CN104445741A - 一种油田三元复合驱采出污水的处理方法 - Google Patents

一种油田三元复合驱采出污水的处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种油田三元复合驱采出污水的处理方法。该处理方法包括以下步骤：将油田三元复合驱采出污水进行沉降气浮除油，沉降气浮是在来水温度下进行2-4h；通过管线静态混合器向沉降气浮后的污水中加入降粘剂，反应2-4h；然后依次加入pH调节剂和除硅剂，油田三元复合驱采出污水中的硅胶体和悬浮物发生絮凝沉降；沉降后污水进入双滤料过滤器，完成对油田三元复合驱采出污水的处理。本发明提供的油田三元复合驱采出污水处理方法可以充分降解聚丙烯酰胺、去除硅胶体和悬浮物，处理后的污水可以满足油田污水回注要求。

Description

一种油田三元复合驱采出污水的处理方法
技术领域
本发明涉及一种污水的处理方法，特别涉及一种油田三元复合驱采出污水的处理方法，属于油田采收技术领域。
背景技术
三元复合驱技术可在水驱、聚合物驱基础上大幅度提高原油采收率，是高含水油田开发后期重要的三次采油技术。大庆油田先后开展了强碱三元复合驱和弱碱三元复合驱技术的先导型矿场试验、工业性矿场试验，将进入工业化推广阶段。根据矿场试验情况，三元复合驱采出液和采出污水的处理问题成为复合驱技术推广的制约因素之一。
由于三元复合驱使用聚丙烯酰胺、阴离子表面活性剂、碱作为驱油体系，导致采出污水的组成复杂、水质恶化，主要表现在：(1)水的粘度增加，油泥水的分离速度变慢；(2)水的乳化稳定性增加，油水分离的难度加大；(3)水的负电性增强，油和悬浮固体的稳定性增强，聚并困难；(4)水的结垢趋势增强，容易形成钙镁硅的混合垢；(5)水质不稳定，从水中持续析出含钙镁硅的胶体微粒。
目前，油田主要的污水处理工艺是：两级沉降-压力过滤、气浮选-压力过滤处理，而上述工艺已经不能满足三元复合驱采出污水的处理要求。表1和表2是2007年以来大庆油田四座三元采出水处理试验站(采油一厂217、二厂南五区、三厂北二西、六厂喇291)污水基本性质的跟踪分析结果，可以看出随着运行时间的延长污水含油和悬浮固体经常超标。
表1 强碱三元复合驱采出水处理站的采出水在各阶段的性质
表2 弱碱三元复合驱采出水处理站的采出水在各阶段的性质
根据室内研究和现场情况，发现高浓度的聚丙烯酰胺造成污水粘度高，使沉降罐中油水分离和泥水分离效率大幅度下降，并影响净水剂的分散、混凝以及絮体的分离，还造成过滤罐的性能变差。而污水中的硅可形成二聚体、多聚体、胶体硅、硅凝胶、硅垢等一系列衍生物，造成水中悬浮物含量增加、水质不稳定。因此，聚丙烯酰胺和硅浓度高是三元复合驱采出水处理的主要难点。
因此，提供一种可以充分降解聚丙烯酰胺和硅的油田三元复合驱采出污水的处理方法是本领域亟待解决的问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种油田三元复合驱采出污水的处理方法，该方法可以有效的降解污水中的聚丙烯酰胺和硅。
为了达到上述目的，本发明提供了一种油田三元复合驱采出污水的处理方法，其包括以下步骤：
将油田三元复合驱采出污水送入沉降气浮罐，在来水温度下处理2-4h；
向沉降气浮后的油田三元复合驱采出污水中加入降粘剂，反应2-4h，然后依次加入pH调节剂和除硅剂，进行沉降、过滤，完成对油田三元复合驱采出污水的处理。
本发明提供的油田三元复合驱采出污水的处理方法中，优选地，降粘剂的添加量为20-800mg/L；更优选地，采用的降粘剂包括强氧化剂或酚类化合物。
本发明提供的油田三元复合驱采出污水的处理方法中，优选地，采用的强氧化剂包括过硫酸钾(K2S2O8)、硫代硫酸钠(Na2S2O3)、硫酸亚铁(FeSO4)、二氧化氯(ClO2)、过氧化氢(H2O2)和高铁酸钾(K2FeO4)中的一种或几种的组合；采用的酚类化合物包括对苯二酚(HQ)、邻苯三酚和甲氧基苯酚(MOP)中的一种或几种的组合。
本发明提供的油田三元复合驱采出污水的处理方法中，优选地，pH调节剂的添加量为100-1200mg/L；更优选地，采用的pH调节剂包括氢氧化钠和/或氢氧化钾。
本发明提供的油田三元复合驱采出污水的处理方法中，优选地，除硅剂的添加量为30-600mg/L；更优选地，采用的除硅剂包括氯化镁、硫酸镁、氧化镁、氯化钙和聚合氯化铝(PAC)中的一种或几种的组合。
本发明提供的油田三元复合驱采出污水的处理方法中，优选地，将经过沉降气浮后的油田三元复合驱采出污水送入除硅沉降罐，然后向其中依次加入降粘剂、pH调节剂和除硅剂。
本发明提供的油田三元复合驱采出污水的处理方法中，优选地，沉降的时间为2-4h。
本发明提供的油田三元复合驱采出污水的处理方法中，优选地，过滤包括经过双滤料过滤器进行过滤。
本发明提供的油田三元复合驱采出污水的处理方法中，优选地，过滤介质包括石英砂-磁铁矿滤料或海绿石-磁铁矿滤料。
根据本发明的具体实施方式，降粘剂的添加量、pH调节剂的添加量和除硅剂的添加量以油田三元复合驱采出污水为计算基准。
根据本发明的具体实施方案，本发明提供的油田三元复合驱采出污水的处理方法，具体包括以下步骤：
将油田三元复合驱采出污水送入沉降气浮罐，在来水温度下处理2-4h；
经管线静态混合器向经过沉降气浮的油田三元复合驱采出污水中加入降粘剂并充分混合后送入除硅沉降罐，反应降粘2-4h，然后通过管线静态混合器向除硅沉降罐中依次加入pH调节剂和除硅剂，油田三元复合驱采出污水中的硅胶体和悬浮物形成絮体沉降分离；
除硅后的油田三元复合驱采出污水进入双滤料过滤器，进一步去除油和悬浮物，经过过滤后的水达标外输，完成对油田三元复合驱采出污水的处理。
本发明提供的油田三元复合驱采出污水的处理方法主要包括以下几个过程：
1、曝氧气浮除油过程
在曝氧沉降过程中，HPAM(阴离子聚丙烯酰胺)在氧气的作用下发生降解，污水的粘度初步降低，有利于油珠上浮分离；
在气浮过程中，大量微小气泡粘附在油珠表面，强化除油过程，使水中的油珠得到进一步分离；
经曝氧沉降和气浮后，沉降罐上部的浮油由收油装置收走，颗粒物沉降至罐底部排出。
2、化学降粘过程
在降粘除硅沉降罐中，加入强氧化剂或酚类降粘剂，可使HPAM发生更显著的降解反应，伴随着HPAM的降解，污水的粘度明显降低，有利于除油、除硅、除悬浮物等净水过程的进行；
对苯二酚在水溶液中直接与氧气发生作用，产生过氧化氢，其耗氧速度和酚氧离子浓度成正比，从而促进聚合物大幅度氧化降解。在30℃下，仅2.0mg/L的对苯二酚就会引起HPAM的降解，降解速度随苯二酚浓度增加而加快；
污水中的HPAM浓度在300-1000mg/L时，加入适量的降粘剂，在45℃下、2h内，可使污水的粘度降低90％以上，其原理是过氧化物分解产生大量自由基，从而引发聚丙烯酰胺大分子降解，分子质量快速降低，反应如下式(1)-(3)所示：
HPAM→PAM’+PAM-O     (2)
O2→O●             (3)
3、除硅除悬浮物过程
三元复合驱采出污水中的硅主要来自碱对地层岩石矿物的溶蚀作用。污水中的硅主要以溶解态、不稳定胶体状态、吸附状态和粗粒状态存在，后三者为非溶解性硅或非活性硅，其中，溶解态和胶体态二氧化硅占有较大比例，可引起悬浮固体升高。硅胶体等颗粒细小，自然沉降速度十分缓慢。
向污水中加入pH调节剂和除硅剂后，除硅剂中的Mg2+在碱性条件下水化形成Mg(OH)2和带正电荷的Mg(OH)2胶体颗粒，后者具有较大的活性表面和吸附作用，使不同形态的硅酸化合物被吸附到Mg(OH)2颗粒表面，形成难溶的硅酸镁化合物，同时也有硅酸胶体的凝聚；另外，Mg2+在碱性条件下与SiO3 2-产生MgSiO3沉淀；并且，硅酸镁颗粒和沉淀吸附水中悬浮物、胶体硅，并在水中聚丙烯酰胺的助凝作用下，形成较大且重的絮体，沉降分离效果好，以此达到除硅的目的。
本发明提供的油田三元复合驱采出污水的处理方法具有如下优点：
本发明的油田三元复合驱采出污水的处理方法可以有效的去除污水中高浓度的聚丙烯酰胺和硅；
经过本发明的方法进行处理后，污水中的油含量一般<20mg/L、悬浮物含量一般<20mg/L，出水稳定，处理后的污水可满足油田污水的回注要求。
附图说明
图1为实施例1提供的油田三元复合驱采出污水的处理方法的工艺流程图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现参照说明书附图对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
实施例1
本实施例提供了一种油田三元复合驱采出污水的处理方法，该处理方法的工艺流程如图1所示，污水取自大庆油田某三元复合驱采出污水处理试验站，其组成为：油210.2mg/L、悬浮物126.5mg/L、聚丙烯酰胺318.5mg/L、表面活性剂48.5mg/L、pH值为9.6、可溶性硅85.4mg/L、粘度1.38mPa·s，水温为40℃，该处理方法包括以下步骤：
上述污水在40℃下曝氧沉降3h；
加入400mg/L的氧化降粘剂(过硫酸钾)反应3h，再加入pH调节剂(氢氧化钠)2000mg/L，除硅剂(氯化镁)60mg/L，絮凝沉降2h，处理后污水中含油31.4mg/L、悬浮物36.5mg/L、可溶性硅19.1mg/L；
沉降后的污水经石英砂-磁铁矿双层滤料过滤，完成对上述污水的处理。
经过本实施例提供的处理方法进行处理后，上述污水中含油15.6mg/L、悬浮物18.2mg/L，达到油田污水回注要求。
实施例2
本实施例提供了一种油田三元复合驱采出污水的处理方法，污水为室内配制的模拟三元复合驱采出污水，其主要组成为油231.8mg/L、悬浮物156.2mg/L、聚丙烯酰胺421.8mg/L、表面活性剂54.5mg/L、pH值为9.8、可溶性硅369.4mg/L(以SiO2计)，经剪切乳化后粘度1.82mPa·s，该处理方法包括以下步骤：
污水在40℃下曝氧沉降2.5h；
加入420mg/L的氧化降粘剂(过硫酸钾/硫酸亚铁，S2O8 2-和Fe2+质量比为6:1)反应3h，再加入pH调节剂(氢氧化钠)1000mg/L，除硅剂(氯化镁)40mg/L，絮凝沉降2h，处理后污水含油28.7mg/L、悬浮物35.9mg/L、可溶性硅46.2mg/L；
沉降后污水经石英砂-磁铁矿双层滤料过滤，完成对上述污水的处理。
经过本实施例提供的处理方法进行处理后，上述污水中含油15.6mg/L、悬浮物18.2mg/L，达到油田污水回注要求。
由以上实施例可以看出，本发明的油田三元复合驱采出污水的处理方法是一种可以高效的去除污水的中难去除物，而且经过该方法处理后的污水可满足油田污水的回注要求。

Claims (10)

1.一种油田三元复合驱采出污水的处理方法，其包括以下步骤：
将油田三元复合驱采出污水送入沉降气浮罐，在来水温度下处理2-4h；
向沉降气浮后的油田三元复合驱采出污水中加入降粘剂，反应2-4h，然后依次加入pH调节剂和除硅剂，进行沉降、过滤，完成对油田三元复合驱采出污水的处理。
2.根据权利要求1所述的处理方法，其中，所述降粘剂的添加量为20-800mg/L；优选地，所述降粘剂包括强氧化剂或酚类化合物。
3.根据权利要求2所述的处理方法，其中，所述强氧化剂包括过硫酸钾、硫代硫酸钠、硫酸亚铁、二氧化氯、过氧化氢和高铁酸钾中的一种或几种的组合。
4.根据权利要求2所述的处理方法，其中，所述酚类化合物包括对苯二酚、邻苯三酚和甲氧基苯酚中的一种或几种的组合。
5.根据权利要求1所述的处理方法，其中，所述pH调节剂的添加量为100-1200mg/L；优选地，所述pH调节剂包括氢氧化钠和/或氢氧化钾。
6.根据权利要求1所述的处理方法，其中，所述除硅剂的添加量为30-600mg/L；优选地，所述除硅剂包括氯化镁、硫酸镁、氧化镁、氯化钙和聚合氯化铝中的一种或几种的组合。
7.根据权利要求1所述的处理方法，其中，将经过沉降气浮后的油田三元复合驱采出污水送入除硅沉降罐，然后依次加入pH调节剂和除硅剂。
8.根据权利要求1所述的处理方法，其中，所述沉降的时间为2-4h。
9.根据权利要求1所述的处理方法，其中，所述过滤包括经过双滤料过滤器进行过滤。
10.根据权利要求1或9所述的处理方法，其中，进行过滤时采用的过滤介质包括石英砂-磁铁矿滤料或海绿石-磁铁矿滤料。
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