CN110104899B - 一种油田采出水微生物水质改性处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油田采出水微生物水质改性处理方法，包括如下步骤：收集井口原油、井场含油污泥、及集油站含油污泥，室内选育出本源高效降解原油的微生物菌种；室内选育出的微生物菌种扩培生产，生产出满足指标要求的微生物发酵液；将生产的微生物发酵液投入油田采出水处理站微生物水质改性处理装置中，选育出优势菌种；停止投加微生物发酵液，转入正常生产；采出水微生物水质改性处理最后经过过滤，达到注水指标要求即可进注水罐，再回注油层。本发明中于微生物生长代谢过程产生的酶对原油起到降粘剂作用，增加了原油流动性，可有效提高原油采收率，由于微生物生长代谢过程产生的多聚糖起到表面活性剂的作用，提高了注水效果。

Description

一种油田采出水微生物水质改性处理方法

技术领域

本发明涉及油田采出水处理技术领域，具体涉及一种油田采出水微生物水质改性处理方法。

背景技术

油田采出水处理后回注水水质需满足“防腐、防垢、防堵塞”等三方面要求，回注水水质主要控制指标为：含油量、悬浮固体含量、悬浮固体粒径中值、硫酸盐还原菌(SBR)、铁细菌(IB)、腐生菌(TGB)含量和平均腐蚀速率。在油田普遍采用“除油+混凝沉降(或气浮)+过滤”水处理工艺除油及悬浮固体，此工艺以投加各种水处理药剂为基础，在水量大、水质较稳定的油田站场，运行效果还可以。但是，对于小规模的水处理站(场)，此工艺运行效果不理想，此类站(场)来水水质波动大，由于在油田基层班组普遍不具备药剂筛选和评价能力，不能根据来水水质的变化及时调整运行参数，因此，普遍的水处理规模小于3000m3/d而采用此工艺的污水处理站，运行效果都不稳定。

在我国西部油田采出水普遍具有矿化度高、腐蚀强、易结垢的特点。如鄂尔多斯盆地油田采出水总矿化度，2×104～15×104mg/L，远高于其他油田，水型主要以CaCl2为主，高矿化度使水的电导率增大，大大加快了金属管道、设备的腐蚀。采出水中CO2、H2S、溶解盐、细菌含量高，结垢类型主要是BaSO4，CaCO3，总量约200～2000mg/L，多层系水体混合更加剧垢的形成。此类水质配套前述水处理工艺时普遍采用投加杀菌剂、缓蚀剂、阻垢剂的方法，来缓蚀阻垢，运行成本高，且受水质波动影响，缓蚀阻垢效果不佳。

近年来在油田推广的“气浮除油+微生物生化+过滤(双滤料)”工艺，具有除油效果好，出水稳定，处理过程中不投加絮凝剂，产生的污泥量少的特点，其出水水质石油类≤10mg/L、悬浮物≤10mg/L，运行效果稳定；而“气浮除油+微生物生化+膜过滤(管式)”处理工艺，出水水质还能达到超低渗透油田注水水质指标要求，并行运行效果稳定。但是，由于此工艺仅以控制石油类、悬浮物含量为目标，生化处理过程中硫酸盐还原菌(SBR)、铁细菌(IB)、腐生菌(TGB)含量没有控制，出水还需投加杀菌来达标；同时，该工艺出水含氧量较高，加剧了高矿化度采出水处理及回注系统的腐蚀性，需投加缓蚀剂来控制腐蚀速率；再有，该工艺仅以降低采出水中油及悬浮固体含量为目标，没有关注出水粘度、表面张力的变化，也不关注出水中微生物代谢产物酶及多聚糖(表面活性剂)的多少，甚至，投加的杀菌剂(氧化性或还原性)还会破坏这些有利于改善油藏原油流动性物质的特性。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的不足，提供一种油田采出水微生物水质改性处理方法，使得经过处理过的采出水回注水质在满足“防腐、防垢、防堵塞”三防要求的同时，保持采出水中微生物的活性，以及保护微生物代谢产物酶和多聚糖的特性，最终使经过微生物水质改性处理的采出水注入油层后能够改变原油的流动性，起到提高采收率的效果。

技术方案：为实现上述目的，本发明提供一种油田采出水微生物水质改性处理方法，包括如下步骤：

S1：选育菌种：

收集井口原油、井场含油污泥、及集油站含油污泥，室内选育出本源高效降解原油的微生物菌种；

S2：扩培菌种：

室内选育出的微生物菌种分别经过摇瓶培养、种子罐放大生产、主发酵罐扩培生产，生产出满足指标要求的微生物发酵液；

S3:采出水微生物驯化：

将步骤S2生产的微生物发酵液投入油田采出水处理站微生物水质改性处理装置中，投产初期需每天投入一定量的微生物发酵液，同时投加营养液驯化培养，直至选育的微生物菌种在采出水处理系统中成为优势菌种；

S4:采出水微生物水质改性处理：

停止投加微生物发酵液，转入正常生产，这之后仅投加营养液即可，这其中微生物在生长代谢过程中不仅起到除油效果，同时还产生大量酶及多聚糖；

S5:采出水微生物水质改性处理最后经过过滤，达到注水指标要求即可进注水罐，再回注油层。

进一步的，所述步骤S1中微生物菌种为芽孢杆菌(Bacillus sp.)、假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)、假丝酵母(Candida Albicans)中的一种或者多种混合。

进一步的，所述步骤S3中微生物水质改性处理装置包括无堵塞纳米除油装置、接触氧化扩培池、沉淀池、无堵塞旋转自动反洗过滤装置、中间水池，以及营养剂投加装置等。

进一步的，所述步骤S3中优势菌种的标准为菌种浓度＞10⁶/mL，扩培生产的微生物发酵液，投放进入采出水微生物水质改性处理装置需要经过一段时间的微生物驯化培养过程，此过程以出水菌种浓度＞10⁶/mL为检测标准，且能稳定运行15天以上，具体时间不等，一般驯化培养过程大于60天，此过程期间每天要定量投入微生物发酵液。

本发明中微生物以原油为碳源，其生长代谢过程不仅起到除油效果，同时还产生大量酶及多聚糖，其中的多聚糖起到表面活性剂的作用，对水中的悬浮物起到凝聚沉降的效果，同时，多聚糖附着于金属表面，起到了显著的防腐和阻垢效果；经过水质改性处理的采出水，注入油层后酶及多聚糖能够改变原油的流动性，起到提高采收率的效果。

本发明中选育得到的本源微生物菌种适应油田采出水矿化度(耐盐)，适应地层油藏温度；选育得到的本源微生物菌种以原油为碳源，其生长代谢过程不仅起到除油效果，同时还产生大量酶及多聚糖；选育得到的本源微生物菌种在采出水处理及回注系统为绝对优势菌群，其抑制了硫酸盐还原菌(SBR)、铁细菌(IB)、腐生菌(TGB)等的成长繁殖，出水不需要通过投加杀菌剂来控制这些细菌含量，而满足控制指标要求指标。

有益效果：本发明与现有技术相比，具备如下优点：

1、经过本发明方法处理过的油田采出水，由于微生物生长代谢过程产生的酶对原油起到降粘剂作用，增加了原油流动性，可有效提高原油采收率。

2、经过本发明方法处理过的油田采出水，由于微生物生长代谢过程产生的多聚糖起到表面活性剂的作用，有效降低了水的粘度及表面张力，提高了注水效果。

3、经过本发明方法处理过的油田采出水包含一定浓度的菌种及营养物质，随注水进入油藏，可起到一定的微生物驱油效果。

附图说明

图1为油田采出水微生物水质改性处理流程示意图；

图2为本源菌种选育及发酵液生产工艺流程图；

图3为无堵塞纳米除油装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。

如图1和图2所示，本发明提供本发明提供一种油田采出水微生物水质改性处理方法，包括如下步骤：

S1：选育菌种：

收集井口原油、井场含油污泥、及集油站含油污泥，在室内经过表面皿培养筛选菌落、试管内琼脂斜面提纯选育出本源高效降解原油的微生物菌种，这些微生物菌种为芽孢杆菌和假单胞菌的混合菌种。

S2：扩培菌种：

室内选育出的微生物菌种分别经过三角瓶摇瓶培养、种子罐放大生产、主发酵罐扩培生产，生产出满足指标要求的微生物发酵液。

S3:采出水微生物驯化：

采出水来自上游原油脱水，来水首先进入沉降除油罐，控制出水含油≤300mg/L，然后进入微生物水质改性处理装置，微生物水质改性处理装置前端设冷却塔，对来水温度进行检测，水温超过45℃时经过冷却塔进行降温；水温低于45℃时，来水不经过冷却塔直接进入不加药无堵塞纳米除油装置处理区，对浮油和细分散油的去除和回收，无堵塞纳米除油装置处理出水控制在含油≤50mg/L，进入微生物接触氧化扩培池，作为设备里的微生物菌种的碳源，在该池中投加培养好的本源微生物菌种发酵液，通过细菌的代谢完成对水中有机物及油类的降解；生物反应池的出水，自流进入沉淀池，通过重力沉淀作用去除水中的悬浮颗粒，沉淀池底部污泥定期外排；沉淀池上清液自流进入无堵塞旋转自动反洗过滤装置，通过具有孔隙的装置或通过由某种颗粒介质组成的过滤层，使油珠截留、筛分、惯性碰撞等作用，使水中的悬浮物和油分等得以去除；无堵塞旋转自动反洗过滤装置出水进入中间水池。

这一过程每天投入一定量的微生物发酵液，同时投加营养液驯化培养，每天对菌种浓度进行检测，检测到菌种浓度＞10⁶/m时成为优势菌种，并且稳定运行18天，整个驯化培养过程持续65天，本实施例中微生物处理的环境温度为20-35℃，矿化度≤150g/L，PH条件为6～9。

S4:采出水微生物水质改性处理：

停止投加微生物发酵液，转入正常生产，这之后仅投加营养液即可，这其中微生物在生长代谢过程中不仅起到除油效果，同时还产生大量酶及多聚糖；

S5:采出水微生物水质改性处理最后经过过滤，达到注水指标要求即可进注水罐，再回注油层。

如图3所示，本实施例中无堵塞纳米除油装置包括：进水口1、本体2、隔板3、纳米装置4、提升泵7、改性斜板8和出水口9，本体2分为第一级纳米水除油室5和第二级纳米水除油室6，隔板3和纳米装置4位于第一级纳米水除油室5内，提升泵7和改性斜板8位于第二级纳米水除油室6内，进水口1位于第一级纳米水除油室5上，纳米装置4的出气管口位于进水口1下方处，出水口9位于第二级纳米水除油室6侧部靠近顶端处，提升泵7通过管道连接着纳米装置4，改性斜板8由两块固定板和若干相互平行设置于两块固定板之间的斜管组成，第一级纳米水除油室5和第二级纳米水除油室6底部设置有相连通的流动槽10。

无堵塞纳米除油装置对于来水的具体处理流程为：来水首先通过进水口1进入第一级纳米水除油室5，来水通过流动槽10流至第二级纳米水除油室6，此时，在提升泵7的作用下来水被泵入纳米装置4，形成高浓度含氧纳米气泡，高浓度含氧纳米气泡在纳米装置4的出气管口排出，正好与进入的来水持续接触，纳米气泡缓慢上升，上升过程中含油吸附污水中的悬浮颗粒，然后在水面形成浮渣层，在将浮渣层从水中分离出去，从而达到去除油和固体悬浮物(SS)的目的，这样使得流至第二级纳米水除油室6的来水已经经过了除油和除悬浮颗粒处理，如此循环，不断净化来水，来水在第二级纳米水除油室6逐渐上升后，通过斜管上升超出改性斜板8，在这个过程中，由于污泥比水的密度大，污泥会顺着斜管很快沉降到设备内的污泥斗里，工作人员只需定期排泥即可，位于改性斜板8上方的清水最终通过出水口9流至后续设备处理。

本实施例中通过无堵塞纳米除油装置处理过的来水的出水控制在含油≤50mg/L，而且由于高浓度含氧纳米气泡和来水的持续作用，能够保持采出水中微生物的活性，以及保护微生物代谢产物酶和多聚糖的特性，最终使得经过微生物水质改性处理的采出水注入油层后能够改变原油的流动性，起到提高采收率的效果。

Claims (3)

1.一种油田采出水微生物水质改性处理方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1：选育菌种：

收集井口原油、井场含油污泥、及集油站含油污泥，室内选育出本源高效降解原油的微生物菌种；

S2：扩培菌种：

室内选育出的微生物菌种分别经过摇瓶培养、种子罐放大生产、主发酵罐扩培生产，生产出满足指标要求的微生物发酵液；

S3:采出水微生物驯化：

将步骤S2生产的微生物发酵液投入油田采出水处理站微生物水质改性处理装置中，投产初期需每天投入一定量的微生物发酵液，同时投加营养液驯化培养，直至选育的微生物菌种在采出水处理系统中成为优势菌种；

S4:采出水微生物水质改性处理：

停止投加微生物发酵液，转入正常生产，这之后仅投加营养液即可，这其中微生物在生长代谢过程中不仅起到除油效果，同时还产生大量酶及多聚糖；

S5:采出水微生物水质改性处理最后经过过滤，达到注水指标要求即可进注水罐，再回注油层；

所述步骤S3中微生物水质改性处理装置包括无堵塞纳米除油装置、接触氧化扩培池、沉淀池、无堵塞旋转自动反洗过滤装置、中间水池，以及营养剂投加装置；

无堵塞纳米除油装置包括：进水口、本体、隔板、纳米装置、提升泵、改性斜板和出水口，本体分为第一级纳米水除油室和第二级纳米水除油室，隔板和纳米装置位于第一级纳米水除油室内，提升泵和改性斜板位于第二级纳米水除油室内，进水口位于第一级纳米水除油室上，纳米装置的出气管口位于进水口下方处，出水口位于第二级纳米水除油室侧部靠近顶端处，提升泵通过管道连接着纳米装置，改性斜板由两块固定板和若干相互平行设置于两块固定板之间的斜管组成，第一级纳米水除油室和第二级纳米水除油室底部设置有相连通的流动槽；

无堵塞纳米除油装置对于来水的具体处理流程为：来水首先通过进水口进入第一级纳米水除油室，来水通过流动槽流至第二级纳米水除油室，此时，在提升泵的作用下来水被泵入纳米装置，形成高浓度含氧纳米气泡，高浓度含氧纳米气泡在纳米装置的出气管口排出，正好与进入的来水持续接触，纳米气泡缓慢上升，上升过程中含油吸附污水中的悬浮颗粒，然后在水面形成浮渣层，在将浮渣层从水中分离出去，从而达到去除油和固体悬浮物(SS)的目的，这样使得流至第二级纳米水除油室的来水已经经过了除油和除悬浮颗粒处理，如此循环，不断净化来水，来水在第二级纳米水除油室逐渐上升后，通过斜管上升超出改性斜板，在这个过程中，由于污泥比水的密度大，污泥会顺着斜管很快沉降到设备内的污泥斗里，工作人员只需定期排泥即可，位于改性斜板上方的清水最终通过出水口流至后续设备处理。

2.根据权利要求1所述的一种油田采出水微生物水质改性处理方法，其特征在于：所述步骤S1中微生物菌种为芽孢杆菌、假单胞菌和假丝酵母中的一种或者多种混合。

3.根据权利要求1所述的一种油田采出水微生物水质改性处理方法，其特征在于：所述步骤S3中优势菌种的标准为菌种浓度＞10⁶/mL。

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