CN101050008B - 油田采出水处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及油田采出水的处理技术领域，是一种油田采出水处理方法，其按下述步骤进行：第一步加重核剂，第二步加催化剂，第三步加净水剂，第四步加助凝剂并得到净水。本发明的优点为：有效地缩减了处理油田采出水的工艺流程，减少药剂的投加量，使操作简便，降低处理成本，可适应较大范围油田采出水的水量及水质变化；处理出水即净水不改变原水的性质，对于高矿化度油田采出水的综合利用不影响；且产泥少，形成的污泥密实、密度大，沉降速度快；既可用于压力式的油田采出水的处理流程，也可用于重力式的油田采出水的处理流程；处理后的净水水质稳定，净水水质完全达到《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法》SY/T5329-94标准要求。
Description
技术领域
本发明涉及油田采出水的处理技术领域，是一种油田采出水处理方法。
背景技术
油田采出水的矿化度常常在10000毫克/升以下，随油田开发的力度进一步加大，油田采出水水质也越来越复杂；油田采出水的矿化度也越来越高，国内外超高矿化度油田采出水详见下表1。
表1 国内外油田高矿化度油田采出水表(单位：毫克/升)
| 分析项目 | 新疆某站 | 江汉某站 | 中原某站 | 华北某站 | 胜利某站 | 哈国某站 |
| 矿化度 | 234384.4 | 209416 | 130200 | 46601 | 66361 | 47565.5 |
| 碳酸氢根 | 167.5 | 166 | 334 | 173 | 342.5 | 4599.4 |
| 氯离子 | 2.34×10<sup>5</sup> | 1.84×10<sup>5</sup> | 84020 | 39457 | 40736 | 24815.0 |
| 钙离子 | 9.44×10<sup>3</sup> | 344 | 4500 | 211 | 4629 | 2914.1 |
| 镁离子 | 962 | 66.9 | 1180 | 19 | 664.3 | 528.8 |
| 水型 | 氯化钙 | 硫酸钠 | 氯化钙 | 碳酸氢钠 | 氯化钙 | 氯化钙 |
从表1分析数据可以看出，油田采出水的矿化度最高，已达到23.4万毫克/升，高矿化度油田采出水的特性有：1、高含量的盐类离子所带反相电荷压缩水中的胶体颗粒所带的双电层，使水中胶体颗粒的双电层致密，乳化油更难破乳；而在加入常规水质净水剂及助凝剂时，水处理剂在溶解盐类的作用下，絮凝受到严重影响。2、采出水的较高的温度及大量存在CL离子会使工艺过程中絮体的形成受到阻碍。3、油水密度差较大，从而使形成的絮体容易上浮。4、常含有大量的不稳定离子如：钙、镁离子及碳酸氢根等，当工艺条件发生变化时，这些不稳定离子析出形成悬浮物，影响油田采出水处理。
由于高矿化度油田采出水的这些特性，使得投加常规造成水质净水剂及助凝剂反应时间长，形成的絮体细小且上浮，处理出水很难达到油田注水水质指标要求。
国内在高矿化度油田采出水处理方面的专利文献有三篇。第一篇是专利申请公开号为CN1175657A的专利文献介绍了向油田采出水加石灰，将油田采出水的PH值调到9.5至11，由酸性水改成了碱性水，对油田采出水的处理效果有很大提高；但大量文献显示处理后的水使系统结垢严重，系统运行困难。第二篇是专利申请公开号为CN1327954A的专利文献提出的根据油田采出水中Fe2+及S2-的含量，先向油田采出水中投加双氧水，反应充分后，在投加活性硅酸助凝剂。主要是针对油田采出水中去除Fe2+及S2-，应用有一定局限性。第三篇是专利申请号为CN1686851A的专利文献介绍利用水中Fe2+作催化剂，先向油田采出水中投加双氧水，反应充分后，在投加活性硅酸助凝剂。
发明内容
本发明提供了一种油田采出水处理方法，其克服了上述现有技术之不足，有效解决了上述现有技术存在的问题，提高了对油田采出水的水处理效果，增大了对油田采出水的水质的适应范围，使操作简便。
本发明的技术方案是这样来实现的：一种油田采出水处理方法，其按下述步骤进行：
第一步加重核剂：在每升油田采出水中加入50毫克至300毫克的重核剂并充分混合；
第二步加催化剂：在加入重核剂后1分钟至20分钟开始加入催化剂，在每升上述第一步处理液中加入5毫克至50毫克的催化剂并充分混合；
第三步加净水剂：在加入催化剂后1分钟至20分钟开始加入净水剂，在每升上述第二步处理液中加入50毫克至300毫克的净水剂并充分混合；
第四步加助凝剂并得到净水：在加入净水剂后1分钟至20分钟开始加入助凝剂，在每升上述第三步处理液中加入5毫克至50毫克的助凝剂并充分混合1分钟至20分钟后除去絮体得到净水；
其中：
上述重核剂采用膨润土、凹凸棒土、海泡石、蒙脱石、硅藻土、高岭土、伊利石、粉煤灰中的至少一种；
上述催化剂采用磺酸盐阳离子共聚物和丙烯酸两性共聚物中的至少一种，其分子量范围为1000至4000；
上述净水剂可采用硫酸铝、明矾、硫酸亚铁、三氯化铁、硫酸镁、聚合氯化铝、聚合硫酸铁、聚合硫酸铝、碱式氯化铝、聚合硫酸铝铁、有机复合聚铝、聚硅铝、聚铝铁中的至少一种；
上述助凝剂采用阳离子聚丙烯酰胺，其分子量范围500万至800万。
下面是对上述技术方案的进一步优化和/或选择：
上述油田采出水的矿化度可为40000毫克/升至300000毫克/升，油田采出水的含油量可为36毫克/升至1000毫克/升，油田采出水的悬浮物含量可为15毫克/升至500毫克/升，在处理过程中油田采出水的温度可控制在18℃至75℃。
上述絮体除去方法可采用静态除絮体方法或动态除絮体方法。
在上述动态除絮体方法中可采用油田污水混凝沉降装置，该油田污水混凝沉降装置包括罐体，该罐体包括反应腔和斜板沉降腔，反应腔与斜板沉降腔之间通过联接口相联通，反应腔的罐体上有进水管且与反应腔相联通，斜板沉降腔内有不少于一组的斜管填料，斜板沉降腔的罐体上有出水管且与斜板沉降腔相联通，斜板沉降腔上部的罐体上有不少于一个的收油管，反应腔或/和斜板沉降腔下部的罐体上有不少于一个的排泥管。
上述反应腔可有四个反应室和一个进水室，该四个反应室为反应室一、反应室二、反应室三和反应室四，反应室一、反应室二、反应室三、反应室四和进水室依序设置，而反应室四的出口为联接口，反应室四的进口为反应室三的出口，反应室三的进口为反应室二的出口，反应室二的进口为反应室一的出口，反应室一的进口为进水室的出口，进水管与进水室相联通，助沉剂管与反应室一的进口端相联通，催化剂管与反应室二的进口端相联通，絮凝剂管与反应室三的进口端相联通，助凝剂管与反应室四的进口端相联通。
上述反应室一、反应室二、反应室三和反应室四中至少有一个安装有反应室网格。
上述四个反应室和/或的反应室网格的间距逐级增大。
上述反应腔有二个反应室即反应室一和反应室二，而反应室二的出口为联接口，反应室二的进口为反应室一的出口，进水管和絮凝剂管与出口端相对应的反应室一的另一端相联通，助凝剂管与反应室二的进口端相联通。
上述反应室一和反应室二的出口端大于进口端。
上述反应室一和反应室二中至少有一个安装有反应室网格。
本发明具有以下优点：有效地缩减了处理油田采出水的工艺流程，减少药剂的投加量，使操作简便，降低处理成本，可适应较大范围油田采出水的水量及水质变化；处理出水即净水不改变原水的性质，对于高矿化度油田采出水的综合利用不影响；而且产泥少，形成的污泥密实、密度大，沉降速度快；既可用于压力式的油田采出水的处理流程，也可用于重力式的油田采出水的处理流程；适用矿化度在40000毫克/升至300000毫克/升的油田采出水；不改变油田采出水本身的结垢腐蚀倾向；对水的矿化度等指标影响很小；受含油、悬浮物含量波动影响小，处理后的净水的水质稳定，净水的水质完全可达到《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法》SY/T5329-94标准的要求。
附图说明
附图1为本发明实施例2中油田污水混凝沉降装置之一的主视剖视结构示意图，
附图2为本发明实施例2中油田污水混凝沉降装置之二的主视剖视结构示意图，
附图中的编码分别为：1为罐体，2为反应腔，3为斜板沉降腔，4为联接口4，5为进水管，6为斜管填料，7为出水管，8为收油管，9为进水室，10为反应室一，11为反应室二，12为反应室三，13为反应室四，14为助沉剂管，15为催化剂管，16为絮凝剂管，17为助凝剂管，18为反应室网格，19为斜板沉降室一，20为斜板沉降室二，21为出水室，22为排泥管，23为冲洗喷头。
具体实施方式
本发明不受下述实施例的限制，可根据上述本发明的技术方案和实际情况来确定具体的实施方式。
下面结合最佳实施例对本发明作进一步论述：
实施例1，用本发明处理新疆某油田的油田采出水，该油田采出水的矿化度为234384毫克/升，该油田采出水处理方法按下述步骤进行：
第一步加重核剂：在每升油田采出水中加入50毫克或100毫克或150毫克或200毫克或250毫克或300毫克的重核剂并充分混合；
第二步加催化剂：在加入重核剂后1分钟或5分钟或10分钟或15分钟或20分钟开始加入催化剂，在每升上述第一步处理液中加入5毫克或10毫克或20毫克或30毫克或40毫克或50毫克的催化剂并充分混合；
第三步加净水剂：在加入催化剂后1分钟或5分钟或10分钟或15分钟或20分钟开始加入净水剂，在每升上述第二步处理液中加入50毫克或100毫克或150毫克或200毫克或250毫克或300毫克的净水剂并充分混合；
第四步加助凝剂并得到净水：在加入净水剂后1分钟或5分钟或10分钟或15分钟或20分钟开始加入助凝剂，在每升上述第三步处理液中加入5毫克或10毫克或20毫克或30毫克或40毫克或50毫克的助凝剂并充分混合1分钟或5分钟或10分钟或15分钟或20分钟后除去絮体得到净水；
其中：
上述重核剂采用膨润土、凹凸棒土、海泡石、蒙脱石、硅藻土、高岭土、伊利石、粉煤灰中的至少一种；
上述催化剂采用磺酸盐阳离子共聚物和丙烯酸两性共聚物中的至少一种，其分子量范围为1000或2000或3000或4000(原子量单位)；
上述净水剂可采用硫酸铝、明矾、硫酸亚铁、三氯化铁、硫酸镁、聚合氯化铝、聚合硫酸铁、聚合硫酸铝、碱式氯化铝、聚合硫酸铝铁、有机复合聚铝、聚硅铝、聚铝铁中的至少一种，采用有机复合聚铝、聚硅铝或聚铝铁效果最佳；
上述助凝剂采用阳离子聚丙烯酰胺，其分子量范围500万或600万或700万或800万(原子量单位)；
絮体除去方法采用静态除絮体方法；
油田采出水的含油量为36毫克/升或100毫克/升或300毫克/升或600毫克/升或1000毫克/升，油田采出水的悬浮物含量为15毫克/升或50毫克/升或100毫克/升或200毫克/升或300毫克/升或500毫克/升，在处理过程中油田采出水的温度控制在18℃或25℃或30℃或40℃或50℃或60℃或70℃或75℃。
对上述实施例1所得净水进行检测得知：在净水中，含油接近0毫克/升，悬浮物小于8毫克/升。
实施例2，用本发明处理哈萨克斯坦某油田的油田采出水，该油田采出水的矿化度为47565毫克/升，实施例2与实施例1的不同之处于：实施例2采絮体除去方法采用动态除絮体方法，油田采出水处理即水质净化时水流线速度为0.5米/秒至1.2米/秒，在动态除絮体方法中可采用现有公知技术即常规油田采出水混凝沉降工艺中的设备，也可采用下述油田污水混凝沉降装置，其中：
如附图1所示，该油田污水混凝沉降装置之一包括罐体1，而罐体1包括反应腔2和斜板沉降腔3，反应腔2斜板沉降腔3之间通过联接口4相联通，反应腔2的罐体1上有进水管5且与反应腔2相联通，斜板沉降腔3内有不少于一组的斜管填料6，斜板沉降腔3的罐体1上有出水管7且与斜板沉降腔3相联通，斜板沉降腔3上部的罐体2上有不少于一个的收油管8；反应腔2或/和斜板沉降腔3下部的罐体上有不少于一个的排泥管22，最好都有排泥管22；其中：反应腔2最好有四个反应室和一个进水室9，该四个反应室为反应室一10、反应室二11、反应室三12和反应室四13，反应室一10、反应室二11、反应室三12、反应室四13和进水室9依序设置，而反应室四13的出口为联接口4，反应室四13的进口为反应室三12的出口，反应室三12的进口为反应室二11的出口，反应室二11的进口为反应室一10的出口，反应室一10的进口为进水室9的出口，进水管5与进水室9相联通，助沉剂管14与反应室一10的进口端相联通，催化剂管15与反应室二11的进口端相联通，絮凝剂管16与反应室三12的进口端相联通，助凝剂管17与反应室四13的进口端相联通；在反应室一10、反应室二11、反应室三12和反应室四13中至少有一个安装有反应室网格18，最好都安装有反应室网格18；如附图1所示，四个反应室和/或的反应室网格的间距逐级增大，最好都逐级增大。油田污水混凝沉降装置之一的工作过程如下：污水通过进水管5进入进水室9，通过助沉剂管14投加助沉剂后，在反应室一内进行混合反应，通过催化剂管15投加催化剂，在反应室二11内进行混合反应，通过絮凝剂管16投加絮凝剂，在反应室三12内进行混合反应，通过助凝剂管17投加助凝剂，在反应室四13进行混合反应；在反应室四13内，由于絮体的长大及污泥与水的逆向流而形成污泥床，对悬浮物有吸附和截流作用；再细小一些的絮体由联接口4进入斜板沉降腔3而被去除，污油与斜管填料6为逆向流，将污油去除，这样就确保出水悬浮物达标。
如附图1和2所示，该油田污水混凝沉降装置之二与该油田污水混凝沉降装置之一的不同之外在于：如附图2所示，该油田污水混凝沉降装置之二的反应腔有二个反应室即反应室一10和反应室二11，而反应室二11的出口为联接口4，反应室二11的进口为反应室一10的出口，进水管5和絮凝剂管16与出口端相对应的反应室一10的另一端相联通，助凝剂管17与反应室二11的进口端相联通；其中：反应室一10和反应室二11的出口端最好大于进口端；在反应室一10和反应室二11中至少有一个安装有反应室网格18，最好都安装有反应室网格18。油田污水混凝沉降装置之二的工作过程如下：用加药泵将配制好浓度的重核剂投加到污水提升泵进口，利用污水提升泵的搅拌混合作用，迅速与污水混合，初步降低污水的负ξ电位，形成絮体的“重核”；用加药泵将配制好浓度的催化剂投加到污水提升泵出口，加快净水药剂的反应速度；污水通过进水管5进入反应室一10，通过絮凝剂管16投加絮凝剂，在反应室一10内进行混合反应，通过助凝剂管17投加助凝剂，在反应室二11进行混合反应，在反应室二11内，由于絮体的长大及污泥与水的逆向流而形成污泥床，对悬浮物有吸附和截流作用；再细小一些的絮体由联接口4进入斜板沉降腔3而被去除，污油与斜管填料6为逆向流，将污油去除，这样就确保出水悬浮物达标。
可根据实际需要，对上述油田污水混凝沉降装置作进一步优化或/和改进：
为了进一步提高上述油田污水混凝沉降装置的性能，如附图1和2所示：斜板沉降腔3包括斜板沉降室一19、斜板沉降室二20和出水室21，斜板沉降室一19的进口为联接口4并在斜板沉降室一19的上部，斜板沉降室二20的进口为斜板沉降室一19的出口，斜板沉降室二20的出口为出水室21的进口并在出水室21的上部，出水管7与出水室21相联通，在斜板沉降室一19和斜板沉降室二20上部的罐体1上分别有收油管8，在斜板沉降室一19和斜板沉降室二20中分别有斜管填料6，斜板沉降室一19中的斜管填料6向联接口4方向倾斜，斜板沉降室二20中的斜管填料6向出水室21的进口方向倾斜；斜板沉降室一中的斜管填料向联接口方向最好倾斜60度，斜板沉降室二中的斜管填料向出水室的进口方向最好倾斜60度；为了便于进行清洗，在反应腔2或/和斜板沉降腔3下部安装有不少于一个的冲洗喷头23。
对上述实施例2所得净水进行检测得知：在净水中，含油接近0毫克/升，悬浮物为4.6至10.5毫克/升。
本发明的有益效果如下：
1、采用常规工艺设备后的处理出水即净水完全可达到《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法》SY/T5329-94要求。
2、处理出水即净水不改变原水的性质，对于高矿化度油田采出水的综合利用不影响；而且产泥少，形成的污泥密实、密度大，沉降速度快。
3、既可用于压力式的油田采出水的处理流程，也可用于重力式的油田采出水的处理流程。
4、适用矿化度在40000毫克/升～300000毫克/升的油田采出水。
5、不改变油田采出水本身的结垢腐蚀倾向。
6、对水的矿化度等指标影响很小。
7、受含油、悬浮物含量波动影响小，处理后的净水的水质稳定。
Claims (4)
1.一种油田采出水处理方法，其特征在于按下述步骤进行：
第一步加重核剂：在每升油田采出水中加入50毫克至300毫克的重核剂并充分混合；
第二步加催化剂：在加入重核剂后1分钟至20分钟开始加入催化剂，在每升上述第一步处理液中加入5毫克至50毫克的催化剂并充分混合；
第三步加净水剂：在加入催化剂后1分钟至20分钟开始加入净水剂，在每升上述第二步处理液中加入50毫克至300毫克的净水剂并充分混合；
第四步加助凝剂并得到净水：在加入净水剂后1分钟至20分钟开始加入助凝剂，在每升上述第三步处理液中加入5毫克至50毫克的助凝剂并充分混合1分钟至20分钟后除去絮体得到净水；
其中：
上述重核剂采用膨润土、凹凸棒土、海泡石、蒙脱石、硅藻土、高岭土、伊利石、粉煤灰中的至少一种；
上述催化剂采用磺酸盐阳离子共聚物和丙烯酸两性共聚物中的至少一种，其分子量范围为1000至4000；
上述净水剂采用硫酸铝、明矾、硫酸亚铁、三氯化铁、硫酸镁、聚合氯化铝、聚合硫酸铁、聚合硫酸铝、碱式氯化铝、聚合硫酸铝铁、有机复合聚铝、聚硅铝、聚铝铁中的至少一种；
上述助凝剂采用阳离子聚丙烯酰胺，其分子量范围500万至800万；
上述絮体除去方法采用动态除絮体方法；
在上述动态除絮体方法中采用油田污水混凝沉降装置，该油田污水混凝沉降装置包括罐体，该罐体包括反应腔和斜板沉降腔，反应腔与斜板沉降腔之间通过联接口相联通，反应腔的罐体上有进水管且与反应腔相联通，斜板沉降腔内有不少于一组的斜管填料，斜板沉降腔的罐体上有出水管且与斜板沉降腔相联通，斜板沉降腔上部的罐体上有不少于一个的收油管，反应腔或/和斜板沉降腔下部的罐体上有不少于一个的排泥管；反应腔有四个反应室和一个进水室，该四个反应室为反应室一、反应室二、反应室三和反应室四，反应室一、反应室二、反应室三、反应室四和进水室依序设置，而反应室四的出口为联接口，反应室四的进口为反应室三的出口，反应室三的进口为反应室二的出口，反应室二的进口为反应室一的出口，反应室一的进口为进水室的出口，进水管与进水室相联通，重核剂管与反应室一的进口端相联通，催化剂管与反应室二的进口端相联通，净水剂管与反应室三的进口端相联通，助凝剂管与反应室四的进口端相联通。
2.根据权利要求1所述的油田采出水处理方法，其特征在于油田采出水的矿化度为40000毫克/升至300000毫克/升，油田采出水的含油量为36毫克/升至1000毫克/升，油田采出水的悬浮物含量为15毫克/升至500毫克/升，在处理过程中油田采出水的温度控制在18℃至75℃。
3.根据权利要求1或2所述的油田采出水处理方法，其特征在于反应室一、反应室二、反应室三和反应室四中至少有一个安装有反应室网格。
4.根据权利要求3所述的油田采出水处理方法，其特征在于四个反应室和/或反应室网格的间距逐级增大。
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