CN101343096B - 油田三元复合驱采出水的处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种油田三元复合驱采出水的处理方法，将采出水pH调节到7-9之间，按照采出水的含油量分步加入镁盐、腐殖酸、铝盐，每步处理时间为5-10min.；在加入镁盐、铝盐的处理步骤中，水的pH需保持在7-9之间。采出水经过镁盐、腐殖酸、铝盐三步联合处理后，再进行沉降处理，即可使出水含油量和悬浮固体含量均低于5mg/L、油珠粒径中值低于2μm，达到油井回注水标准。本发明方法简单、运行成本低，为采用三元复合驱采油的油田提供了一种可行的采出水处理手段。

Description

油田三元复合驱采出水的处理方法

技术领域

本发明涉及一种油田三元复合驱采出水的处理方法，用于油田三元复合驱采油工艺中产生的含油废水的处理。属于环境工程技术领域。

背景技术

随着我国一些主力油田开采时间的延长和原油储量的下降，以提高原油采收率为目的的三次采油技术从上世纪九十年代起开始受到有关部门的重视，迄今，三次采油产量在我国已达相当大的规模。三元复合驱采油技术是三次采油技术中的一种，其特点是，在油井中加注聚合物、表面活性剂、碱等化学药剂，以提高油井采油率。目前，该技术由于可以使处于开采后期的油井原油采收率提高20％以上，从而在大庆油田首先获得了应用。然而，这种采油方式决定了采出水(即：废水)具有油、水乳化程度高、油珠在水中的稳定性强的特点，从而导致了采出水处理的困难。

含油废水的处理，一般有物理法(重力法、离心法等)、物理化学方法(膜分离法、过滤法、浮选法、超声法等)、化学法(凝聚法、酸化法、盐析法等)、电化学法(电解法、电火花法、电磁吸附分离法等)及其组合方法。然而，对三元复合驱采出水而言，目前使用的方法或起不到相应的处理效果，或因为废水处理成本过高，而难以为生产实际所采用。为解决三元复合驱采出水处理的难题，大庆油田总公司已数次组织全国相关研究单位开展各种处理方法的中试研究，以期以较低的处理成本使废水处理后水质达到油井回注水的标准[大庆油田自定标准为：回注水含油量低于20mg/L(油质量/采出水体积，下同)，悬浮固体含量低于20mg/L(悬浮固体质量/采出水体积，下同)，油珠粒径中值低于5μm，根据土层渗透性，标准宽严尚有变化]。对于这类采出水，目前，尚未有相关的成熟、实用的处理技术公开报道。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种油田三元复合驱采出水的处理方法，使采出水中的油、水获得迅速分离，并有效降低其中的悬浮固体含量，使三元复合驱采出水处理后其出水水质能够达到油井回注水标准，从而为采用三元复合驱采油的油田提供一种可行的采出水处理手段。

为实现这一目的，本发明将采出水pH调节到7-9之间，按照采出水的含油量分步加入镁盐、腐殖酸、铝盐，每步处理时间为5-10min.；在加入镁盐、铝盐的处理步骤中，水的pH需保持在7-9之间。采出水经过镁盐、腐殖酸、铝盐三步联合处理后，再进行沉降处理，即可使出水(上清液)含油量和悬浮固体含量均低于5mg/L、油珠粒径中值可低于2μm，达到油井回注水标准。

本发明的方法具体包括如下步骤：

(1)采用酸碱调节方法，将三元复合驱采出水pH调节到7-9之间；

(2)在采出水中加入镁盐，使单位体积采出水中的油质量与镁离子摩尔数比例为100mg∶3-10mmol，通过液碱调节，使混入镁盐后的水pH保持在7-9之间，混合搅拌5-10min.；

(3)在加入镁盐后的采出水中加入腐殖酸，使单位体积采出水中油质量与腐殖酸质量比例为1mg∶1-5mg，搅拌5-10min；

(4)在加入腐殖酸后的采出水中加入铝盐，使单位体积采出水中的油质量与铝离子质量比例维持到50mg∶1-4mg，通过液碱调节，使混入铝盐后的水pH保持在7-9之间，搅拌5-10min；

(5)加铝盐混凝后的水经沉降处理，沉降后出水中含油量和悬浮固体含量均低于5mg/L、油珠粒径中值低于2μm，沉降下来的泥渣排出做进一步处理。

本发明的技术原理是：

油田三元复合驱采油是在油井注入水中添加了高分子聚合物、表面活性剂、碱的采油方式，这种采油方式决定了采出水(废水)中具有较高含量的表面活性剂(通常在45mg/L以上)、较高含量的溶解性聚合物(通常在水中的残留量高达130mg/L以上)、较高盐量(钠离子含量在2200mg/L以上，总含盐量在7100mg/L以上)及偏碱性的特点。表面活性剂的存在增加了油在水中的稳定度，聚合物的残留增加水的粘度从而也提高了油珠在水中的稳定性，而盐度高虽然可以压缩油水界面的双电层而破坏起到一定的破乳效果，但因为采出水中表面活性剂和聚合物的含量较高，使得三元复合驱采出水的油、水分离十分困难。根据这一特点，本发明利用镁盐、腐殖酸以及铝盐结合的方法使采出水中的油、水发生分离，并经过沉降作用去除，从而达到采出水高效处理的目的。

镁盐有氯化镁、硫酸镁等化合物类型，镁盐中的镁离子在采出水处理中具有双重功能，一是，镁盐具有压缩油水结合粒子的双电层的功能，该功能的发挥可以使油珠在水中的稳定性下降，二是，镁盐在偏碱性条件下对烃类有机物的吸附与结合作用，使油珠与镁离子发生结合(当pH低于10时，不会形成氢氧化镁絮体从而不会对本发明的后续处理目的造成干扰)。

腐殖酸是一组芳香结构的、性质相似的酸性物质的复杂混合物，具有疏松的“海绵状”结构，使其产生巨大的表面积(330～340m²/g)和表面能，构成了物理吸附的应力基础。腐殖酸是一种亲水性可逆胶体，比重在1.330-1.448之间，对水中的阳离子具有螯合的作用。在三元复合驱采出水处理中，腐殖酸发挥了其双重的功能，即，一是，利用其巨大的表面积，对吸附与结合了镁离子的油珠进行吸附，二是，利用其对阳离子的螯合作用，使吸附与结合了油珠的镁离子与其发生化学结合，使采出水中的油珠进一步与水发生分离。

铝盐有硫酸铝、氯化铝以及聚合氯化铝等化合物类型，这些化合物在水处理中均有应用。本发明中采用铝盐的目的是，对经过镁盐吸附、脱稳，之后再经过腐殖酸进一步吸附结合后的含油珠进行混凝捕集，因为铝盐对悬浮固体同样能起到混凝沉淀作用，因此，经过铝盐混凝沉降处理后，采出水中的油珠、悬浮固体最终可获得高效去除，油珠粒径中值降低。

本发明的积极意义在于：(1)本发明可以在较低的处理成本下，使采出水得到有效处理，从而，为三元复合驱采油技术的推广提供了废水达标处理的环保保证；(2)采出水处理后，其水质可达到油井回注水要求，从而，可代替自来水回注油井，实现采出水的资源化利用。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明的技术方案作进一步描述。

图1是本发明的工艺流程图。如图1所示，本发明的方法中，首先根据采出水pH是否在7-9之间，决定在pH调节池中是否加入液碱或者酸进行pH调节；将pH为7-9的废水引入搅拌罐1，加入镁盐，根据搅拌罐1中水的pH是否保持在7-9之间(市售镁盐在水中一般呈弱酸性)决定是否加液碱进行pH调节(保持搅拌罐1中水的pH在7-9之间)，搅拌5-10min.后，引入搅拌罐2，加入腐殖酸，进行搅拌处理；再将搅拌罐2中的水引入搅拌罐3，加入铝盐，根据搅拌罐3中pH是否在7-9之间(市售铝盐一般呈弱酸性)决定是否加液碱进行pH调节，搅拌反应5-10min.后，搅拌罐3中的水引入沉降罐进行沉降处理，出水作为油井回注水使用，沉降罐底泥排出做进一步处理。

当然，按照本发明的步骤，采出水的处理也可以在同一个搅拌罐中实施。

实施例1

取大庆油田采油四厂杏二中试验站三元复合驱采出水沉降罐的出水，其含油量为106mg/L，悬浮固体(SS)含量为156mg/L，油珠粒径中值为38μm，其pH为9.6。用稀硫酸将其pH调到9，将pH调节池中的水引入搅拌罐1，加入3.18mmol/L(摩尔数/采出水体积)的硫酸镁(即3.18mmol/L镁离子)，在搅拌罐1中搅拌5min，此时，采出水的pH为8.6，pH不必进一步调整；出水引入搅拌罐2，加入106mg/L(质量/采出水体积)的腐殖酸，搅拌5min；搅拌罐2中的水引入搅拌罐3，加入1.06mmol/L(摩尔数/采出水体积)的硫酸铝(即2.12mmol/L铝离子)，搅拌反应5min；之后，搅拌罐3中的水引入沉降罐，静置45min。此时，沉降罐出水(上清液)含油量为3.8mg/L，悬浮固体为2.2mg/L，油珠粒径中值为2μm。

实施例2

取大庆油田采油四厂杏二中试验站三元复合驱采出水沉降罐前采出水，其含油量为380mg/L，悬浮固体(SS)含量为556mg/L，油珠粒径中值为98μm，其pH为9.6，用稀硫酸将其pH调到7，将pH调节池中的水引入搅拌罐1，加入38mmol/L(摩尔数/采出水体积)的硫酸镁(即38mmol/L镁离子)，搅拌10min，此时，采出水的pH为6.3；加液碱调整pH到7；搅拌罐1中的水引入搅拌罐2，加入1900mg/L(质量/采出水体积)的腐殖酸，搅拌10min；搅拌罐2中的水引入搅拌罐3，加入15.2mmol/L(摩尔数/采出水体积)的硫酸铝(即30.4mmol/L铝离子)，搅拌反应10min；搅拌罐3中的水引入沉降罐中，静置45min，沉降罐出水(上清液)含油量为2.7mg/L，悬浮固体为1.6mg/L，油珠粒径中值为2μm。

实施例3

取大庆油田采油四厂杏二中试验站三元复合驱采出水沉降罐前采出水和沉降罐后出水，将两者按一定比例混合，其含油量为218mg/L，悬浮固体(SS)含量为216mg/L，油珠粒径中值为42μm，其pH为9.6。用稀硫酸在pH调节池中将其pH调到8；将pH调节池中的水引入搅拌罐1，加入10.9mmol/L(摩尔数/采出水体积)的硫酸镁(即10.9mmol/L镁离子)，搅拌8min，此时，采出水的pH为7.3，不必调整pH；搅拌罐1中出水引入搅拌罐2，加入650mg/L(质量/采出水体积)的腐殖酸，搅拌8min；搅拌罐2出水引入搅拌罐3，加入5mmol/L(摩尔数/采出水体积)的硫酸铝(即10mmol/L铝离子)，搅拌10min；再将搅拌罐3中的水引入沉降罐，静置45min.。沉降罐出水(上清液)含油量为3.7mg/L，悬浮固体为3.3mg/L，油珠粒径中值为3μm。

实施例4

取大庆油田采油四厂杏二中试验站三元复合驱采出水沉降罐的出水，其含油量为106mg/L，悬浮固体(SS)含量为156mg/L，油珠粒径中值为38μm，其pH为9.6。用稀硫酸将其pH调到9，将pH调节池中的水引入搅拌罐1，加入3.18mmol/L(摩尔数/采出水体积)的氯化镁(即3.18mmol/L镁离子)，在搅拌罐1中搅拌5min，此时，采出水的pH为8.6，pH不必进一步调整；出水引入搅拌罐2，加入106mg/L(质量/采出水体积)的腐殖酸，搅拌5min.；搅拌罐2中的水引入搅拌罐3，加入2.12mmol/L(摩尔数/采出水体积)的氯化铝(即2.12mmol/L铝离子)，搅拌反应5min.；之后，搅拌罐3中的水引入沉降罐，静置45min.。此时，沉降罐出水(上清液)含油量为3.2mg/L，悬浮固体为2.7mg/L，油珠粒径中值为2μm。

实施例5

取大庆油田采油四厂杏二中试验站三元复合驱采出水沉降罐前采出水，其含油量为380mg/L，悬浮固体(SS)含量为556mg/L，油珠粒径中值为98μm，其pH为9.6，用稀硫酸将其pH调到7，将pH调节池中的水引入搅拌罐1，加入38mmol/L(摩尔数/采出水体积)的氯化镁(即38mmol/L镁离子)，搅拌10min.，此时，采出水的pH为6.3；加液碱调整pH到7；搅拌罐1中的水引入搅拌罐2，加入1900mg/L(质量/采出水体积)的腐殖酸，搅拌10min.；搅拌罐2中的水引入搅拌罐3，加入30.4mmol/L(摩尔数/采出水体积)的氯化铝(即30.4mmol/L铝离子)，搅拌反应10min.；搅拌罐3中的水引入沉降罐中，静置45min.，沉降罐出水(上清液)含油量为3.3mg/L，悬浮固体为3.0mg/L，油珠粒径中值为2μm。

Claims (1)

1.一种油田三元复合驱采出水的处理方法，其特征在于包含下列步骤：

(1)采用酸碱调节方法，将三元复合驱采出水pH调节到7-9之间；

(2)在采出水中加入镁盐，使单位体积采出水中的油质量与镁离子摩尔数比例为100mg∶3-10mmol，通过液碱调节，使混入镁盐后的水pH保持在7-9之间，混合搅拌5-10min；

(3)在加入镁盐后的采出水中加入腐殖酸，使单位体积采出水中油质量与腐殖酸质量比例为1mg∶1-5mg，搅拌5-10min；

(4)在加入腐殖酸后的采出水中加入铝盐，使单位体积采出水中的油质量与铝离子质量比例维持到50mg∶1-4mg，通过液碱调节，使混入铝盐后的水pH保持在7-9之间，搅拌5-10min；

(5)加铝盐混凝后的水经沉降处理，沉降后出水中含油量和悬浮固体含量均低于5mg/L、油珠粒径中值低于2μm，沉降下来的泥渣排出做进一步处理。

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