CN100537455C - 三元复合驱采出液含油污水处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油田三元复合驱采出液含油污水处理工艺。油田三元复合驱采出液中含有大量的聚合物、碱和表面活性剂，使得污水中形成的油包水乳状液非常稳定，油和悬浮物的去除处理难度很大。本工艺采用自然沉降、气浮除油、混凝沉降和机械过滤等手段，并配以除油剂、絮凝剂和助凝剂，处理三元复合驱采出液含油污水，可使污水处理后达到水中含油小于20mg/L，悬浮物含量小于20mg/L，达到油田三元复合驱回注水的标准。本工艺解决了油田三元复合驱采出液含油污水处理的问题，对于节约水资源、降低三次采油成本、保护环境具有积极的经济效益和社会效益。

Description

三元复合驱采出液含油污水处理工艺

技术领域

本发明涉及一种油田采油污水处理技术领域。特别涉及三元复合驱采出液含油污水处理工艺，属于油田三次采油污水处理方法。

背景技术

目前，我国东部地区的主要油田(大庆、胜利、大港等)已进入了二次采油的后期阶段，原油产量递减速度加快，经济效益下降，应用三次采油技术提高采收率已势在必行。聚合物驱油可将采收率提高10％(与水驱比)，该技术已在大庆、胜利、大港、河南等油田推广应用，取得了良好的经济效益。三元复合驱是继聚合物驱油后的又一项提高原油采收率的新技术，可将采收率提高20％(与水驱比)，该技术已在大庆、胜利、新疆等油田进行了先导性矿场试验取得了较好的增油降水效果，该项技术已逐渐成为油田可持续发展的关键技术之一。

三元复合驱(ASP)是向注入水中按一定比例添加工业碱(alkaline)、表面活性剂(surfactant)和聚合物(polymer)，以达到调整吸水剖面，提高洗油效率的联合驱油技术。大量的研究表明，三元复合驱具有表面活性剂和聚合物驱共同的优点，既能提高驱油效率，又能提高波及体积，并且能大幅度地降低表面活性剂的用量。三元复合驱提高采收率的机理是三方面因素共同作用的结果，即进一步降低界面张力、较好的流度控制和降低化学剂的吸附。

国外复合驱技术的研究自1986年以来一直呈下降趋势，基本上处于停滞状态。三元复合驱驱油机理复杂，开采成本高，风险大，实现工业化应用比较困难，因此美国转向深度调剖、二氧化碳混相驱技术的研究，对复合驱技术的支持只限于基础理论研究和驱油用表面活性剂及聚合物的开发研制方面。国内复合驱技术的研究，经过多年来的国家重点科技攻关，已在大庆、胜利、克拉玛依等油田开展过三元复合驱矿场试验。从试验规模、数量和整体研究水平来看，国内三元复合驱技术处于世界领先地位。

大庆油田1993年和1994年在萨中西部和杏五区中块开展过三元复合驱先导性矿场试验，以确定三元复合驱驱油效果。在试验成功的基础上，1996年和1997年在杏二区西部和北一区段西进行过两个扩大性矿场试验，以验证三元复合驱提高采收率幅度以及注采能力、色谱分离等动态变化规律。1997年在三厂小井距试验区开展过表面活性剂复配降低主表面活性剂用量的矿场试验，1998年在萨南四区开展过羧酸盐三元复合驱矿场试验。此外，杏二区中部开展国产表面活性剂三元复合驱扩大性矿场试验。

三元复合驱具有很好的乳化和降低界面张力作用，但同时造成原油采出液组成十分复杂。正常开采的原油采出液主要为油外相乳化液，油水分离使用常规的非离子型破乳剂即可得到解决，对电脱不会造成影响；而采用三元复合驱提高采收率，采出液会形成W/O、O/W、W/O/W等多层的乳化液，乳化液十分稳定，给破乳脱水带来难度，其中影响最严重的成分是表面活性剂—非离子型乳化剂(如OP-10、平平加等)、阴离子表活剂(石油磺酸盐类)，其次为碱。为了降低界面张力，三元复合驱配方中加入了大量的Na₂CO₃或NaOH等，个别的三元复合驱中加入硅酸盐类物质来降低成本或降低界面张力，这样的采出液使得破乳更加困难。

相比于聚合物驱，三元复合驱采出液含油污水的成分更加复杂，处理难度更大。在复合驱采出污水中，不仅含有部分水解聚丙烯酰胺，而且含有表面活性剂和碱，大大增加了对污水中含油和悬浮物的处理难度，常规的含油污水处理工艺不能满足三元复合驱采出污水处理的要求。

发明内容

本发明目的是提供一种三元复合驱采出液含油污水处理工艺，解决常规的含油污水处理工艺，不能满足三元复合驱采出液含油污水处理的问题。通过本工艺处理，可将三元复合驱采出污水处理后达到回注水要求，即水中含油量≤20mg/L，悬浮物含量≤20mg/L，节约水资源，保护油田环境；并且具有处理效率高，加药量相对较小，工艺运行稳定，减低油田三元复合驱污水处理成本，提高油田经济和社会效益。

本发明是通过以下工艺流程实现的：

油田三元复合驱采出液含油污水处理工艺，其步骤是：

A、三元复合驱采出液经破乳工艺分离出的含油污水(1)首先进入沉降罐(2)自然沉降，时间为4h～24h，沉降的污泥间歇式排入污泥罐(12)，由用管线将水输送到静态混合器(4)；

B、通过加药泵向静态混合器(4)加入除油剂(3)，除油剂通过静态混合器(4)与来水混合，进入气浮装置(5)；

C、在气浮装置(5)内，水经气浮处理后，上部浮油由收油装置(6)回收并送入收油罐(16)；下部沉降的污泥间歇式排入污泥罐(12)，气浮处理后的水通过管线将水输送到静态混合器(4)；

D、在静态混合器(4)通过加药泵计量，加入絮凝剂(7)和助凝剂(8)，絮凝剂和助凝剂通过静态混合器(9)与水混合，进入多效反应器(10)；

E、在多效反应器(10)内，絮凝剂和助凝剂在多效反应器(10)的搅拌作用下，进行充分反应，絮凝后，水通过泵送入沉降罐(11)；

F、在沉降罐(11)内，水在沉降罐的停留时间为6h～24h，下部沉降的污泥间歇式排入污泥罐(12)，沉降后的水进入一级核桃壳过滤器(14)和二级双滤料过滤器(15)，过滤后的水达到油田三元复合驱采出液污水处理回注的要求，回注地层；

G、沉降罐(2)、气浮装置(5)和沉降罐(11)内沉降的污泥排入污泥罐(12)，污泥罐(12)贮满污泥后，送入用板框压滤机(13)压成泥饼。

所述的除油剂(3)有以下三类之中的1种或2种混合物，

a.阳离子聚丙烯酰胺类中的丙烯酰胺(AM)与二甲基二烯丙基氯化铵共聚物、AM与三甲基单烯丙基氯化铵共聚物或AM与甲基丙稀酸二甲氨基乙酯共聚物；

b.由聚丙烯酰胺改性的阳离子聚合物：由聚丙烯酰胺与甲醛水溶液反应，酰胺基部分羟甲基化，再与仲胺反应进行烷胺基化，最后与盐酸或烷基化试剂反应使叔胺季铵化所得产物；

c.由环氧氯丙烷与脂肪醇反应生成的聚醚类除油剂，其结构如下：

式中R为C₂～C₂₀的烷基，n为6～70，x为3～10。

在多效反应器中，加入的絮凝剂为无机金属盐或无机高分子聚合物，无机金属盐为铝盐或铁盐，无机高分子聚合物为聚合氯化铝、聚合硫酸铁或聚合硫酸硅铝；助凝剂为阴离子聚丙烯酰胺、非离子聚丙烯酰胺或阳离子聚丙烯酰胺的1种或2种。

所述的使用两级过滤，一级过滤滤料为核桃壳，物料粒径为1.2mm～2.5mm；二级过滤为双滤料过滤，下层滤料为石英砂，粒径为0.8mm～1.2mm，上层滤料为无烟煤，粒径为0.5mm～1.0mm。

气浮装置(5)上部的收油装置包括刮油器和收油槽。

多效反应器内有两个以搅拌器轴为中心的直径不同的圆型筒，污水首先进入带有搅拌装置的中心筒，经过搅拌使水与药剂充分反应，水溢到第二个筒的环形空间，再溢到最外的环形空间中，排入下一处理单元。

本发明的有益效果：三元复合驱采出液含油污水处理工艺，可将三元复合驱采出污水处理后达到回注水要求，处理后的水中含油量≤20mg/L，悬浮物含量≤20mg/L。处理后的污水回注地层，既能提高地层压力，并且节约水资源，保护油田环境。本发明处理工艺具有处理效率高，加药量相对较小，工艺运行稳定的特点，减低了油田三元复合驱污水处理成本，提高了油田经济和社会效益。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

附图说明

附图为本发明工艺流程图。

具体实施方式

实施例1：参阅附图。三元复合驱采出污水1(流量1m³/h)首先进入沉降罐2(罐容积4m³)，污水罐内停留时间4h。向管线中加入除油剂3(AM与三甲基单烯丙基氯化铵共聚物)，调节计量泵流量控制除油剂3加药浓度80mg/L。除油剂3与沉降罐2的出水通过静态混合器4混合后进入气浮装置5除油，然后进入下一级处理。向管线中加入絮凝剂7聚合硫酸铁和助凝剂8阴离子聚丙烯酰胺(分子量600万)，调节计量泵流量控制絮凝剂8和助凝剂9加药浓度分别为200mg/L和10mg/L。絮凝剂8、助凝剂9和气浮后的出水通过静态混合器9混合后进入多效反应器10，在搅拌的作用下进行充分反应。污水在多效反应器10内停留1h后进入沉降罐11(罐容积6m³)，罐内停留时间6h，最后经过一级双滤料过滤。整套工艺连续运行72h，每隔12h取水样分析一次，结果表明出水水质稳定，达到三元复合驱污水回注的要求，即悬浮物含量≤20mg/L，水中含油量≤20mg/L。表1为实例1的数据。

实例1数据表                          表1

实施例2：参阅附图。三元复合驱采出污水1(流量2m³/h)首先进入沉降罐2(罐容积10m³)，罐内停留时间5h。向管线中加入由环氧氯丙烷与多元脂肪醇反应生成的聚醚类除油剂3，调节计量泵流量控制除油剂3加药浓度60mg/L。除油剂与沉降罐2的出水通过静态混合器4混合后进入气浮装置5除油，然后进入下一级处理。向管线中加入絮凝剂7硫酸铝和助凝剂8阴离子聚丙烯酰胺(分子量600万)，调节计量泵流量控制絮凝剂7和助凝剂8加药浓度分别为400mg/L和15mg/L。絮凝剂7、助凝剂8和气浮后的出水通过静态混合器9混合后进入多效反应器10，在搅拌的作用下进行充分反应。污水在多效反应器10内停留0.5h后进入沉降罐11(罐容积16m³)，罐内停留时间8h，最后依次经过一级核桃壳过滤和二级双滤料过滤。整套工艺连续运行72h，每隔12h取水样分析一次，结果表明出水水质稳定，达到三元复合驱污水回注的要求，即悬浮物含量≤20mg/L，水中含油量≤20mg/L。表2为实例2的数据。

实例2数据表                       表2.

实施例3：参阅附图。三元复合驱采出污水1(流量1m³/h)首先进入沉降罐2(罐容积6m³)，罐内停留时间6h。向管线中加入改性阳离子聚丙烯酰胺除油剂3，调节计量泵流量控制加药浓度在50mg/L。除油剂3与沉降罐2的出水通过静态混合器4混合后进入气浮装置5除油，然后进入下一级处理。向管线中加入絮凝剂7聚合氯化铝和助凝剂8阳离子型聚丙烯酰胺，调节计量泵流量控制絮凝剂7和助凝剂8加药浓度分别为300mg/L和50mg/L。絮凝剂7、助凝剂8和气浮后的出水通过静态混合器9混合后进入多效反应器10，在搅拌的作用下进行充分反应。污水在多效反应器10内停留1h后进入沉降罐11(罐容积10m³)，罐内停留时间10h，最后依次经过一级核桃壳过滤14和二级双滤料过滤15。整套工艺连续运行72h，每隔12h取水样分析一次，结果表明出水水质稳定，达到三元复合驱污水回注的要求，即悬浮物含量≤20mg/L，水中含油量≤20mg/L。表3为实例3的数据。

实例3数据表                      表3.

三元复合驱采出液经破乳工艺后脱出的含油污水首先进入一个沉降罐，经4h～24h自然沉降(由沉降时间与来水流量，可设计沉降罐的容积大小)，然后由管道输送到下一单元处理，通过加药泵向管线中加入除油剂，所用除油剂有如下三类：(1)阳离子聚丙烯酰胺类：例如丙烯酰胺(AM)与二甲基二烯丙基氯化铵共聚物，AM与三甲基单烯丙基氯化铵共聚物，AM与甲基丙稀酸二甲氨基乙酯共聚物；(2)由聚丙烯酰胺改性的阳离子聚合物：例如由聚丙烯酰胺与甲醛水溶液反应，酰胺基部分羟甲基化，再与仲胺反应进行烷胺基化，最后与盐酸或烷基化试剂反应使叔胺季铵化所得产物；(3)由环氧氯丙烷与脂肪醇反应生成的聚醚类除油剂，其典型结构如下：

式中R为C2～C20的烷基，n为6～70，x为3～10。

除油剂通过静态混合器与来水混合，进入气浮装置5。气浮装置5为YF气液多相泵气浮装置，上部设有刮油器和收油器6。一般气浮泵系统都有分开的气浮池、加药设备、溶气罐、溶气水泵、空压机、污水泵组成，这样安装时间长，管理不便，占地面积大。YF气浮把这些分开的设备有机地组合于一体，同时省去溶气罐、空压机、溶气水泵及专用释放器。其优点是：占地面积小，安装简单，维护方便。气浮处理后，上部浮油由收油器6收走，进入收油罐16。

气浮处理后的水通过管线进入下一级处理单元。在管线中通过加药泵计量，加入絮凝剂7和助凝剂8。絮凝剂7为无机金属盐或无机高分子聚合物，例如铝盐、铁盐、聚合氯化铝、聚合硫酸铁、聚合硫酸硅铝等；助凝剂8为阴离子聚丙烯酰胺、非离子聚丙烯酰胺或阳离子聚丙烯酰胺。絮凝剂7和助凝剂8通过静态混合器9与水混合，进入多效反应器10。多效反应器10带有搅拌装置，以使药剂充分反应。多效反应器10内置两个以搅拌器轴为中心的直径不同的圆型套筒，污水首先进入带有搅拌装置的中心套筒，经过搅拌使水与药剂充分反应，上部水溢到第二个套筒的环形空间，再溢到最外的环形空间中，排入下一处理单元。

絮凝后，水通过泵送入混凝沉降罐，下部沉降的污泥间歇式排入污泥罐12，罐贮满污泥后用板框压滤机13压成泥饼。污水在混凝沉降罐的停留时间为6h～24h，沉降后的水进入一级核桃壳过滤器和二级双滤料过滤器。一级过滤滤料为核桃壳，物料粒径为1.2mm～2.5mm，二级过滤为双滤料过滤：下层滤料为石英砂，粒径为0.8mm～1.2mm，上层滤料为无烟煤，粒径为0.5mm～1.0mm。过滤后的水达到油田三元复合驱污水处理回注的要求，回注地层。

Claims (6)

1、一种油田三元复合驱采出液含油污水处理工艺，其特征在于：

所述工艺流程为：

A、三元复合驱采出液经破乳工艺分离出的含油污水(1)首先进入沉降罐(2)自然沉降，时间为4h～24h，沉降的污泥间歇式排入污泥罐(12)，由用管线将水输送到静态混合器(4)；

B、通过加药泵向静态混合器(4)加入除油剂(3)，除油剂通过静态混合器(4)与来水混合，进入气浮装置(5)；

C、在气浮装置(5)内，水经气浮处理后，上部浮油由收油装置(6)回收并送入收油罐(16)；下部沉降的污泥间歇式排入污泥罐(12)，气浮处理后的水通过管线将水输送到静态混合器(4)；

D、在静态混合器(4)通过加药泵计量，加入絮凝剂(7)和助凝剂(8)，絮凝剂和助凝剂通过静态混合器(9)与水混合，进入多效反应器(10)；

E、在多效反应器(10)内，絮凝剂和助凝剂在多效反应器(10)的搅拌作用下，进行充分反应，絮凝后，水通过泵送入沉降罐(11)；

F、在沉降罐(11)内，水在沉降罐的停留时间为6h～24h，下部沉降的污泥间歇式排入污泥罐(12)，沉降后的水进入一级核桃壳过滤器(14)和二级双滤料过滤器(15)，过滤后的水达到油田三元复合驱采出液污水处理回注的要求，回注地层；

G、沉降罐(2)、气浮装置(5)和沉降罐(11)内沉降的污泥排入污泥罐(12)，污泥罐(12)贮满污泥后，送入用板框压滤机(13)压成泥饼。

2、根据权利要求1所述的一种三元复合驱采出液含油污水处理工艺，其特征在于：所述的除油剂(3)有以下三类之中的1种或2种混合物，

a.阳离子聚丙烯酰胺类中的丙烯酰胺(AM)与二甲基二烯丙基氯化铵共聚物、AM与三甲基单烯丙基氯化铵共聚物或AM与甲基丙稀酸二甲氨基乙酯共聚物；

b.由聚丙烯酰胺改性的阳离子聚合物：由聚丙烯酰胺与甲醛水溶液反应，酰胺基部分羟甲基化，再与仲胺反应进行烷胺基化，最后与盐酸或烷基化试剂反应使叔胺季铵化所得产物；

c.由环氧氯丙烷与脂肪醇反应生成的聚醚类除油剂，其结构如下：

式中R为C₂～C₂₀的烷基，n为6～70，x为3～10。

3、根据权利要求1所述的一种三元复合驱采出液含油污水处理工艺，其特征在于：在多效反应器中，加入的絮凝剂为无机金属盐或无机高分子聚合物，无机金属盐为铝盐或铁盐，无机高分子聚合物为聚合氯化铝、聚合硫酸铁或聚合硫酸硅铝；助凝剂为阴离子聚丙烯酰胺、非离子聚丙烯酰胺或阳离子聚丙烯酰胺的1种或2种。

4、根据权利要求1所述的一种三元复合驱采出液含油污水处理工艺，其特征在于：使用两级过滤，一级过滤滤料为核桃壳，物料粒径为1.2mm～2.5mm；二级过滤为双滤料过滤，下层滤料为石英砂，粒径为0.8mm～1.2mm，上层滤料为无烟煤，粒径为0.5mm～1.0mm。

5、根据权利要求1所述的一种三元复合驱采出液含油污水处理工艺，其特征在于：气浮装置(5)上部的收油装置包括刮油器和收油槽。

6、根据权利要求1所述的一种三元复合驱采出液含油污水处理工艺，其特征在于：多效反应器内有两个以搅拌器轴为中心的直径不同的圆型筒，污水首先进入带有搅拌装置的中心筒，经过搅拌使水与药剂充分反应，水溢到第二个筒的环形空间，再溢到最外的环形空间中，排入下一处理单元。

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