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油田回注水處理技術

來源:四川華清-污水處理技術/工藝頻道 發布日期:2014-11-06 點擊數:

為了提高原油采收率,需向油井中回注大量的水,同時在油、氣的生產過程中也會有地層伴生水產生。為了獲得合格的油、氣產品,需要將伴生水以及注水與 油、氣進行分離,分離所產生的水中仍然含有一定量的油、氣以及其他的固體或液體雜質,這些含有一定量油、氣以及其他雜質的水被稱為含油污水,其中的雜質有 懸浮固體、油、溶解物質(低分子質量有機物和無機鹽類、溶解氣) 等。由于水資源缺乏,油田普遍將采油污水進行處理后回注地下,但其具有較高的油藏傷害性、較強的腐蝕性和一定的結垢性,因此,《長慶油田污水回注指標控制 標準》對所屬站點的回注水中油、懸浮物和顆粒物粒徑等指標有嚴格的要求。

1 含油污水水質

長慶油田陜北特低滲透區塊某聯合站的設計處理能力為500 m3/d,本次水質實測期間的處理設備運行負荷為82.8%。實測含油污水水 質: 石油類物質濃度為266 mg/L、硫化物濃度為2.69 mg/L、懸浮物濃度為1 980 mg/L、鐵含量為42.5 mg/L; 回注水水質標準: 石油類物質濃度為30 mg/L、硫化物濃度為2 mg/L、懸浮物濃度為15 mg/L、鐵含量為0.5mg/L。

2 主要設備及特點

根據含油污水的水質特征及回注水水質要求,主要去除因子為懸浮物、石油類物質、硫化物及鐵,且保證處理后的回注水中顆粒物直徑<1.0 μm。目前該區域部分聯合站常用的處理工藝為兩級過濾,即黑核桃殼過濾器+ 纖維球過濾器。本工程的含油污水處理在兩級過濾的基礎上增加氣浮裝置,即采用氣浮+ 兩級過濾。筆者主要考察氣浮裝置的增加對兩級過濾除污效果的強化能力。

2. 1 溶氣氣浮系統

本工程選用直溶氣浮,具體結構如圖1 所示。本氣浮系統將空壓機、壓力溶氣罐、回流泵合為一體,在一定條件下,氣液混合泵在運轉時會有很高的自吸能力把氣體吸入高效反應器,形成溶氣水,直接釋 放到氣浮池中,產生大量的微細氣泡,粘附于經過混凝反應后的廢水中的“礬花”上,使絮體上浮,并最終通過斜板溶氣氣浮機進行清除。該系統主要設備為高效管 道反應器(PFR) 和斜板溶氣氣浮機(CDAF) 。

高效管道反應器由3 個特殊設計的混合管道組成,分別加入絮凝劑和溶氣水。該反應器具有精確、穩定的GT 值,混凝劑投加后水中污染物脫穩過程穩定,保證絮體均勻增長; 同時在絮凝過程中加入了溶氣水,釋放出的氣泡能結合進絮體的內部,產生共聚反應,大大提高了分離效率。

斜板溶氣氣浮機在浮選機腔內設置了斜板,水流處于層流狀態,提高了分離負荷和效率; 同時該系統采用了斜管高壓溶氣技術,省去了大體積的溶氣罐,溶氣壓力達到了0.6 MPa,容器量大,加強了氣浮的挾污能力,適合處理含油量大、懸浮物高的污水。

2. 2 黑核桃殼過濾器

黑核桃殼過濾器是利用過濾分離原理研制成功的分離設備,采用了耐油濾材作為過濾介質,具有比表面積大、吸附力強、截污量大的特性,可以有效去除水中 的油和懸浮物。過濾時,水流自上而下,經布水器、濾料層、集水器完成過濾。反洗時,攪拌器翻轉濾料,水流自下而上,使濾料得到徹底清洗再生。主要運行參 數: 過濾速度為20~25 m/h; 運行周期為8~24 h; 反洗方式為水反洗,反洗耗水為1%~3%,反洗強度為4~15 L/(m2·s) ,反洗歷時為20~30 min,反洗膨脹率為30%~50%。

2. 3 纖維球過濾器

雙親可逆纖維球過濾器采用高新技術使纖維分子結構優化重組,生成性能穩定的新分子基因,從而達到雙親雙疏的目的。在過濾時濾料表現出親油親水特性, 具有良好的自然沉降性進而形成理想的濾床,同時吸附攔截水中的油及懸浮物,反洗時表現出疏油的特性,具有良好的再生性。主要運行參數: 過濾速度為30 m/h; 運行周期為8~24 h; 反洗方式為水反洗,反洗耗水為1%~3%,反洗強度為30 L/(m2·s) ,反洗歷時為20~30 min; 水頭損失≤0.15MPa。

3 結果與分析

3. 1 無氣浮裝置下的處理效果

目前,部分聯合站僅采用黑核桃殼過濾器+ 纖維球過濾器系統處理含油污水。在本次研究中,首先關閉氣浮裝置運行含油污水處理系統,進、出水水質見表1。可見無氣浮狀態下,對石油類物質、硫化物、懸 浮物、鐵的去除率分別為95.4%、14.5%、95.6%、98.9%; 回注水懸浮物和硫化物濃度未達到《長慶油田污水回注指標控制標準》。

3. 2 加氣浮裝置下的處理效果

增加氣浮裝置進行含油污水處理,進、出水水質見表2。可見增加氣浮狀態下,對石油類物質、硫化物、懸浮物、鐵的去除率分別為99.9%、 29.7%、99.5%、99.0%,所有分析因子均符合《長慶油田污水回注指標控制標準》。可知,氣浮工段可去除74.4%的石油類物質和83.8% 的懸浮物,同時去除了22.7%的硫化物和16.7%的鐵,大大降低了后續過濾系統的處理負荷,緩解了過濾阻力的增加速度,延遲了濾料的反洗周期,降低了 運行成本。

對比表1、2 可知,增加氣浮后,出水石油類、硫化物、懸浮物、鐵濃度分別降低了97.4%、17.8%、88.5%、2.2%,使得石油類物質和懸浮物的出水濃度大幅下降,保證了回注水的水質穩定。

4 結論

在黑核桃殼過濾器和纖維球過濾器的兩級過濾基礎上,在過濾之前加裝氣浮裝置,可顯著提高對含油污水處理效果,出水石油類物質、硫化物及懸浮物的濃 度分別降低了97.4%、17.8%、88.5%,減輕了后期過濾的負荷; 而且回注水水質穩定,達到《長慶油田污水回注指標控制標準》。

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