CN110117123A - 油田采出水处理方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油田采出水处理方法及装置，属于污水处理领域。该方法包括：对油田采出水进行沉降处理，得到第一中间处理水；对第一中间处理水顺次进行气浮处理和过滤处理，得到第二中间处理水，气浮处理中，气液比小于1.5～2.5:0.5～1.5；对第二中间处理水顺次进行除二价铁处理、软化水处理，得到用于配制聚合物水溶液的油田采出水。该方法避免了在气浮处理设备中结垢，该处理方法简单，能够高效降低油田采出水中油质、悬浮物、易结垢离子等杂质的含量，减少了对聚合物水溶液的粘度、稳定性等性能的影响。

Description

油田采出水处理方法及装置

技术领域

本发明涉及污水处理领域，特别涉及一种油田采出水处理方法及装置。

背景技术

油田采出水是油田采出液经油气分离、脱水而分离得到的污水，可用来配制用于油田生产的聚合物水溶液。由于油田采出水中含有的油质、悬浮物、钙镁等易结垢离子、二价铁、细菌等杂质，容易影响聚合物水溶液的性能。所以，需要对油田采出水进行处理，使其满足聚合物水溶液的配制要求。

现有技术通过下述方法对油田采出水进行处理：对油田采出水进行气浮处理，使其中的油质和悬浮物粘附于气泡，并随气泡上浮，以除去油质和悬浮物。其中，在进行气浮处理时，气液比为：1.5～2.5:0.5～1.5。对气浮处理后的油田采出水进行软化水处理，以分别除去其中残留的悬浮物、钙镁等易结垢离子。

发明人发现现有技术至少存在以下问题：

在对高矿化区的油田采出水进行气浮处理过程中，大部分油质和悬浮物粘附于气泡，气泡在运动过程中，容易使油质和悬浮物与易结垢离子接触而在气浮处理设备内结垢，甚至损坏气浮处理设备。

发明内容

本发明实施例提供了一种油田采出水处理方法及装置，可解决上述技术问题。具体技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种油田采出水处理方法，所述方法包括：

对油田采出水进行沉降处理，得到第一中间处理水；

对所述第一中间处理水顺次进行气浮处理和过滤处理，得到第二中间处理水，所述气浮处理中，气液比小于1.5～2.5:0.5～1.5；

对所述第二中间处理水顺次进行除二价铁处理、软化水处理，得到用于配制聚合物水溶液的油田采出水。

在一种可能的设计中，所述气液比为0.5～1.5:8～22。

在一种可能的设计中，采用锰砂过滤器进行所述除二价铁处理。

在一种可能的设计中，所述方法还包括：

在对所述第一中间处理水进行所述过滤处理之后，进行第一杀菌处理，得到所述第二中间处理水。

在一种可能的设计中，所述第一杀菌处理通过高压脉冲电场杀菌处理工艺实现。

在一种可能的设计中，所述第一杀菌处理通过向所述第一中间处理水中添加预定量的杀菌剂实现。

在一种可能的设计中，所述方法还包括：

在对所述第二中间处理水进行软化水处理后，进行第二杀菌处理。

在一种可能的设计中，通过离子交换软化工艺对所述第二中间处理水进行所述软化水处理。

在一种可能的设计中，所述沉降处理的时间为7～9h。

第二方面，本发明实施例提供了一种油田采出水的处理装置，所述处理装置应用于上述处理方法中，所述处理装置包括：通过管线顺次连通的污水沉降罐、气浮器、过滤器、氧化过滤器、软化水处理器。

在一种可能的设计中，所述处理装置还包括：设置于所述过滤器下游，且位于所述氧化过滤器上游的第一杀菌器；

所述气浮器、所述过滤器、所述第一杀菌器为一体机。

在一种可能的设计中，所述处理装置还包括：第二杀菌器，所述第二杀菌器设置于所述软化水处理器下游的管线上。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明实施例提供的油田采出水处理方法，通过沉降处理，使油田采出水中的大部分的油质上浮，大部分悬浮物下沉，进而除去大量油质和大量悬浮物，避免了在气浮处理中大量油质和大量悬浮物与钙镁等易结垢离子在气浮处理设备内结垢。通过气浮处理，使第一中间处理水中残留的油质、悬浮物粘附于气泡而被清除。并且，控制气液比小于1.5～2.5:0.5～1.5，使气泡体积减小，进一步避免了气泡携带大体积悬浮物和油质在气浮处理设备内结垢。通过过滤处理，进一步除去第一中间处理水中的悬浮物。通过除二价铁处理，避免二价铁与聚合物发生还原反应而影响聚合物水溶液的性能。通过软化水处理，除去第二中间处理水中的钙镁等易结垢离子。综上，本发明实施例提供的处理方法避免了在气浮处理设备中结垢，该处理方法简单，能够高效降低油田采出水中油质、悬浮物、易结垢离子等杂质的含量，减少了对聚合物水溶液的粘度、稳定性等性能的影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的油田采出水处理方法流程图；

图2是本发明实施例提供的油田采出水处理装置。

附图标记分别表示：

1 污水沉降罐，

2a 气浮器，

2b 过滤器，

2c 第一杀菌器，

3 软化水处理器，

4 氧化过滤器，

5 第二杀菌器。

具体实施方式

除非另有定义，本发明实施例所用的所有技术术语均具有与本领域技术人员通常理解的相同的含义。在对本发明实施方式作进一步地详细描述之前，对理解本发明实施例一些术语给出定义。

本领域技术人员可以理解的是，“气浮”指的是：在油田采出水中充入气体，使其形成高度分散的气泡，气泡粘附油田采出水中疏水基悬浮物颗粒、油质等，在气泡上浮到水面后形成浮渣层后被刮除，以除去悬浮物和油质。

“软化水处理”指的是：降低油田采出水中钙镁等易结垢离子的含量。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

第一方面，本发明实施例提供了一种油田采出水处理方法，如附图1所示，该方法包括：

步骤101、对油田采出水进行沉降处理，得到第一中间处理水。

步骤102、对第一中间处理水顺次进行气浮处理和过滤处理，得到第二中间处理水，在气浮处理中，气液比小于1.5～2.5:0.5～1.5。

步骤103、对第二中间处理水顺次进行除二价铁处理、软化水处理，得到用于配制聚合物水溶液的油田采出水。

需要说明的是，在气浮处理中，气液比越小，气泡的体积越小，便于使气泡吸附小体积的悬浮物和油质。

本发明实施例提供的油田采出水处理方法，通过沉降处理，使油田采出水中的大部分油质上浮，大部分悬浮物下沉，进而除去大量油质和大量悬浮物，避免了在气浮处理中大量油质和大量悬浮物与钙镁等易结垢离子在气浮处理设备内结垢。通过气浮处理，使第一中间处理水中残留的油质、悬浮物粘附于气泡而被清除。并且，控制气液比小于1.5～2.5:0.5～1.5，使气泡体积减小，进一步避免了气泡携带大体积悬浮物和油质在气浮处理设备内结垢。通过过滤处理，进一步除去第一中间处理水中的悬浮物。通过除二价铁处理，避免二价铁与聚合物发生还原反应而影响聚合物水溶液的性能。通过软化水处理，除去第二中间处理水中的钙镁等易结垢离子。综上，本发明实施例提供的处理方法避免了在气浮处理设备中结垢，该处理方法简单，能够高效降低油田采出水中油质、悬浮物、易结垢离子等杂质的含量，减少了对聚合物水溶液的粘度、稳定性等性能的影响。

以下就本发明实施例提供的油田采出水处理方法进行详细描述：

在步骤101中，可以通过沉降罐对油田采出水进行沉降处理。沉降罐的顶部和底部分别设置有用于分离油质和悬浮物的出口，并且沉降罐的进口端通过管线与配聚站连通，出口端与下游管线和设备连通。

为了便于油质、悬浮物、第一中间处理水之间充分沉降分离，沉降处理的时间可以为7～9h，例如其可以为7h、7.5h、8h、8.5h、9h等。

在步骤102中，对第一中间处理水顺次进行气浮处理和过滤处理，可以将第一中间处理水中的残留的油质和小体积悬浮物分离出。

在气浮处理中，为了使气泡的大小适中，能够高效地将第一中间处理水中残留的油质和小体积悬浮物分离出，且不会在气浮处理设备内结垢，气液比可以为0.5～1.5:8～22，例如可以为0.5:8、1:10、1:15、1:20、1:22、1.5:8、1.5:20等。

进一步地，为了避免油田采出水中的细菌影响聚合物水溶液的性能，以及细菌腐蚀设备，本发明实施例提供的油田采出水处理方法还包括：在对第一中间处理水进行过滤处理之后，进行第一杀菌处理，得到第二中间处理水。

其中，第一杀菌处理的方法有多种，在基于容易实现，杀菌效果好的前提下，给出以下两种示例：

作为第一种示例：第一杀菌处理可通过高压脉冲电场杀菌处理工艺实现。

通过高压脉冲电场杀菌可使第一中间处理水中的溶解氧生成过氧化氢(H₂O₂)、羟基、自由基等活性基团，活性基团通过氧化作用使细菌变质，以将细菌杀死。并且，高压脉冲电场杀菌处理工艺可使第一中间处理水中的粒子表面电荷增强，增加带有相同电荷粒子之间的排斥作用，避免后期粒子聚集结垢。

采用高压脉冲电场杀菌处理工艺的方法简单，价格低廉，且不会引入新的化学试剂而影响聚合物水溶液的性能。

作为第二种示例：第一杀菌处理可通过向第一中间处理水中添加预定量的杀菌剂实现。

通过添加杀菌剂实现第一杀菌处理的方法简单，方便操作。

其中，杀菌剂添加的预定量可以根据实际情况来确定。杀菌剂为本领域技术人员所熟知的油田采出水杀菌剂，举例来说，杀菌剂可以为烷基改性的季铵盐类杀菌、季膦盐类杀菌、双分子膜表面活性剂型杀菌剂等。

在步骤102中，顺次实现气浮处理、过滤处理、第一杀菌处理的仪器设备可以为三个独立的气浮器、过滤器、第一杀菌器，也可以为集气浮处理、过滤处理、第一杀菌处理于一体的设备，例如可以为多功能一体化采出水处理装置。多功能一体化采出水处理装置可以通过市购获取，例如可以为购自山东海吉雅环保设备有限公司DYIL-Z-100/0.6型号的多功能一体化采出水处理装置。

DYIL-Z-100/0.6型号的多功能一体化采出水处理装置包括：壳体、空气压缩机、以及由上至下顺次设置于壳体内的气浮组件(气浮器2a)、过滤件(过滤器2b)、杀菌件(第一杀菌器2c)，参见附图2。其中，空气压缩机设置在壳体进口处的管线上，第一中间处理水经空气压缩机充气后，顺次进入气浮器2a进行气浮处理，进入过滤器2b进行过滤处理，进入第一杀菌器2c进行第一杀菌处理。

其中，气浮组件包括：连通的离心壳和分离壳。其中，离心壳的内壁设置有螺旋轨道，第一中间处理水流经离心壳时，在离心力作用下，油质、悬浮物、气泡向内圆运移，以便于油质、悬浮物充分粘附于气泡上。然后第一中间处理水进入分离壳，气泡携带油质和悬浮物上浮形成浮渣，刮除浮渣后得到经气浮处理后的第一中间处理水。

此外，在气浮处理中，第一中间处理水中部分二价铁在氧气作用下氧化形成不溶物，粘附于气泡而被清除。

过滤件可设置为多种，在基于过滤油质和悬浮物效果好，价格低廉，容易获取的前提下，过滤件可以通过粉碎的核桃壳作为滤料制得。

进一步地，在核桃壳滤料中，80％的滤料粒径为0.8～1.2mm，例如可以为0.8mm、0.9mm、1mm、1.1mm、1.2mm等，20％的滤料粒径为0.5～0.8mm，例如可以为0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm等。

如此设置核桃壳滤料的粒径，便于充分过滤油质和悬浮物。

第一杀菌器2c可为设置于壳体底部的10000V高压电极，该高压电极的杀菌效果好，防结垢能力好。

除二价铁处理的方法有多种，例如可将二价铁氧化为不溶于水的三价铁，并过滤除去，即采用氧化过滤器实现除二价铁处理。

在基于容易操作，除去二价铁离子效率高的前提下，可以采用锰砂过滤器进行除二价铁处理。

其中，锰砂过滤器内设置有锰砂层，锰砂是一种强氧化剂，能够将二价铁氧化为不溶于水的三价铁，且锰砂层可以过滤除去三价铁。

锰砂过滤器可通过市购获取，例如可以为购自扬州澄露环境工程有限公司型号为MSL-3000的锰砂过滤器。

在步骤103中，软化水处理的方法有多种，在一种可能的实现方式中，通过离子交换软化工艺对第二中间处理水进行软化水处理。

离子交换软化工艺指的是：使第二中间处理水流经离子交换器中的离子交换树脂，使钙镁等易结垢离子与离子交换树脂中的钠钾等不易结垢离子交换，进而降低油田采出水的硬度，使其不易结垢。

采用离子交换软化工艺进行软化水处理工艺的方法简单，除去钙镁等易结垢离子的效果好。

离子交换树脂可为多种，在基于离子交换效果好，软化第二中间处理水效果好的前提下，离子交换树脂可以为氢型大孔弱酸性丙烯酸系阳离子交换树脂。

其中，氢型大孔弱酸性丙烯酸系阳离子交换树脂的筛孔孔径(有效粒径)为0.5～1.0mm，例如可以为0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1.0mm等，离子交换速度为3.2～3.6m/h，例如可以为3.2m/h、3.3m/h、3.4m/h、3.5m/h、3.6m/h等。如此设置，可使氢型大孔弱酸性丙烯酸系阳离子交换树脂能够高效地软化第二中间处理水。

进一步地，为了除去第二中间处理水中的细菌，本发明实施例提供的油田采出水处理方法还包括：在对第二中间处理水进行软化水处理后，进行第二杀菌处理。

第二杀菌处理的方法可以通过高压脉冲电场杀菌处理工艺或者添加杀菌剂来实现，具体参见对第一杀菌处理的阐述，在此不再赘述。

第二方面，本发明实施例还提供了一种油田采出水的处理装置，如附图2所示，该处理装置包括：通过管线顺次连通的污水沉降罐1、气浮器2a、过滤器2b、氧化过滤器4、软化水处理器3。

其中，污水沉降罐1的进水口通过管线与油站的出水口连通；软化水处理器3的出水口通过管线与配聚站的进水口连通。

油站输出的油田采出水进入污水沉降罐1进行沉降处理，除去大部分油质和悬浮物，得到第一中间处理水。第一中间处理水顺次进入气浮器2a、过滤器2b分别进行气浮处理和过滤处理，以除去残留的油质和悬浮物，得到第二中间处理水。第二中间处理水进入软化水处理器3进行软化水处理，得到用于配制聚合物水溶液的油田采出水。

该处理装置的结构简单，通过污水沉降罐1进行沉降处理，然后再进行气浮处理和过滤处理，避免了大部分油质和悬浮物在气浮器2a内结垢。通过该处理装置处理油田采出水，能够高效降低油田采出水中油质、悬浮物、易结垢离子等杂质的含量，减少了对聚合物水溶液的粘度、稳定性等性能的影响。

为了避免油田采出水中的细菌影响聚合物水溶液的性能，以及细菌腐蚀设备，如附图2所示，本发明实施例提供的处理装置还包括：设置于过滤器2b下游，且位于氧化过滤器4上游的第一杀菌器2c；气浮器2a、过滤器2b、第一杀菌器2c为一体机。

气浮器2a、过滤器2b、第一杀菌器2c一体机可以为多功能一体化采出水处理装置，具体详见在第一方面提供的油田采出水处理方法中的阐述。

多功能一体化采出水处理装置容易获取，能够实现对第一中间采出水顺次进行气浮处理、过滤处理、第一杀菌处理，可高效除去第一中间采出水中的油质、悬浮物、细菌，避免第二中间采出水在进行软化水处理时，因油质、悬浮物、细菌而堵塞或者损坏软化水处理器3。

为了除去第二中间处理水中的二价铁，避免二价铁与聚合物发生还原反应而影响聚合物水溶液的性能，如附图2所示，本发明实施例提供的处理装置还包括：氧化过滤器4，氧化过滤器4设置于第一杀菌器2c和软化水处理器3之间的管线上。

氧化过滤器4可将二价铁氧化为不溶于水的三价铁，且将三价铁过滤，以除去二价铁。

其中，氧化过滤器4可以为锰砂过滤器，对于锰砂过滤器的阐述可参见本发明第一方面提供的处理方法中对其的描述。

进一步地，为了除去第二中间处理水中的细菌，如附图2所示，本发明实施例提供的油田采出水处理装置还包括：第二杀菌器5，第二杀菌器5设置于软化水处理器3下游的管线上，以对经过软化水处理后的第二中间处理水进行杀菌处理。

其中，第二杀菌器5可以为高压电极，也可以为用于添加杀菌剂的水力比例加药泵。

以下将通过具体实施例进一步地描述本发明。

在以下具体实施例中，所涉及的操作未注明条件者，均按照常规条件或者制造商建议的条件进行。所用原料未注明生产厂商及规格者均为可以通过市购获得的常规产品。

实施例1

本实施例提供了一种对XX油田采出水进行处理的方法，并对其处理效果进行评价。其中，XX油田采出水中各杂质的含量参数，以及配制聚合物用油田采出水的标准含量参数如表1所示。对XX油田采出水的处理方法具体如下：

对XX油田采出水进行沉降处理8h，得到第一中间处理水。使第一中间处理水进入DYIL-Z-100/0.6型号的多功能一体化采出水处理装置，顺次进入气浮器2a、过滤器2b、第一杀菌器2c分别进行气浮处理、过滤处理、高压脉冲电场杀菌处理，得到第二中间处理水。其中，气浮处理中的气液比为1:20。使第二中间处理水进入型号为MSL-3000的锰砂过滤器内进行除二价铁处理，然后使第二中间处理水进入离子交换器内，通过内置氢型大孔弱酸性丙烯酸系阳离子交换树脂进行软化水处理。然后通过加药箱添加季铵盐类杀菌，以进行第二杀菌处理。最后，得到用于配制聚合物水溶液的油田采出水。

通过《SY/T5329-2012碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法》标准提供的方法对用于配制聚合物水溶液的油田采出水中的油质和悬浮物含量进行检测，通过比色法对二价铁含量进行检测，通过《SY/T 5523-2016油田水分析方法》标准提供的方法对钙镁等易结垢离子进行检测，具体参数如表1所示。

表1

由表1可知，采用实施例1提供的方法对XX油田采出水进行处理后，使其油质含量由298mg/L降低至0.21mg/L，悬浮物含量由64mg/L降低至7mg/L，钙镁离子含量由120降低至2mg/L，Fe²⁺含量由2mg/L降低至0.1mg/L，细菌含量由2500降低至25个/mL。可见，本发明实施例提供的方法能够大大降低油质、悬浮物、钙镁离子、Fe²⁺、细菌的含量，使处理后的油田采出水满足配制聚合物水溶液的要求。

采用处理后的油田采出水和没有经过处理的油田采出水分别配制质量浓度为2000mg/L的聚丙烯酰胺聚合物水溶液，并采用Brookfield旋转粘度计RVDV-3检测聚合物溶液的粘度，具体参数如表2所示。

表2

由表1可知，经过处理后的油田采出水配制的聚合物水溶液的粘度优于未经处理的油田采出水配制的聚合物水溶液，且在90天后，粘度保留率也比较高，能够满足用于注聚的需要。可见，本发明实施例提供的油田采出水处理方法能够大大降低油质、悬浮物、钙镁离子、Fe²⁺、细菌的含量，使处理后的油田采出水满足配制聚合物水溶液的要求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种油田采出水处理方法，其特征在于，所述方法包括：

对油田采出水进行沉降处理，得到第一中间处理水；

对所述第一中间处理水顺次进行气浮处理和过滤处理，得到第二中间处理水，所述气浮处理中，气液比小于1.5～2.5:0.5～1.5；

对所述第二中间处理水顺次进行除二价铁处理、软化水处理，得到用于配制聚合物水溶液的油田采出水。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述气液比为0.5～1.5:8～22。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用锰砂过滤器进行所述除二价铁处理。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在对所述第一中间处理水进行所述过滤处理之后，进行第一杀菌处理，得到所述第二中间处理水。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一杀菌处理通过高压脉冲电场杀菌处理工艺实现。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一杀菌处理通过向所述第一中间处理水中添加预定量的杀菌剂实现。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在对所述第二中间处理水进行软化水处理后，进行第二杀菌处理。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过离子交换软化工艺对所述第二中间处理水进行所述软化水处理。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述沉降处理的时间为7～9h。

10.一种油田采出水的处理装置，其特征在于，所述处理装置应用于权利要求1～9任一项提供的处理方法中，所述处理装置包括：通过管线顺次连通的污水沉降罐(1)、气浮器(2a)、过滤器(2b)、氧化过滤器(4)、软化水处理器(3)。

11.根据权利要求10所述的处理装置，其特征在于，所述处理装置还包括：设置于所述过滤器(2b)下游，且位于所述氧化过滤器(4)上游的第一杀菌器(2c)；

所述气浮器(2a)、所述过滤器(2b)、所述第一杀菌器(2c)为一体机。

12.根据权利要求10所述的处理装置，其特征在于，所述处理装置还包括：第二杀菌器(5)，所述第二杀菌器(5)设置于所述软化水处理器(3)下游的管线上。