CN102086071B - 一种聚磺钻井废水回注处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种聚磺钻井废水回注处理方法，该方法包括步骤：向钻井废水中加入无机酸，调节pH至1～2，反应20～30min，使水中悬浮物发生失稳沉降；然后离心除去沉降的悬浮物，再调节pH至7～8，加入混凝剂和助凝剂，使混凝剂与水中的悬浮物凝聚并形成絮体，除去絮体后加入氧化剂进行氧化处理，再过滤进一步除去水中的悬浮物，降低其粒径中值。本发明采用了以酸化、混凝沉降、二级过滤为主体的处理技术，并结合酸碱调节、离心分离等强化固液分离措施，出水可达到《碎屑岩油藏注水水质推荐指标》(SY/T 5329-94)规定的C1级注水水质标准。本发明不仅可大大减少钻井废水对环境的污染，还可以缓解油田水资源紧缺的状况。
Description
技术领域
本发明涉及油田废水处理领域，具体是关于一种聚磺钻井废水回注处理方法，是一种适用于处理聚磺泥浆体系钻井废水并最终可回注地层的工艺技术。
背景技术
对于钻井废水的处理，通常油田现场采用的处理方法是化学混凝法，其中化学混凝沉降法是目前国内普遍采用的处理技术，先利用药剂破坏钻井液化学稳定性，再利用机械装置进行固液分离。该方法简单灵活，可以去除大部分的悬浮物，但对污染物浓度较高的废水或加入磺化处理剂后很难处理达标。在化学混凝的基础上，采用强化固液分离措施，提高对悬浮物的去除效率，一般有斜板沉降和离心分离措施，斜板沉淀沉降效率高，可以缩短水力停留时间；沉淀分出的污泥则由泵打入离心机进行脱水和除油，减少了油水或油固的后续处理。
另外气浮工艺则是在混凝反应后矾花增大后，向废水中通人空气，并以微小气泡形式从水中析出成为载体，使废水中的乳化油、微小悬浮颗粒等污染物质粘附在气泡上，因其视密度小于水而上浮，从而达到净化废水的目的。该方法适合于分离颗粒直径大于10μm的悬浮固体、分散油和乳化油。
钻井废水经过处理后用于外排或回注，外排处理工艺通常采用混凝沉降+化学氧化法，是在混凝沉降除去大部分悬浮物后，利用氧化剂分解或断裂有机物分子从而降低出水COD。相比外排来说，将钻井废水处理后回注地层，一方面减少了废水的排放量，另一方面是可以处理后的清水可以用作二次采油水驱的水源，缓解油田现场水资源紧张的状况，是较好的选择。
常规的钻井废水回注处理工艺为“除油-混凝-过滤”三段式处理流程。而随着钻井深度的增加，使用的处理剂品种和数量就越多，相应的钻井废水组成也就越复杂，污染物浓度就越高，使得钻井废水中悬浮物含量严重超标、体系非常稳定，废水处理难度增大，处理成本升高，出水水质也常常因无法达到回注水水水质指标，回注时对产油地层造成了伤害。这说明常用的处理工艺已经不能满足油田日益严格的环保要求，因此迫切需要一套流程能有效处理聚磺钻井废水且处理后能达到回注水水质标准的处理流程。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于聚磺钻井废水的处理技术，使最终处理出水水质能够达到《碎屑岩油藏注水水质推荐指标》(SY/T 5329-94)规定的C1级水质标准。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明提供了一种聚磺钻井废水处理方法，其是聚磺钻井废水回注处理工艺，采用了酸化、离心分离、调节pH、混凝沉降、氧化、过滤的处理方法。本发明的聚磺钻井废水回注处理方法具体包括步骤：
1)向钻井废水中加入无机酸，调节pH至1～2，反应20～30min，使水中悬浮物发生失稳沉降；
2)将步骤1)的出水除去沉降的悬浮物；
3)向步骤2)除去沉降悬浮物后的水加入碱性药剂将其pH调节至7～8；
4)将步骤3)的出水在搅拌条件下加入混凝剂和助凝剂，使混凝剂与水中的悬浮物凝聚并形成絮体；
5)将步骤4)的出水进入沉淀池，使絮体依靠自身重力沉降至沉淀池底部，上部为沉淀后的清水；
6)将步骤5)的清水出水加入氧化剂进行氧化处理，氧化分解难以通过混凝去除的溶解性有机物，以降低COD；
7)将步骤6)的经氧化后的出水进行过滤，进一步除去水中的悬浮物，降低其粒径中值。
根据本发明的具体实施方案，本发明的聚磺钻井废水回注处理方法中，所述步骤1)所加入的无机酸为盐酸或硫酸。
根据本发明的具体实施方案，本发明的聚磺钻井废水回注处理方法中，所述步骤2)除去沉降的悬浮物是通过将步骤1)的出水通入离心机进行离心分离，离心转速2500～3000r/min，离心时间3～5min。
根据本发明的具体实施方案，本发明的聚磺钻井废水回注处理方法中，所述步骤3)所加入的碱性药剂为氧化钙，氧化时间30～45min。
根据本发明的具体实施方案，本发明的聚磺钻井废水回注处理方法中，所述混凝剂为聚合氯化铝或聚合硫酸铝，所述助凝剂为阳离子型聚丙烯酰胺，其相对分子质量为800～1000万。
根据本发明的具体实施方案，本发明的聚磺钻井废水回注处理方法中，所述步骤4)加入混凝剂时，加剂量600～1000mg/L，搅拌速度200～300r/min，搅拌时间3～5min；加入助凝剂时，加剂量6～10mg/L，搅拌速度50～60mg/L，搅拌时间8～10min。
根据本发明的具体实施方案，本发明的聚磺钻井废水回注处理方法中，所述沉淀池为斜板沉降池。
根据本发明的具体实施方案，本发明的聚磺钻井废水回注处理方法中，所述步骤6)中氧化剂为次氯酸钙，加剂量为10～15g/L，氧化时间30～45min。
根据本发明的具体实施方案，本发明的聚磺钻井废水回注处理方法中，所述步骤7)中的过滤为二级过滤，包括初步过滤和精细过滤；其中所述初步过滤所用介质为石英砂，石英砂粒径0.5～0.8mm，工作压力≤0.6MPa，过滤速度15～20m3/h；精细过滤所用介质为金属膜，滤膜孔径0.3μm，工作压力≤0.5MPa，流量5～10m3/h。
根据本发明的一优选的具体实施方案，本发明的聚磺钻井废水回注处理方法包括步骤：
1)向钻井废水中加入盐酸(通常是加入28～35ml/L的(1+1)盐酸)，调节pH至1～2，加酸可在缓慢搅拌条件下进行，搅拌速度20～50r/min，加酸后放置20～30min，使水中悬浮物发生失稳沉降；
2)将步骤1)的出水通入离心机进行离心分离除去沉降的悬浮物，离心转速2500～3000r/min，离心时间3～5min；
3)向步骤2)除去沉降悬浮物后的出水加入生石灰(氧化钙)将其pH调节至7～8；生石灰的加入量通常为8～10g/L，生石灰在水中生成的沉淀可进一步吸附水中的悬浮物颗粒，从而加速沉降；
4)将步骤3)的出水在搅拌条件下加入混凝剂和助凝剂，使混凝剂与水中的悬浮物凝聚并形成絮体；所述混凝剂优选为市售的聚合氯化铝或聚合硫酸铝，所述助凝剂优选为市售阳离子型聚丙烯酰胺，其相对分子质量为800～1000万；加入混凝剂时要快速搅拌，加入助凝剂时要慢速搅拌，例如，加入混凝剂时，加剂量600～1000mg/L，搅拌速度200～300r/min，搅拌时间3～5min；加入助凝剂时，加剂量6～10mg/L，搅拌速度50～60mg/L，搅拌时间8～10min；可加快混凝沉降；
5)将步骤4)的出水进入斜板沉淀池，使絮体依靠自身重力沉降至沉淀池底部，上部为沉淀后的清水；絮状沉淀可排出池外；
6)将步骤5)的清水出水加入次氯酸钙进行氧化处理，氧化分解难以通过混凝去除的溶解性有机物，以降低COD；次氯酸钙加量为10～15g/L，氧化时间30～45min；
7)将步骤6)的经氧化后的出水进行二级过滤，进一步除去水中的悬浮物，降低其粒径中值；所述二级过滤包括初步过滤和精细过滤；其中所述初步过滤所用介质为石英砂，石英砂粒径0.5～0.8mm，工作压力≤0.6MPa，过滤速度15～20m3/h；精细过滤所用介质为金属膜，滤膜孔径0.3μm，工作压力≤0.5MPa，流量5～10m3/h。
应用本发明提供的可用于聚磺泥浆钻井废水回注的方法进行处理，经过初步过滤后，出水含油量≤10mg/L、悬浮固体含量≤10mg/L；然后再通过所述精细过滤，出水水质，油含量5～8mg/L或更低，悬浮固体含量3～5mg/L或更低，粒径中值1～2μm或更低，能够达到《碎屑岩油藏注水水质推荐指标》(SY/T 5329-94)规定的C1级注水标准。本发明不仅可大大减少钻井废水对环境的污染，还可以缓解油田水资源紧缺的状况。
具体实施方式
以下通过具体实施例详细说明本发明的技术及特点，但这些实施例并非用以限定本发明的保护范围。
实施例1
本实施例针对胜利油田某井3000米井深处产生的聚磺泥浆体系1#钻井废水，此废水水质如表1所示，具体操作如下：
表11#钻井废水水质
首先，向1#钻井废水中加入28mL/L的(1+1)盐酸(浓度36％～38％的盐酸加入等体积的水稀释而成)，使之pH调节至2，缓慢混匀使之反应20min；然后进入离心机进行离心分离，以除去发生沉降的悬浮物，离心转速2500r/min，离心时间3min；
然后加入8g/L的生石灰调节pH至7.0，加入625mg/L混凝剂聚合氯化铝以及6mg/L的助凝剂阳离子型聚丙烯酰胺，其相对分子量800～1000万，进行混凝处理，进一步去除水中的悬浮物，加混凝剂时，控制搅拌速度200r/min，搅拌时间3min，加助凝剂时，控制搅拌速度60mg/L，搅拌时间8min；
然后进入斜板沉降池进行固液分离，上层清液加入10g/L次氯酸钙进行氧化，氧化时间30min；氧化出水分别通过孔径为0.5～0.8mm石英砂过滤装置进行初步过滤(工作压力0.6MPa，过滤速度20m3/h)以及孔径为0.3μm的金属膜过滤装置进行精细过滤(工作压力0.5MPa，流量10m3/h)。
经上述工艺处理后的出水水质检测结果：悬浮固体含量3.5mg/L，油含量7.3mg/L、粒径中值：1.4μm，这三项指标完全达到了《碎屑岩油藏注水水质推荐指标》(SY/T5329-94)中的C1级注水指标。
实施例2
本实施例针对胜利油田某井4100米井深处产生的2#聚磺泥浆体系钻井废水，此废水水质见表2，具体操作如下：
表22#钻井废水水质
首先，向2#钻井废水中加入35mL/L的(1+1)盐酸(浓度36％～38％的盐酸加入等体积的水稀释而成)，使之pH调节至1，缓慢混匀使之反应30min；然后进入离心机进行离心分离，以除去发生沉降的悬浮物，离心转速3000r/min，离心时间5min；
然后加入10g/L的生石灰调节pH至8，加入950mg/L混凝剂聚合氯化铝以及10mg/L的助凝剂阳离子型聚丙烯酰胺，其相对分子量800～1000万，进行混凝处理，进一步去除水中的悬浮物，加混凝剂时，控制搅拌速度300r/min，搅拌时间5min，加助凝剂时，控制搅拌速度60mg/L，搅拌时间10min；
然后进入斜板沉降池进行固液分离，上层清液加入15g/L次氯酸钙进行氧化，氧化时间45min；氧化出水分别通过孔径为0.5～0.8mm石英砂过滤装置进行初步过滤(工作压力0.5MPa，过滤速度15m3/h)以及孔径为0.3μm的金属膜过滤装置进行精细过滤(工作压力0.5MPa，流量5m3/h)。
经上述工艺处理后的出水水质检测结果：悬浮固体含量4.8mg/L，油含量6.4mg/L、粒径中值：1.6μm，这三项指标完全达到了《碎屑岩油藏注水水质推荐指标》(SY/T5329-94)中的C1级注水指标。
Claims (8)
1.一种聚磺钻井废水回注处理方法，该方法包括步骤：
1)向钻井废水中加入无机酸，调节pH至1～2，反应20～30min，使水中悬浮物发生失稳沉降；
2)将步骤1)的出水离心除去沉降的悬浮物；
3)向步骤2)除去沉降悬浮物后的水加入碱性药剂将其pH调节至7～8；
4)将步骤3)的出水在搅拌条件下加入混凝剂和助凝剂，使混凝剂与水中的悬浮物凝聚并形成絮体；
5)将步骤4)的出水进入沉淀池，使絮体依靠自身重力沉降至沉淀池底部，上部为沉淀后的清水；
6)将步骤5)的清水出水加入氧化剂进行氧化处理，氧化分解难以通过混凝去除的溶解性有机物，以降低COD；
7)将步骤6)的经氧化后的出水进行过滤，进一步除去水中的悬浮物，降低其粒径中值。
2.根据权利要求1所述的聚磺钻井废水回注处理方法，其特征在于：所述步骤1)所加入的无机酸为盐酸或硫酸。
3.根据权利要求1所述的聚磺钻井废水回注处理方法，其特征在于：所述步骤2)除去沉降的悬浮物是通过将步骤1)的出水通入离心机进行离心分离，离心转速2500～3000r/min，离心时间3～5min。
4.根据权利要求1所述的聚磺钻井废水回注处理方法，其特征在于：所述步骤3)所加入的碱性药剂为氧化钙。
5.根据权利要求1所述的聚磺钻井废水回注处理方法，其特征在于：所述混凝剂为聚合氯化铝或聚合硫酸铝，所述助凝剂为阳离子型聚丙烯酰胺，其相对分子质量为800～1000万。
6.根据权利要求1所述的聚磺钻井废水回注处理方法，其特征在于：所述沉淀池为斜板沉降池。
7.根据权利要求1所述的聚磺钻井废水回注处理方法，其特征在于：所述步骤6)中氧化剂为次氯酸钙，加剂量为10～15g/L。
8.根据权利要求1所述的聚磺钻井废水回注处理方法，其特征在于：所述步骤7)中的过滤为二级过滤，包括初步过滤和精细过滤；其中所述初步过滤所用介质为石英砂，石英砂粒径0.5～0.8mm，工作压力≤0.6MPa，过滤速度15～20m3/h；精细过滤所用介质为金属膜，滤膜孔径0.3μm，工作压力≤0.5MPa，流量5～10m3/h。
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