油田污水处理.doc

第五章 油田污水处理章 导 言学习目标1、了解油田污水来源、特点及其处理的重要性；2、掌握油田污水回注、排放标准以及水质分析方法；3、了解油田污水处理工艺；4、了解油田污水除油、防垢、缓蚀及杀菌技术。 学习建议通过本章的学习掌握油田污水的来源、特点及回注、排放水质要求以及常见污水处理方法和工艺。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。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。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 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。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14104mg/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 容易在管道、容器中结垢有机物 含有原油和采油过程中的各种化学药剂，COD高 有利于微生物繁殖，造成腐蚀和堵塞 微生物 常见有铁细菌、腐生菌、硫酸盐还原菌等 容易腐蚀管线，堵塞地层 溶解气体 污水中溶解有O2、H2S、CO2 等多种气体 易导致管线结垢，加剧金属设备的腐蚀 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： （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100m，占总含油量的7080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100m25m；（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，水中又含有一定量的表面活性剂，使乳化物呈稳定状态，油粒径一般在25m0.1m，油粒之间难以合并，长期保持稳定，难以分离；（4）溶解油：油以化学方式溶解于水中，油粒直径在0.1m以下，甚至可小到几纳米，极难分离，一般为515mg/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1m100m，因为大于100m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 泥砂：0.05m4m的粘土、460m的粉砂和大于60m的细砂； 各种腐蚀产物及垢：Fe2O3、CaO，MgO，FeS，CaSO4，CaCO3等；细菌：硫酸盐还原菌（SRB）5m10m，腐生菌（TGB）10m30m； 有机物：胶质沥青质类和石蜡等重质油类。（2）胶体粒径为110-3m1m，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：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110-3m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；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310-4m510-4m。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： 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。 回用：处理后作为热采锅炉的给水。 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。（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： 水质稳定，与油层水相混不产生沉淀； 水注入油层后不使粘土矿物产生水化膨胀或悬浊； 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； 对注水设施腐蚀性小； 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； 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； 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。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。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 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，可溶解CaCO3垢，但对设施有腐蚀作用；0，有碳酸盐沉淀析出。一般要求侵蚀性二氧化碳含量为-1.01.0mg/L。 pH值控制在6.5-7.5为宜。 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） 回注水水质分析根据净化水的不同去向，需要选择不同的分析项目。净化污水回注时的分析项目主要有： 阳离子钙：油田原水的主要成分之一，含量高达30000mg/L，能很快与碳酸根或硫酸根离子结合，生成沉淀附着的垢或悬浮固体，是造成地层堵塞的主要原因之一。镁：通常镁离子浓度比钙离子低得多，但与碳酸根离子结合能形成碳酸镁（MgCO3）垢，也会引起结垢和堵塞问题。铁：地层水中天然铁含量很低，因此在水系统中铁的存在并达到一定含量，通常标志着金属的腐蚀。在水中的铁可能以高铁（Fe3）或低铁（Fe2）的离子形式存在，也可能作为沉淀出来的铁化合物悬浮在水中。沉淀出来的铁化合物会引起地层的堵塞。钡：钡离子在原水中之所以重要，主要是由于它能与硫酸根离子结合生成极其难溶的BaSO4，即使少量硫酸钡的存在也能引起严重的堵塞。与此类似，原水中的锶离子（Sr2）也会导致严重结垢和堵塞。 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。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。 其它性质pH值；悬浮固体；浊度；总溶解固体量（TDS，总矿化度）；温度；相对密度；溶解氧；硫化物（H2S）；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）。（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 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 回注：代替清水资源直接回注地层或配制聚合物后回注