CN111606472A - 一种采油污水空化气浮处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及油田采油污水处理技术领域，具体是一种采油污水空化气浮处理方法。包括空化气浮装置、三合一净化器和容器释放管组，所述空化气浮装置与三合一净化器之间设置有气浮缓冲罐，所述三合一净化器与容器释放管组之间设置有反洗水罐，原水与所述空化气浮装置之间、气浮缓冲罐与三合一净化器之间均设置有提升泵，所述反洗水罐与溶气释放管组之间设置有溶气泵，所述溶气释放管组包括溶气回流管，所述容器回流管分别连接至空化气浮装置前后两侧，所述三合一净化器还连接有出水池。提高了含聚、稠油采出水处理效率和处理效果、减少了污泥量并减小了占地面积、改善了破乳效果、提升了自控程度。

Description

一种采油污水空化气浮处理方法

技术领域

本发明涉及油田采油污水处理技术领域，具体是一种采油污水空化气浮处理方法，尤其是对含聚、稠油采油污水进行破乳、除油、除悬浮物的处理方法。

背景技术

随着油田开发程度的不断提高，稠油、超稠油、聚合物驱等难动用油藏的开发占比越来越大。但是含聚、稠油采出水处理存在以下难点：1、乳化严重，导致水中油珠变小，对于含聚采出水而言，聚合物使油水界面水膜强度增大，破乳困难，进一步增加了处理难度；2、含聚、稠油采出水的油水密度差小，原油、悬浮固体及其他杂质在水体中稳定性高，悬浮物粒径小，处理难度大；3、含聚、稠油采出水中有机机杂及乳化油表面均带负电荷，界面电荷强，难以聚结沉降分离。

目前常规的处理方式是通过延长采出水的沉降时间来提高水处理效果(根据《油田采出水处理设计规范》GB50428-2015，聚合物驱采出水除油罐污水停留时间为7h～9h，混凝沉降罐污水停留时间为3h～5h)，但这种方式处理精度有限，并且增大了水处理设施的占地。同时，目前采油污水处理中常用的无机盐净水药剂，通过无机盐带电荷离子的絮凝和混凝反应吸附沉淀水中悬浮物达到净水效果。同时还会吸附乳化油和溶解油、聚合物以及其他离子等，导致系统产生的污泥量增加。药剂吸附乳化油后还会导致分离出的原油无法回收。

发明内容

针对上述的不足，本发明研发一种更适应含聚、稠油采出水处理的工艺技术，目的是提高含聚、稠油采出水处理效率和处理效果、减少污泥量并减小占地面积、改善破乳效果、提升自控程度。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种采油污水空化气浮处理方法，包括空化气浮装置、三合一净化器和容器释放管组，所述空化气浮装置与三合一净化器之间设置有气浮缓冲罐，所述三合一净化器与容器释放管组之间设置有反洗水罐，原水与所述空化气浮装置之间、气浮缓冲罐与三合一净化器之间均设置有提升泵，所述反洗水罐与溶气释放管组之间设置有溶气泵，所述溶气释放管组包括溶气回流管，所述容器回流管分别连接至空化气浮装置前后两侧，所述三合一净化器还连接有出水池。

进一步的，所述空化气浮装置内设置有文丘里管、多孔板和溶气泵。

进一步的，所述气浮缓冲罐内设置有溶气水。

还包括以下步骤：

S1：在原水中投加反相破乳剂，然后由提升泵提升进入空化气浮装置，在空化气浮装置中原水先经过文丘里管及多孔板配合产生水力空化作用，对原水进行机械破乳，然后进入空化气浮装置的气浮部分，在微气泡作用下实现油水分离，原水为含聚、稠油且高乳化高稳定性的采油污水；

S2：经空化气浮装置处理过的原水进入气浮缓冲罐，原水在缓冲的同时，油水进一步分离；

S3：经气浮缓冲罐处理过的原水由提升泵提升进三合一净化器，在三合一净化器中经过微浮选、碰撞聚结、吸附过滤工序，进一步去除含油悬浮物并控制悬浮物粒径中值；

S4：判断是否需要对三合一净水器进行反洗，如果不需要反洗，经三合一净化器处理过的原水达到排放标准变为出水，然后出水排放至出水池；如果需要反洗，出水进入反洗水罐，经溶气泵最终进入溶气释放管组，并经溶气回流管进行容器水回流，使出水流回空化气浮装置前后两侧，实现对三合一净水器的反洗。

进一步的，所述反相破乳剂为类聚醚反相破乳剂。

进一步的，本方法适用的原水为含油量≤500mg/L、悬浮物含量≤200mg/L的采油污水，或，含油量≤500mg/L、悬浮物含量≤200mg/L、聚合物含量≤100mg/L的含聚稠油污水。

本发明的处理方法具有以下技术优势：

1、仅有三级处理构筑物，处理效率高，总停留时间≤1h，远低于《油田采出水处理设计规范》GB50428-2015的停留时间要求(聚合物驱采出水除油罐污水停留时间为7h～9h，混凝沉降罐污水停留时间为3h～5h)，占地面积小，解决常用含聚、稠油污水处理工艺停留时间长、占地面积大的问题；

2、溶气水促使空化作用几何倍数上升，破乳效果极强，伴随气浮作用，使得油水分离效果达到极致，同时具有较强的抗冲击负荷能力；

3、有效控制成本，与常规气浮工艺相比，回流量小，回流比≤15％；

4、运行稳定可靠，三合一净化器的进水含油控制在10mg/L以下，三合一净化器抗污染能力强；

5、便于运行管理，能够实现全流程的自动化控制，整套工艺配合完善的自控系统，能够实现液位检测、高低液位报警及联锁停泵、水质的在线检测、远程启停、远程调节、远程视频监控，满足无人值守要求；

6、采用该处理方法，可以加工为橇块化处理设备，便于运输、安装及迁移。

附图说明

图1是本发明一种实施例的工艺流程图。

具体实施方式

如图1所示，一种采油污水空化气浮处理方法，包括空化气浮装置、三合一净化器和容器释放管组，所述空化气浮装置与三合一净化器之间设置有气浮缓冲罐，所述三合一净化器与容器释放管组之间设置有反洗水罐，原水与所述空化气浮装置之间、气浮缓冲罐与三合一净化器之间均设置有提升泵，所述反洗水罐与溶气释放管组之间设置有溶气泵，所述溶气释放管组包括溶气回流管，所述容器回流管分别连接至空化气浮装置前后两侧，所述三合一净化器还连接有出水池。

在本实施例中，所述空化气浮装置内设置有文丘里管、多孔板和溶气泵。

在本实施例中，所述气浮缓冲罐内设置有溶气水。

在本实施例中，还包括以下步骤：

S1：在原水中投加反相破乳剂，然后由提升泵提升进入空化气浮装置，在空化气浮装置中原水先经过文丘里管及多孔板配合产生水力空化作用，对原水进行机械破乳，然后进入空化气浮装置的气浮部分，在微气泡作用下实现油水分离，原水为含聚、稠油且高乳化高稳定性的采油污水；

S2：经空化气浮装置处理过的原水进入气浮缓冲罐，原水在缓冲的同时，油水进一步分离；

S3：经气浮缓冲罐处理过的原水由提升泵提升进三合一净化器，在三合一净化器中经过微浮选、碰撞聚结、吸附过滤工序，进一步去除含油悬浮物并控制悬浮物粒径中值；

S4：判断是否需要对三合一净水器进行反洗，如果不需要反洗，经三合一净化器处理过的原水达到排放标准变为出水，然后出水排放至出水池；如果需要反洗，出水进入反洗水罐，经溶气泵最终进入溶气释放管组，并经溶气回流管进行容器水回流，使出水流回空化气浮装置前后两侧，实现对三合一净水器的反洗。

在本实施例中，所述反相破乳剂为类聚醚反相破乳剂。

在本实施例中，本方法适用的原水为含油量≤500mg/L、悬浮物含量≤200mg/L的采油污水，或，含油量≤500mg/L、悬浮物含量≤200mg/L、聚合物含量≤100mg/L的含聚稠油污水。

各部分技术原理如下：

(1)空化气浮装置

在该部分主要涉及2项原理，分比为：水力空化作用和溶气气浮。

水力空化作用：主要利用文丘里管和多孔板配合产生水力空化作用，对高乳化高稳定性的含油污水进行机械破乳。在文丘里管的收缩段，水流压能转化为动能，压力下降，水中析出气泡，水中原有的气泡也会膨胀；在扩散段，水流动能转化为压能，压力增加(压力骤增使气泡爆裂)，大量气泡爆裂、溃灭，气泡溃灭过程发生于微秒级，溃灭时产生瞬时的局部高温(约5000℃)、高压(50MPa以上)，形成“热点”，并能形成强烈的冲击波和速度大于400km/h的微射流，会对乳化油稳定的油水界面进行破坏，达到破乳效果。

溶气气浮：溶气泵的吸入口可以利用负压作用吸入气体，高速旋转的泵叶轮将液体与气体混合搅拌。由于泵内的加压混合，气体与液体充分溶解，溶解效率可达80％～100％。溶气水中含有大量微细气泡，可使水体瞬间变成奶白色液体。在处理流程中将10％左右的产出水用溶气泵回流至系统前端，由于溶气泵所产生的大量微气泡(直径达到30μm)，会使得装置空化作用呈几何倍数的增加。

空化气浮装置除油率可以达到80％以上。

(2)气浮缓冲罐

在缓冲罐中充入溶气水，与空化气浮出水混合，微细气泡将分离出来的小颗粒油珠及悬浮物裹挟随着气泡上升通过导流排污分离，油水实现了二次高效分离。

在缓冲的同时辅以溶气气浮，进一步除油并稳定了水质，这使得三合一净化器进水含油控制在10mg/L以内，降低了净化器的处理负担，避免净化器污染。

(3)三合一净化器

三合一过滤器将净化器分解为三个工序：微涡气浮、碰撞聚结和吸附过滤。在微涡气浮中，通过旋流碰撞以及利用污水中残留的溶解气体及微气泡，油滴在旋流过程中与微气泡碰撞结合，从而向液面移动形成微浮选，将油水进一步分离，减轻滤层的负担，提高过滤器抗污染、抗冲击负荷能力，延长反洗周期，增强了净化器的抗冲击能力；采用气垫层筛管框架底板结构、多通道排污结构、对流搓洗等气水反洗技术，有效解决了反洗不均、滤料板结、排污不畅、滤料流失的难题。

三合一净化器除油率为70％以上，悬浮物去除率为70％以上。

(4)反相破乳剂

经试验，筛选出与本工艺匹配性较好的反相破乳剂。反相破乳剂为类聚醚反相破乳剂，并添加辅助药剂复配后提升破乳效果，不属于金属盐类无机混凝净水剂。反相破乳剂分子量小于常规聚醚类反相破乳剂，与油水界面结合更充分，破乳效果好、破乳程度更深。复配后的药剂能够产生微胶粒，捕捉破乳后的悬浮物及胶体颗粒。经过该药剂破乳后，污油形成薄油层并上浮，污油杂质含量较低，不影响生产回收。底部沉淀物少且较为密实，污油及聚合物含量低。

本发明的处理方法适用的原水为含油量≤500mg/L、悬浮物含量≤200mg/L的采油污水，同样适用于含油量≤500mg/L、悬浮物含量≤200mg/L、聚合物含量≤100mg/L的含聚稠油污水。

出水水质，经化验检测，能够达到含油量≤5mg/L，悬浮物含量≤10mg/L，悬浮物粒径中值≤4.0μm，可以满足油田注水水质要求。

该处理系统运行过程中分出的污油排至污水站内的污油池，最终回收至原油处理系统。

该处理系统的三合一净化器每天进行1次反洗，每次反洗时间为15min，反洗水源采用处理系统的出水，反洗后的废水排至污水站内的污水回收池，回收至处理系统前端。

根据上述工艺，在孤东采油厂东一联合站进行中试试验，处理能力为900m3/d。中试装置进出水水质见下表：

中试装置进出水水质表

序号	水质项目	进水水质	出水水质
				1	含油量(mg/L)	485	3.8
2	悬浮固体含量(mg/L)	164	7.6
				3	悬浮固体颗粒直径中值(μm)	9.4	3.2

上述具体实施方式仅是本发明的具体个案，本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式的产品形态和式样，任何符合本发明权利要求书且任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应落入本发明的专利保护范围。

Claims (6)

1.一种采油污水空化气浮处理方法，其特征在于：包括空化气浮装置、三合一净化器和容器释放管组，所述空化气浮装置与三合一净化器之间设置有气浮缓冲罐，所述三合一净化器与容器释放管组之间设置有反洗水罐，原水与所述空化气浮装置之间、气浮缓冲罐与三合一净化器之间均设置有提升泵，所述反洗水罐与溶气释放管组之间设置有溶气泵，所述溶气释放管组包括溶气回流管，所述容器回流管分别连接至空化气浮装置前后两侧，所述三合一净化器还连接有出水池。

2.根据权利要求1所述的采油污水空化气浮处理方法，其特征在于：所述空化气浮装置内设置有文丘里管、多孔板和溶气泵。

3.根据权利要求2所述的采油污水空化气浮处理方法，其特征在于：所述气浮缓冲罐内设置有溶气水。

4.根据权利要求3所述的采油污水空化气浮处理方法，其特征在于：还包括以下步骤：

S1：在原水中投加反相破乳剂，然后由提升泵提升进入空化气浮装置，在空化气浮装置中原水先经过文丘里管及多孔板配合产生水力空化作用，对原水进行机械破乳，然后进入空化气浮装置的气浮部分，在微气泡作用下实现油水分离，原水为含聚、稠油且高乳化高稳定性的采油污水；

S2：经空化气浮装置处理过的原水进入气浮缓冲罐，原水在缓冲的同时，油水进一步分离；

S3：经气浮缓冲罐处理过的原水由提升泵提升进三合一净化器，在三合一净化器中经过微浮选、碰撞聚结、吸附过滤工序，进一步去除含油悬浮物并控制悬浮物粒径中值；

S4：判断是否需要对三合一净水器进行反洗，如果不需要反洗，经三合一净化器处理过的原水达到排放标准变为出水，然后出水排放至出水池；如果需要反洗，出水进入反洗水罐，经溶气泵最终进入溶气释放管组，并经溶气回流管进行容器水回流，使出水流回空化气浮装置前后两侧，实现对三合一净水器的反洗。

5.根据权利要求4所述的采油污水空化气浮处理方法，其特征在于：所述反相破乳剂为类聚醚反相破乳剂。

6.根据权利要求4所述的采油污水空化气浮处理方法，其特征在于：本方法适用的原水为含油量≤500mg/L、悬浮物含量≤200mg/L的采油污水，或，含油量≤500mg/L、悬浮物含量≤200mg/L、聚合物含量≤100mg/L的含聚稠油污水。

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