C: 628.3Dissertation for the Master Degree in EngineeringEXPERIMENTAL

2、STUDY ON ULTRAFILTRATION + REVERSE OSMOSIS PROCESS USED IN DVANCED TREATMENT OF POLYMER-BEARING PRODUCED WATER IN SHENGLI OILFIELDCandidate: Feng XiangshuiSupervisor: Associate Prof. Gao Jinliang Assisting Supervisor: Senior Engineer FU LinAcademic Degree Applied for: Master of EngineeringSpeciality

3、: Environmental EngineeringAffiliation: Shengli Oilfield Sennuo Shengli Engineering CompanyDate of Defence: March, 2009Degree-Conferring-Institution:Harbin Institute of Technology哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文摘 要隨著水資源短缺和水污染的日益嚴(yán)重,水已成為采油工業(yè)發(fā)展的制約因 素。聚合物驅(qū)采油廢水中含油量高,聚合物含量高,油水分離的難度大。傳統(tǒng) 含油污水處理工藝己經(jīng)不能滿足油田回注水水質(zhì)要求。試驗(yàn)采用超濾反滲透系 統(tǒng)

4、處理聚合物驅(qū)采油廢水,然后將反滲透產(chǎn)水作為油田回注水,從而使循環(huán)回 注水滿足配制聚合物要求,實(shí)現(xiàn)水資源循環(huán)利用,減輕環(huán)境污染。超濾 -反滲 透技術(shù)已在勝利孤島采油廠孤四污水站現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行試驗(yàn)研究。試驗(yàn)以國(guó)產(chǎn)超濾膜和反滲透膜為基本單元。試驗(yàn)首先采用超濾反滲透工藝 處理聚合物驅(qū)采油廢水,通過(guò)試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證超濾系統(tǒng)對(duì)于聚合物驅(qū)采油廢水的耐 受性,超濾與反滲透聯(lián)合工藝的可行性,并確定超濾與反滲透系統(tǒng)的最佳工 況。試驗(yàn)分別對(duì)超濾系統(tǒng)中懸浮物、濁度的、石油類(lèi)、有機(jī)物、聚合物、離子 及細(xì)菌的去除效果,反滲透系統(tǒng)中脫鹽效果及對(duì)不同離子去除效率, pH值、 電導(dǎo)率指標(biāo)對(duì)反滲透系統(tǒng)進(jìn)出水性質(zhì)的影響,反滲透含聚采油廢水出水

5、中礦化 度與聚合物粘度趨勢(shì)關(guān)系以及反滲透出水粘度與同實(shí)驗(yàn)條件黃河水稀釋聚合物 粘度隨時(shí)間變化規(guī)律進(jìn)行系統(tǒng)性研究。結(jié)果表明,超濾可有效去采油廢水水中 的懸浮物、降低石油類(lèi)物質(zhì)含量,產(chǎn)水的水質(zhì)、水量完全滿足反滲透膜進(jìn)水要 求。在反滲透水處理工藝中,給水 pH 控制在 6.37.6之間,預(yù)處理系統(tǒng)是反 滲透系統(tǒng)正常運(yùn)行的保障。通過(guò)超濾 -反滲透技術(shù)處理聚驅(qū)采油廢水回用試驗(yàn),證明超濾 -反滲透工藝 流程對(duì)有機(jī)污染物、含鹽量等具有明顯的去除效果。采用超濾 -反滲透技術(shù)處 理裝置可以使聚驅(qū)采油廢水達(dá)到回注標(biāo)準(zhǔn),并且運(yùn)行穩(wěn)定、出水水質(zhì)安全可 靠。該工藝的研究為含聚采油污水配制聚合物回注原地層提供了科學(xué)依據(jù)和

6、技 術(shù)保障。關(guān)鍵詞:含聚采油廢水;超濾;反滲透;脫鹽;膜污染哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文AbstractWith the shortage of water resource and water pollution, water has become a constraint for oil industry development. The polymer-bearing produced wastewater has a high content of oil and polymer, and it is difficult for oil-water separator. The tr

7、adition wastewater treatment technology has been unable to meet the quality requirements of injection water. The research uses ultrafiltration - reverse osmosis treatment process to treat the oily wastewater, and the effluent of the reverse osmosis system is used as injection wate.As a result, the w

8、ater quality can meet the requirements of configuration of polymer.At the same time,it realizes the reuse of water resource, and also reduces environmental pollution. The ultrafiltration - reverse osmosis technology has been used in the experimental study at Gusi Station of Gudao oil production plan

9、t.The experiment is made up by ultrafiltration membrane and reverse osmosis membrane which are made in China. Firstly polymer-bearing produced wastewater is treated by UF and RO. Ultrafiltration systemss tolerance for polymer flooding produced water and the feasibility and UF-RO technology are teste

10、d through a series of experiments.In the experiments, the removal efficiency of suspended solids, oil, polymers, salinity, organic matter and bacteria in the ultrafiltration system, the effect of desalination and the removal efficiency of different ions in the reverse osmosis system, the effect of p

11、H and conductivity on the influent and effluent of reverse osmosis system, the relationship between the salinity and polymer viscosity in the effluent and the relationship between effluent viscosity and time comparing with Yellow River water whose relationship is between diluted polymer viscosity an

12、d time in the same experimental conditions, are studied systematically. The result shows that ultrafiltration can effectively reduce the suspended solids in the produced wastewater and the content of oil material.The quality and quantity of effluent fully meets the requirements of reverse osmosis me

13、mbrane influent. In reverse osmosis water treatment process, its pH should be controlled between 6.3 7.6.And pre-treatment system is the protection of the normal operation.The test of polymer flooding produced water reuse with ultrafiltration - reverse哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文osmosis treatment technology prov

14、es that this process has significant removal efficiency on organic pollutants and salinity. It can make polymer flooding produced water to reach the reinjection standard, and run stably. The effluent quality is also reliable. The research of the process provides scientific basis and technical suppor

15、t for the injection, polymer-bearing produced wastewater, into the original stratigraphy of polymers.Keywords :polymer-bearing produced wastewater, ultrafiltration, reverse osmosis, desalination, membrane fouling哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文目 錄摘 要 . I Abstract.II第 1章 緒論 . 1 1.1 課題研究背景 . 1 1.1.1 油田采油技術(shù)的發(fā)展 . 1 1.1.

16、2 勝利油田采油廢水的來(lái)源 . 2 1.1.3 采油廢水排放對(duì)環(huán)境的危害 . 2 1.2 勝利油田采油廢水現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題 . 3 1.2.1 采油廢水的處理途徑 . 3 1.2.2 含聚采油廢水的特點(diǎn) . 4 1.2.3 采油廢水處理技術(shù) . 5 1.2.4 傳統(tǒng)處理技術(shù)存在的問(wèn)題 . 6 1.3 膜分離技術(shù) . 6 1.3.1 膜的概念 . 6 1.3.2 膜分離技術(shù)的分類(lèi) . 7 1.3.3 膜分離技術(shù)的發(fā)展 . 7 1.3.4 膜分離技術(shù)的特點(diǎn) . 9 1.3.5 膜分離技術(shù)在采油廢水處理中的研究和發(fā)展 . 9 1.4 超濾和反滲透的理論基礎(chǔ) . 11 1.4.1 超濾基本理論 . 1

17、1 1.4.2 膜污染及影響因素 . 13 1.4.3 反滲透基本理論 . 15 1.5 本課題研究的目的和意義 . 18 1.6 本課題研究的主要內(nèi)容 . 18第 2章 試驗(yàn)裝置與方法 . 20 2.1 試驗(yàn)裝置及工藝流程 . 20 2.1.1 試驗(yàn)裝置 . 20 2.1.2 工藝流程 . 20 2.1.3 主要設(shè)備設(shè)計(jì)參數(shù) . 22哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文2.2 試驗(yàn)用水 . 23 2.2.1 原水水質(zhì) . 23 2.2.2 目標(biāo)水質(zhì) . 24 2.3 水樣檢測(cè)方法 . 24 2.4 本章小結(jié) . 25第 3章 超濾預(yù)處理含聚采出水試驗(yàn)研究 . 26 3.1 超濾膜通量實(shí)驗(yàn) . 26

18、 3.1.1 清水通量實(shí)驗(yàn) . 26 3.1.2 壓力對(duì)超濾膜通量的影響 . 27 3.1.3 溫度對(duì)超濾膜工作性能的影響 . 28 3.1.4 超濾膜過(guò)濾水時(shí)的通量變化 . 29 3.2 超濾產(chǎn)水水質(zhì) . 29 3.2.1 懸浮物的去除 . 29 3.2.2 濁度的去除 . 31 3.2.3 石油類(lèi)的去除 . 31 3.2.4 有機(jī)物的去除 . 32 3.2.5 聚合物的去除 . 33 3.2.6 離子的去除 . 34 3.2.7 細(xì)菌的去除 . 34 3.3 超濾膜的污染及清洗方法 . 35 3.3.1 超濾膜的污染 . 35 3.3.2 清水沖洗 . 35 3.3.3 化學(xué)清洗 . 36

19、 3.4 超濾做為反滲透預(yù)處理的可行性分析 . 37 3.4.1 反滲透預(yù)處理的目的 . 37 3.4.2 超濾膜的出水水質(zhì) . 37 3.5 本章小結(jié) . 38第 4章 反滲透降低含聚采出水礦化度試驗(yàn)研究 . 39 4.1 各種反滲透膜的特點(diǎn) . 39 4.2 反滲透產(chǎn)水水質(zhì) . 39 4.2.1 對(duì)不同離子的去除 . 39 4.2.2 總礦化度的去除 . 43 4.2.3 電導(dǎo)率的去除 . 43哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文4.2.4 產(chǎn)水 pH . 44 4.3 反滲透膜的清洗 . 45 4.4 本章小結(jié) . 45第 5章 超濾 -反滲透工藝出水配聚效果及綜合效益分析 . 46 5.1

20、降礦化度效果評(píng)價(jià) . 46 5.1.1 脫鹽含聚污水配聚表觀粘度 . 46 5.1.2 脫鹽含聚污水配聚剪切流變性 . 47 5.1.3 脫鹽含聚污水配聚粘彈性 . 47 5.2 礦化度對(duì)配聚效果的影響分析 . 48 5.3 反滲透配聚污水熱穩(wěn)定性試驗(yàn) . 49 5.4 綜合效益分析 . 50 5.4.1 建設(shè)投資 . 50 5.4.2 制水成本 . 51 5.4.3 經(jīng)濟(jì)效益分析 . 51 5.5 本章小結(jié) . 51結(jié) 論 . 53參考文獻(xiàn) . 54哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 . 58哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文使用授權(quán)書(shū) . 58致 謝 . 59個(gè)人簡(jiǎn)歷 . 60哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程

21、碩士學(xué)位論文第 1章 緒論1.1課題研究背景目前,勝利油田大部分油田已進(jìn)入中后開(kāi)發(fā)期, “ 三高一低 ” (即高含水、 高采出程度、高采油速度,低儲(chǔ)采比形勢(shì)嚴(yán)峻。為保持原油產(chǎn)量,油田強(qiáng)化 了注水、蒸汽吞吐、注聚等多種措施,加之邊底水活躍、油藏影響及邊緣區(qū)塊 注水難度較大等因素影響,一方面加劇了注采不平衡的矛盾,剩余污水現(xiàn)象突 出 , 勝利油田采出污水量約為 73×104m 3/d,其中剩余污水約為 14×104m 3/d,目 前污水出路主要靠回注、回灌及處理后達(dá)標(biāo)外排來(lái)解決,但由于受注水量、回 灌區(qū)塊及 COD 外排總量的限制,無(wú)法完全消化現(xiàn)有的含油污水,環(huán)保壓力巨 大;另

22、一方面,產(chǎn)出污水水質(zhì)變差,含油、含聚增加,處理難度加大;再則, 注聚開(kāi)采造成了清水資源的極大消耗,而且還增加了剩余污水的量,剩余污水 問(wèn)題更加突出。為解決剩余污水的出路問(wèn)題,同時(shí)減少清水用量,降低采油成本,保障 油田的可持續(xù)發(fā)展,勝利油田開(kāi)始了采油污水資源化利用工藝的研究和探索, 并在孤島采油廠孤四污水站針對(duì)含聚采油污水開(kāi)展了深度處理后用于替代清水 配聚的小試試驗(yàn),并將以此基礎(chǔ)開(kāi)展擴(kuò)大性工業(yè)試驗(yàn)。1.1.1油田采油技術(shù)的發(fā)展自從 1859年美國(guó)在賓西法尼亞洲發(fā)現(xiàn)了油田并生產(chǎn)出油氣開(kāi)始 1,現(xiàn)代 石油工業(yè)已經(jīng)經(jīng)歷了近 150年的歷史。在此期間,石油開(kāi)采技術(shù)的發(fā)展大概經(jīng) 歷了一次采油、二次采油和三

23、次采油三個(gè)階段。20世紀(jì) 40年代以前,油田開(kāi)發(fā)主要是依靠天然能量消耗開(kāi)采,一般采收 率僅 5%10% 2,我們稱(chēng)為一次采油,也有些專(zhuān)家稱(chēng)這種采油方式為 “ 衰竭式 開(kāi)采 ” 。它是利用油層原有的能量進(jìn)行采油,以不注入任何流體為特征。由于 早期的油田開(kāi)發(fā)技術(shù)水平比較低,使得 90%左右的探明石油儲(chǔ)量被留在地下 而廢棄 3。隨著滲流理論的發(fā)展,人們認(rèn)識(shí)到油井產(chǎn)量與壓力梯度成正比,所以為 了提高地層壓力,提出了人工注水(氣的二次開(kāi)采方式。這種采油方法一般 可以使采收率達(dá)到 30%40%4,是目前世界上各油田的主要開(kāi)發(fā)方式,也是 油田開(kāi)發(fā)技術(shù)上一次質(zhì)的飛躍。哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文隨著油田二次

24、采油的持續(xù)發(fā)展,所需注水量也隨著不斷增加,采油井的 含水率隨之迅速地上升。為了解決上述問(wèn)題和進(jìn)一步提高采收率,國(guó)內(nèi)外石油 工作者進(jìn)行了大量研究工作 5,6,在水中加入各種化學(xué)劑,這樣通過(guò)改變驅(qū)替 劑的物理化學(xué)性質(zhì),可以把剩余石油進(jìn)一步開(kāi)采出來(lái),這種新的方法就稱(chēng)作三 次采油,國(guó)外稱(chēng)之為 “ 強(qiáng)化石油開(kāi)采技術(shù) ” 。三次采油是以注入特殊流體(如聚 合物溶液、堿溶液、表面活性劑溶液或體系、二氧化碳、水蒸氣等為特征的 采油。這種采油方式遠(yuǎn)不同于二次采油,二次采油是依靠人工補(bǔ)充油層能量的 物理作用提高采收率,而三次采油方法是在注水保持油層壓力基礎(chǔ)上,又依靠 注入大量新的驅(qū)油劑,改變流體粘度、組分和相態(tài),

25、具有物理化學(xué)的雙重作 用,不僅進(jìn)一步擴(kuò)大了注入水波及范圍,而且使分散的、束縛在毛細(xì)管中的殘 余油重新聚集而被采出。目前勝利油田已開(kāi)始大面積的聚合物驅(qū)采油。1.1.2勝利油田采油廢水的來(lái)源隨著油田開(kāi)采時(shí)間的延長(zhǎng),油層的壓力不斷下降,為了保持油層壓力, 提高采收率,常采用人工注水的方法向油層補(bǔ)充能量,因而原油的含水率將不 斷上升,這種從地層中隨原油一起開(kāi)采出來(lái)的含有原油的廢水稱(chēng)為采油廢水。 這些采油廢水隨原油集輸系統(tǒng)進(jìn)入脫水轉(zhuǎn)油站進(jìn)行脫水、脫鹽處理,之后這些 被 “ 脫出來(lái) ” 的廢水進(jìn)入廢水處理站,形成油田特有的含油廢水,又稱(chēng) “ 采出水 ” 或 “ 產(chǎn)出水 ” 7。1.1.3采油廢水排放對(duì)環(huán)境

26、的危害(1 油 油類(lèi)在采油廢水中的存在狀態(tài)可以分為浮油、分散油、乳化油 和溶解油,水中浮油形成油膜后阻礙大氣復(fù)氧,斷絕水體氧的來(lái)源。乳化油和 溶解油由于好氧微生物的作用,在分解過(guò)程中消耗水中溶解氧,使水體形成缺 氧狀態(tài),導(dǎo)致水體中 CO 2濃度增高, pH 值下降,使魚(yú)類(lèi)和水生生物不能生 長(zhǎng)。(2 有機(jī)物 采油廢水中含有的有機(jī)化合物如酚、氰、胺、醇和有機(jī)酸 等,一般毒性大,危害也較嚴(yán)重,且在水中的溶解度大,一般難以去除。此 外,在生產(chǎn)過(guò)程中加入的破乳劑、水質(zhì)穩(wěn)定劑、浮選劑、阻垢劑等,都造成水 質(zhì)成分的復(fù)雜化,增加了廢水治理的難度。目前許多廢水治理合格率低,都是 由于這些污染物所造成。(3 富

27、營(yíng) 養(yǎng) 物 質(zhì) 采 油 廢 水 所 含 部 分 有 機(jī) 物 及 無(wú) 機(jī) 物 , 如 脂 肪 、 蛋 白 質(zhì)、氨、磷等,本身雖無(wú)多大毒性,但可作為水中某些好氧微生物的養(yǎng)分而被哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文生物氧化分解。在緩慢流動(dòng)的湖泊,水庫(kù)、內(nèi)海等水域,由于生物營(yíng)養(yǎng)元素的 增加,促進(jìn)了藻類(lèi)等浮游生物的繁殖,會(huì)在水中形成密集的 “ 水華 ” 或 “ 紅潮 ” , 藻類(lèi)死亡或腐化后又會(huì)引起水中氧的大量減少,使水質(zhì)惡化,變黑發(fā)臭,魚(yú)類(lèi) 死亡。(4 重金屬 采油廢水中所含重金屬濃度通常都較自然存在于海水中的 要多。重金屬在水體中不能被微生物降解,只能在各種形態(tài)之間相互轉(zhuǎn)化、分 散和富集。重金屬進(jìn)入人體后

28、,能夠和生理高分子物質(zhì),如蛋白質(zhì)和酶等發(fā)生 作用而使這些生理高分子物質(zhì)失去活性,也可能在人體的某些器官中積累,造 成慢性中毒。1.2勝利油田采油廢水現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題1.2.1采油廢水的處理途徑勝利油田采油廢水的產(chǎn)生量約為 73×104m 3/d,針對(duì)采油廢水的主要處理 途徑為處理達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)后用作注水開(kāi)采的回注水,除回注消耗掉一部分采油 廢水外,另外仍有約 14×104m 3/d出現(xiàn)剩余,對(duì)于剩余污水,勝利油田主要采 取了回灌和外排的方式進(jìn)行處理,并進(jìn)行了小規(guī)模的資源化利用的探索。 (1 回注 目前勝利油田針對(duì)采油廢水的主要處理途徑為處理達(dá)到一定標(biāo) 準(zhǔn)后用作注水開(kāi)采的回注水

29、,約占采油廢水的產(chǎn)生總量的 80%。根據(jù)國(guó)內(nèi)外 的研究和實(shí)踐發(fā)現(xiàn),注入水的水質(zhì)優(yōu)劣對(duì)地層的影響很大。由于各油田具體地 理情況不同,相應(yīng)的滲透率也不同,因此注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)也不相同。目前全國(guó)主 要油田都制定了本油田的注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),但都要達(dá)到國(guó)家對(duì)含油污水回注的指 標(biāo)要求標(biāo)準(zhǔn)碎屑巖油藏注水水質(zhì)推薦指標(biāo)及分析方法(SY/T 5329-1994 才能回注 8,其主要控制指標(biāo)為含油量、懸浮物含量和粒徑中值。(2 回灌 目前勝利油田對(duì)大部分剩余污水加強(qiáng)回灌,平均回灌量約為 6.7×104m 3/d,約占總剩余污水量的 48%,由于受地層條件限制、套管破損等 因素限制難以實(shí)現(xiàn)全部回灌,再則回灌成本高且

30、屬無(wú)效注水,因此對(duì)部分回灌 難度大的區(qū)塊,需要采取達(dá)標(biāo)處理后排放的措施或進(jìn)行處理后回用。(3 外排 目前勝利油田外排采油污水共建有三個(gè)采油污水處理廠,分別 是電廠粉煤灰采油污水處理廠、孤東外排污水處理廠、樁西長(zhǎng)堤采油污水處理 廠,設(shè)計(jì)總處理能力 8.4×104m 3/d,均已接近滿負(fù)荷運(yùn)行,均采取以氧化塘為 主的生化處理工藝,投產(chǎn)以來(lái),運(yùn)行都比較正常,污水處理效果較好,能夠穩(wěn) 定達(dá)到現(xiàn)有國(guó)家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn) (GB8978-1996二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求。但是隨哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文著山東省新的污水排放標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施,達(dá)標(biāo)外排的難度加大,國(guó)家的節(jié)能減排政 策和 “ 十一五 ” 期間污染物外

31、排總量的大量削減也給勝利油田采油污水的外排帶 來(lái)了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。由于受總量限制,外排水量已無(wú)擴(kuò)大可能。(4 資源化利用 勝利油田高度重視采油污水的資源化利用,并專(zhuān)門(mén)召 開(kāi)了勝利油田采油污水資源化利用技術(shù)研討會(huì),研討會(huì)聚集了國(guó)內(nèi)外數(shù)十家有 著采油污水處置經(jīng)驗(yàn)和研究的企業(yè)和科研院所,對(duì)采油污水的回用途徑和技術(shù) 進(jìn)行了探討。并且在中石化總部的支持下,勝利油田開(kāi)始了采油污水資源化利 用工藝的研究和探索,并在孤島、孤東等采油廠針對(duì)含聚采油污水開(kāi)展了深度 處理用于替代清水配聚的小試試驗(yàn),一方面,這種工程的實(shí)現(xiàn)可以減少采油污 水的外排量,從而減少 COD 等污染物的外排量,符合 “ 十一五 ” 期間的環(huán)保目

32、標(biāo)要求,也符合國(guó)家污染物減排的總體趨勢(shì);另一方面,這種工程的實(shí)現(xiàn),可 以替代清水這種緊缺資源,降低生產(chǎn)成本,并且能從源頭上減少剩余采油污水 的產(chǎn)生量,符合國(guó)家的節(jié)約能源的要求。但目前采油污水深度處理后資源化利 用工程尚無(wú)較大規(guī)模的工業(yè)化應(yīng)用 9,10。1.2.2含聚采油廢水的特點(diǎn)表 1-1 聚合物驅(qū)采油出水的性質(zhì)及危害Table 1-1 Polymer flooding produced water characteristics and harm指 標(biāo) 性 質(zhì) 危 害聚合物 濃度為 300-500mg/L,分子量 150-600萬(wàn) 增加采出水的粘度,油水分離 難度加大含油量 濃度為 1500

33、-7500mg/L 回注時(shí)堵塞地層,外排時(shí)造成污 染懸浮物 濃度為 30-100mg/L 造成地層堵塞 礦化度 濃度為 4000-5000mg/L 加速管道腐蝕微生物 常見(jiàn)有鐵細(xì)菌、腐生菌、硫酸鹽還原菌等造成管道腐蝕,堵塞地層聚合物驅(qū)采油廢水是從地層隨原油的開(kāi)采過(guò)程一同攜帶出來(lái)的,該水經(jīng) 過(guò)了原油收集及初加工的整個(gè)過(guò)程,因此污水中雜質(zhì)種類(lèi)及性質(zhì)都與原油地質(zhì) 條件、注入水性質(zhì)、原油集輸條件以及脫水工藝等因素有關(guān)。聚合物驅(qū)采油廢 水的主要污染物包括石油類(lèi)、固體懸浮物、礦化度、微生物和聚合物。同注水 驅(qū)采油廢水的水質(zhì)相比,聚合物驅(qū)采油廢水的成分更加復(fù)雜,處理難度更大, 它不能用于配制聚合物母液用水的

34、最主要原因是這些雜質(zhì)會(huì)對(duì)配聚過(guò)程中所配 制的聚合物溶液帶來(lái)不良的影響,嚴(yán)重影響現(xiàn)場(chǎng)聚合物驅(qū)油效果。哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文1.2.3采油廢水處理技術(shù)根據(jù)實(shí)際調(diào)研,勝利油田處理采油廢水的技術(shù)有很多種,常用的處理方 法主要可分為以下幾種:(1 重力沉降 其機(jī)理是根據(jù)油水兩相存在密度差,在重力作用下,經(jīng) 過(guò)一段時(shí)間,油水混合物會(huì)自動(dòng)分離。合理的水力設(shè)計(jì)和污水的停留時(shí)間是影 響除油效率的兩個(gè)重要因素,停留時(shí)間越長(zhǎng),處理效果越好 11,12。該工藝在國(guó)內(nèi)首先于 1969年應(yīng)用在大慶油田東油庫(kù)含油污水處理站獲得 成功,并先后在國(guó)內(nèi)各油田推廣使用,國(guó)外許多油田也在采用類(lèi)似流程 13。 該工藝流程處理效

35、果好,對(duì)原水含油量變化適應(yīng)性強(qiáng),缺點(diǎn)是當(dāng)設(shè)計(jì)規(guī)模超過(guò) 1.0×104m3·d-1時(shí),壓力濾罐數(shù)量多,流程相對(duì)復(fù)雜一些。(2 旋流分離 其機(jī)理是借助于離心力將密度較小的油滴從水中分離出 去 14,15。旋流分離技術(shù)作為一種高新分離技術(shù)用于油水分離的研究起源于英 國(guó) South-Hampton 大學(xué)。目前該脫油技術(shù)在發(fā)達(dá)國(guó)家產(chǎn)油污水處理設(shè)備中特別 是在海上石油開(kāi)采平臺(tái)上已成為不可替代的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備 16。與常規(guī)設(shè)備相比,利用水力旋流器處理油田含油廢水可節(jié)省投資 50%左 右,具有良好的價(jià)格性能比,因此水力旋流器將在含油廢水處理方面得到越來(lái) 越廣泛的應(yīng)用。(3 氣 浮 技 術(shù) 氣 浮

36、 就 是 在 含 油 廢 水 中 通 入 空 氣 或 設(shè) 法 使 水 中 產(chǎn) 生 氣 體,使廢水中顆粒粒徑為 0.2525m 的乳化油、分散油和懸浮顆粒粘附在氣 泡上,隨氣泡一起上浮到水面并加以回收,從而達(dá)到含油廢水除油、除懸浮物 的目的。大慶油田于 2000年 8月竣工投產(chǎn)了 3.0×104m3/d規(guī)模的含油廢水處 理試驗(yàn)站,該站首次在大規(guī)模的含油廢水站中應(yīng)用了氣浮除油技術(shù),從目前的 運(yùn)行情況來(lái)看效果良好 17。(4 化學(xué)處理法和電解法 化學(xué)處理法主要用于去除乳化油,一般是直 接用化學(xué)藥劑來(lái)削弱分散態(tài)油珠的穩(wěn)定性,通常投加無(wú)機(jī)混凝劑如鋁鹽和鐵 鹽,然后通過(guò)沉降或氣浮法將分離的油去除

37、。投加混凝劑后,氣浮除油的效率 可提高 10%25%。電解法去除乳化油效果良好,且沒(méi)有二次污染。電解法主要有電解氣浮 法和電解絮凝法。前者利用電解水產(chǎn)生的氧氣和氫氣形成微氣泡,進(jìn)行氣浮。 由于氣泡微小,能夠去除較小的油珠和懸浮粒子,廢水處理后可用于回注。后 者則采用消耗性電極,外加電壓使電極氧化而釋放出金屬離子,釋放出的金屬哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文離子的水解產(chǎn)物具有混凝作用。這種技術(shù)要求被處理的廢水有足夠的導(dǎo)電性, 以使電解池能進(jìn)行正常工作,并防止電極鈍化。(5 生物處理技術(shù) 采油廢水經(jīng)隔油池和氣浮處理后,可采用活性污泥 法、滴濾法、曝氣法或接觸氧化法等生化方法處理。一種代表性的工藝流程

38、如 下所示。中科院植物研究所和江蘇省植物研究所利用鳳眼蓮生態(tài)工程凈化處理 采油廢水 18,結(jié)果表明,在控制好條件的情況下,處理效果較好。(6 吸附法 吸附法是利用親油性材料來(lái)吸附水中的油?；钚蕴渴浅Ｓ玫?吸附材料。此外,煤炭、吸油氈、陶粒、微孔陶瓷、微孔塑料、石英砂、木屑 和硼泥等也可作為吸附劑?；钚蕴课椒ㄓ捎谔幚沓杀靖摺⒃偕y,使用上受 到一定的限制。近年來(lái)國(guó)外已逐漸用它來(lái)對(duì)含油廢水進(jìn)行深度處理,以滿足日 益嚴(yán)格的廢水排放標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)內(nèi)也開(kāi)展了使用粒狀活性炭處理采油廢水這方面的 研究與實(shí)踐。從試驗(yàn)效果來(lái)看,在很低的含油量條件下,活性炭除油效果非常 顯著,可高達(dá) 95%以上。1.2.4傳統(tǒng)處理技

39、術(shù)存在的問(wèn)題目 前 國(guó) 內(nèi) 各 油 田 多 數(shù) 采 用 的 傳 統(tǒng) 采 油 廢 水 處 理 工 藝 , 雖 然 有 一 定 的 效 果,但是處理后都存在許多問(wèn)題,如隔油池只能去除大粒徑的油珠,不能去除 水中乳化油和溶解油;離心分離處理分散油和乳化油效果均較好,但能耗較 高,對(duì)操作條件要求苛刻;氣浮法分離油水乳化液時(shí)需投加大量藥劑,且產(chǎn)生 大量浮渣,需要進(jìn)行后續(xù)處理;活性炭吸附法成本高,不易再生利用等等問(wèn) 題。此外,由于強(qiáng)化采油技術(shù)的應(yīng)用,使得石油開(kāi)采廢水的水質(zhì)情況變得越來(lái) 越復(fù)雜,原來(lái)的廢水處理設(shè)施已難以使之達(dá)到回注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),直接影響到二 次采油、三次采油的采油率。采油廢水傳統(tǒng)處理技術(shù)普遍存在的不足和缺陷, 所以適應(yīng)性更強(qiáng)、性能更加穩(wěn)定的膜分離技術(shù)逐漸引起了人們的重視。1.3膜分離技術(shù)油田采油廢水中,由于乳化油等穩(wěn)定狀態(tài)物質(zhì)的存在,用一般的物理法 或