CN113816457A - 油田酸性采出水的集成处理工艺系统 - Google Patents

油田酸性采出水的集成处理工艺系统 Download PDF

Info

Publication number
CN113816457A
CN113816457A CN202111389304.8A CN202111389304A CN113816457A CN 113816457 A CN113816457 A CN 113816457A CN 202111389304 A CN202111389304 A CN 202111389304A CN 113816457 A CN113816457 A CN 113816457A
Authority
CN
China
Prior art keywords
tank
gas
oil
produced water
outlet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202111389304.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113816457B (zh
Inventor
陈家庆
关顺
丁国栋
蔡小垒
逯建秋
姬宜朋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Institute of Petrochemical Technology
Original Assignee
Beijing Institute of Petrochemical Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Institute of Petrochemical Technology filed Critical Beijing Institute of Petrochemical Technology
Priority to CN202111389304.8A priority Critical patent/CN113816457B/zh
Publication of CN113816457A publication Critical patent/CN113816457A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113816457B publication Critical patent/CN113816457B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/24—Treatment of water, waste water, or sewage by flotation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/38—Removing components of undefined structure
    • B01D53/40—Acidic components
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/62—Carbon oxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/77—Liquid phase processes
    • B01D53/78—Liquid phase processes with gas-liquid contact
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/20—Treatment of water, waste water, or sewage by degassing, i.e. liberation of dissolved gases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/40—Devices for separating or removing fatty or oily substances or similar floating material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/10—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from quarries or from mining activities
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2301/00—General aspects of water treatment
    • C02F2301/08—Multistage treatments, e.g. repetition of the same process step under different conditions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00—Specific treatment goals
    • C02F2303/26—Reducing the size of particles, liquid droplets or bubbles, e.g. by crushing, grinding, spraying, creation of microbubbles or nanobubbles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physical Water Treatments (AREA)

Abstract

本发明提供了一种油田酸性采出水的集成处理工艺系统，涉及油田采出水处理工艺技术领域，解决现有吹脱方法多为独立处理工序，未能与对采出水的除油、除悬处理有机结合，吹脱效率低、能耗高的问题。该系统中气旋浮装置包括至少两级气旋浮结构，每级气旋浮结构由管式微细气泡发生器和立式气浮罐组成，缓冲调质罐连通一级气旋浮结构并进行初步浮选分离及酸性溶解气的初次吹脱处理后的液体流入二级气旋浮结构，进行二次强化浮选分离及吹脱改性后的液体排出，两级立式气浮罐体顶部尾气输送管线与尾气处理装置连通。本发明采用微细气泡技术，实现对油田酸性采出水除油除悬处理的同时，根据气液相平衡与传质理论实现对采出水中酸性溶解气的高效吹脱。

Description

油田酸性采出水的集成处理工艺系统
技术领域
本发明涉及油田采出水处理设备技术领域，尤其是涉及一种油田酸性采出水的集成处理工艺系统。
背景技术
油田酸性采出水是含有集酸性溶解气、油类、固体悬浮物（SS）、盐类和有机物等的油田采出水，其中酸性溶解气主要指H2S、CO2等。随着我国碳酸盐地层油藏开采规模的不断扩大以及CO2强化驱油技术的推广应用，相应油田采出水中CO2的伴生气含量必然会逐渐增加，致使采出水的pH值呈弱酸性。除此之外，油田酸性采出水中还存在S2-、Fe2+等诸多还原性的不稳定离子，容易造成油田管路和设备腐蚀、沿程水质不稳定等问题，进一步增大了处理工艺的难度和安全性要求。
从处理工艺流程来看，除了满足除油、除固体悬浮物（简称除悬）等油田采出水的共性处理要求外，油田酸性采出水处理还需对水质进行改性或调整pH值，以便有效降低对管道和设备的腐蚀。常用的油田采出水除油除悬技术包括重力沉降、离心分离、气浮分离等，相应的设备包括重力沉降罐、水力旋流器、卧式加压溶气气浮/卧式射流气浮等，其中立式紧凑型气浮是近些年来出现的新技术。现有油田酸性采出水改性技术可分为化学改性与物理改性两大类，其中化学改性包括加碱改性法、污水缓蚀法、预氧化法等，普遍缺点是运行成本较高且会产生严重结垢现象和大量沉淀，从而进一步增大采出水处理负担。物理改性包括脱气膜法、超重力法、吹脱法等，其中吹脱法是将载气通入被处理水体中，使之与水体充分接触，打破水体原有的气液相平衡，使水中的溶解气体和挥发性物质穿过气液界面，并向气相转移进而被脱除。总的来看，吹脱法是基于气液传质理念，实现水中溶解态酸性气体的析出，具有改性效果明显、不造成二次污染、高效、运行稳定等优点，因此在酸性采出水改性处理方面更受青睐。
常见的吹脱法大多采用板式塔或填料塔，通过在塔内设置筛板或布置填料来增加气液接触面积，或在塔顶安装液体喷雾器使水相以液滴形式与气相接触，存在气液两相接触面积受限，进而造成载气消耗量大、处理效率低等问题。近年来，许多学者关注采用微细气泡来增大气液两相接触面积，以提高酸性气体脱除速率的方法，并取得了一定进展。例如，法国Veolia集团在专利US 9889391B2中提出了一种脱气器和从液体中脱气的方法，采用射流器将载气切割成微小气泡引入卧式脱气器罐体内，微细气泡与液相逆流接触并打破原有气液相平衡，使得酸性溶解气析出。该吹脱方法通过射流器引气的方式将气泡微细化，但由于文丘里管自身结构的限制，存在所产生气泡粒径较大、吹脱效率受限等问题。国内方面，大庆油田刘国宇等人在CN110963629A中，对CO2驱油田采出水采用“磁化+曝气”的方式进行处理，在较长时间的磁化与曝气作用下，取得了不错的控污、控腐以及除油效果，但长时间磁化与曝气的高成本尚不能满足工业要求。武继辉等人在专利CN105198026A中，提出了一种油田酸性污水的处理方法，采用SV静态混合器与旋流分离器串联的方法，首先通过SV静态混合器进行气液混合，随后经过旋流分离器进行气液分离，进而实现酸性溶解气的脱除。该方法克服了传统吹脱法载气量消耗大、占地面积大、吹脱效率低等缺点，但SV静态混合器产生的气泡粒径仍未达到微细气泡级别，不仅吹脱效率上尚有较大提升空间，而且存在容易结垢堵塞、需定期清洗、运行维护费用高的问题。总的来看，现有基于气泡的吹脱方法仍然存在气泡粒径不够微细化、吹脱效率低等问题；更为重要的是，现有吹脱方法大多为独立处理工序，未能与对采出水的除油、除悬处理有机结合。已有研究工作已经表明，污水含油对其吹脱改性效果存在负面影响，因此吹脱工序往往设置在除油、除悬处理工序后面，致使整个酸性采出水的处理工艺流程冗长。因此，急需一种能够同步实现除油除悬和吹脱改性的油田酸性采出水处理工艺及方法，以便大幅简化处理工艺流程、降低占地面积，从而达到分离效率高、运行成本低的目的。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种油田酸性采出水的集成处理工艺系统，以解决现有技术中现有吹脱方法大多为独立处理工序，未能与对采出水的除油、除悬处理有机结合，吹脱效率低的技术问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种油田酸性采出水的集成处理工艺系统，包括缓冲调质罐、气旋浮装置和尾气处理装置，其中：所述缓冲调质罐的排液口连通所述气旋浮装置，所述气旋浮装置包括至少两级气旋浮结构，相邻的两级所述气旋浮结构之间串联，经前一所述气旋浮结构处理后的液体流入下一级所述气旋浮结构，经最后一级所述气旋浮结构处理后的液体经其出液口排出，每级所述气旋浮结构均与所述尾气处理装置相连通。
优选地，所述气旋浮装置包括一级气旋浮结构和二级气旋浮结构，所述一级气旋浮结构与所述缓冲调质罐连通，所述一级气旋浮结构和所述二级气旋浮结构串联，所述一级气旋浮结构和所述二级气旋浮结构均与所述尾气处理装置连通。
优选地，所述一级气旋浮结构包括一级管式微细气泡发生器和一级立式气浮罐，其中，所述缓冲调质罐的排液口连通所述一级管式微细气泡发生器的进液口，所述一级管式微细气泡发生器的进气口与集气罐相连；所述一级管式微细气泡发生器的出口通过加药泵与所述一级立式气浮罐的液体入口相连；所述一级立式气浮罐的油出口与污油罐的进油口相连，所述一级立式气浮罐的气体出口与所述尾气处理装置的进气口相连，所述一级立式气浮罐的排渣口与污泥罐的入口相连，所述一级立式气浮罐的液体出口与所述二级气旋浮结构的液体入液口相连。
优选地，所述二级气旋浮结构包括二级管式微细气泡发生器和二级立式气浮罐，所述一级立式气浮罐的液体出口与所述二级管式微细气泡发生器的进液口相连；所述二级管式微细气泡发生器的进气口与所述集气罐相连；所述二级立式气浮罐的液体进口与所述二级管式微细气泡发生器的出液口相连，所述二级立式气浮罐的油出口与所述污油罐的进油口相连，所述二级立式气浮罐的气体出口与所述尾气处理装置的进气口相连，经所述二级立式气浮罐处理后的液体经所述二级立式气浮罐的液体出口排出。
优选地，所述一级管式微细气泡发生器包括板式预成泡元件以及与所述板式预成泡元件相连接的文丘里均质细化元件，所述板式预成泡元件包括注气管、导流管、第一导流叶片和第二导流叶片，所述第一导流叶片和所述第二导流叶片均设置在所述导流管内部且沿所述注气管的周向方向间隔设置，两个所述第二导流叶片均设置于所述第一导流叶片的下方，所述注气管设置在所述导流管上，通过所述注气管进入所述导流管内的流体能经所述第一导流叶片和所述第二导流叶片导流后流向所述文丘里均质细化元件内部。
优选地，所述文丘里均质细化元件包括依次相连接的进水段、收缩段、喉管段、扩张段和出水段，所述进水段与所述导流管固定连接，所述收缩段的内径自靠近所述进水段的端部向靠近所述喉管段的端部逐渐减小，所述扩张段的内径自靠近所述喉管段的端部向靠近所述出水段的端部逐渐增大。
优选地，所述第二导流叶片包括具有弧度的管壁连接部和弯折部，所述管壁连接部与所述导流管的内壁固定连接，所述弯折部与所述管壁连接部相连接，所述管壁连接部与垂直于所述导流管轴线方向的平面的夹角为（1/9）π；所述第一导流叶片倾斜设置且其与垂直于所述导流管轴线方向的平面的夹角为（5/18）π；
所述导流管的内径为D且所述导流管沿其轴线方向的长度为(1/2)D；所述注气管的内径为（2/25）D；所述文丘里均质细化元件沿其轴线方向的长度为5D、所述进水段的内径为D、所述出水段的内径为D，所述喉管段的内径为8/25D。
优选地，所述一级立式气浮罐包括罐体、溢油罩、扰流挡板、均流板和整流筒，所述罐体上开设有油出口、液体入口、气体出口、液体出口和排渣口，其中，所述溢油罩设置于罐体内上部，所述均流板设置于所述液体入口的下部；所述扰流挡板设置于所述整流筒的下部；所述整流筒连接在所述溢油罩下部且所述整流筒的中心轴线与所述罐体的中心轴线相重合；所述油出口设置在所述罐体的侧上方；所述液体入口设置在所述罐体的侧下方；所述气体出口设置在所述罐体的顶部；所述液体出口设置在所述罐体的侧下方且所述液体出口与所述液体入口为不同侧；所述排渣口设置在所述罐体的底部。
优选地，所述尾气处理装置包括尾气处理罐，所述尾气处理罐上设置有入气口、输气主管、不锈钢筛管、入液口、排液口和尾气出口；所述入气口设置在所述尾气处理罐的侧下方；所述输气主管设置在所述尾气处理罐内的下部且与所述入气口相连通，两个所述输气主管在所述尾气处理罐内呈上下空间布置；所述不锈钢筛管设置在每个所述输气主管沿所述输气主管轴线方向的两侧，每个所述输气主管沿其轴线方向的两侧分别设置有数支所述不锈钢筛管；所述入液口设置在侧上方；所述排液口设置在所述尾气处理罐的底部；所述尾气出口设置在所述尾气处理罐的顶部。
优选地，所述二级管式微细气泡发生器与所述一级管式微细气泡发生器的结构相同，所述二级立式气浮罐与所述一级立式气浮罐的结构相同。
本发明提供的油田酸性采出水的集成处理工艺系统，包括缓冲调质罐、气旋浮装置和尾气处理装置，首先通过一级管式微细气泡发生器向酸性采出水注入足量的微细气泡，再通过药剂泵向酸性采出水中注入化学药剂，然后将充分混合后的酸性采出水送入一级立式气浮罐中，在罐内形成的“油滴-气泡黏附体”和“固体悬浮物-气泡黏附体”上浮到罐内上部液面处，实现油相、固体悬浮物的初步分离以及酸性溶解气的初次吹脱。一级立式气浮罐的底部出水通过二级管式微细气泡发生器再次注入足量的微细气泡，然后进入二级立式气浮罐中，实现油相、固体悬浮物的进一步分离以及大量酸性溶解气的二次强化吹脱，使得采出水由酸性变为接近中性，二级立式气浮罐的底部出水可以根据油田现场采出水的具体排放指标或回注要求继续进行后续处理。两级气旋浮结构吹脱分离出来的酸性尾气进入尾气处理装置中，并设法使尾气以微细气泡曝气的方式与液体吸收剂充分反应，实现尾气的高效吸收处理。本发明采用微细气泡技术，在实现对油田酸性采出水除油、除悬处理的同时，还根据气液相平衡与传质理论，同步实现了对采出水中酸性溶解气的高效吹脱，不仅能够改变采出水的pH值，而且能够改善其他水质指标。该装置使得整体工艺流程集成度高、密闭运行，能够降低建设投资和运行成本，具有除油改性效率高、节能增效等特点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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酸性采出水的集成处理工艺系统的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一级管式微细气泡发生器的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的板式预成泡元件的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的第二导流叶片的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的一级立式气浮罐的内部结构示意图；
图6是本发明实施例提供的尾气处理装置的内部结构示意图；
图7为本发明实施例提供的平均粒径效果示意图；
图8本发明实施例提供的吹脱改性效果示意图；
图9为本发明实施例提供的不同含油浓度下测定的除油效果示意图。
附图标记：1、酸性采出水集输管线；2、缓冲调质罐；3、一级增压泵；4、一级管式微细气泡发生器；41、板式预成泡元件；411、注气管；412、第一导流叶片；413、第二导流叶片；4131、管壁连接部；4132、弯折部；414、导流管；42、文丘里均质细化元件；421、进水段；422、收缩段；423、喉管段；424、扩张段；425、出水段；5、加药泵；6、一级立式气浮罐；61、溢油罩；62、均流板；63、扰流挡板；64、整流筒；65、油出口；66、液体入口；67、气体出口；68、液体出口；69、排渣口；7、二级增压泵；8、二级管式微细气泡发生器；9、污油罐；10、二级立式气浮罐；11、尾气处理装置；111、尾气出口；112、入液口；113、不锈钢筛管；114、排液口；115、输气主管；116、入气口；12、集气罐；13、污泥罐；14、预除油处理管线；15、预脱气管线；16、污油输运管线；17、尾气输送管线；18、高压输气管线；19、排渣管线。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参见图1~图6，本发明提供了一种油田酸性采出水的集成处理工艺系统，包括缓冲调质罐2、气旋浮装置和尾气处理装置11，其中，缓冲调质罐2的排液口114连通气旋浮装置，气旋浮装置包括至少两级气旋浮结构，相邻的两级气旋浮结构之间串联，经前一气旋浮结构处理后的液体流入下一级气旋浮结构，经最后一级气旋浮结构处理后的液体经其出液口排出，且每级气旋浮结构均与尾气处理装置11相连通。
本实施例中的气旋浮装置包括一级气旋浮结构和二级气旋浮结构，一级气旋浮结构与缓冲调质罐2连通，一级气旋浮结构和二级气旋浮结构串联，一级气旋浮结构和二级气旋浮结构均与尾气处理装置11连通。当然，本发明提供的油田酸性采出水的集成处理工艺系统中的气旋浮装置不局限于串联的两级气旋浮结构，根据实际需要增设即可。
可选地，在本发明中，一级气旋浮结构包括一级管式微细气泡发生器4和一级立式气浮罐6，其中，缓冲调质罐2的排液口114连通一级管式微细气泡发生器4的进液口，通过高压输气管线18向集气罐12内输送气体，一级管式微细气泡发生器4的进气口与集气罐12相连；一级管式微细气泡发生器4的出口通过加药泵5与一级立式气浮罐6的液体入口66相连；一级立式气浮罐6的油出口65与污油罐9的进油口相连，一级立式气浮罐6的气体出口67与尾气处理装置11的进气口相连，一级立式气浮罐6的排渣口69与污泥罐13的入口相连，一级立式气浮罐6的液体出口68与二级气旋浮结构的液体入液口112相连。
一级立式气浮罐6包括罐体、溢油罩61、扰流挡板63、均流板62和整流筒64，罐体上开设有油出口65、液体入口66、气体出口67、液体出口68和排渣口69，其中，溢油罩61设置于罐体内上部，均流板62设置于液体入口66的下部；扰流挡板63设置于整流筒64的下部；整流筒64连接在溢油罩61下部且整流筒64的中心轴线与罐体的中心轴线相重合；油出口65设置在罐体的侧上方；液体入口66设置在罐体的侧下方；气体出口67设置在罐体的顶部；液体出口68设置在罐体的侧下方且液体出口68与液体入口66为不同侧；排渣口69设置在罐体的底部。
首先由酸性采出水集输管线1将油田酸性采出水输送至缓冲调质罐2内，在由一级增压泵3泵入预除油处理管线14，途径一级管式微细气泡发生器4与大量微细气泡充分混合，由一级管式微细气泡发生器4向来液注入大量微细气泡，并使微细气泡与酸性采出水进行充分混合，后续再通过加药泵5注入药剂后，进行混合处理。油田酸性采出水经一级管式微细气泡发生器4和加药泵5分别注入大量微细气泡和浮选药剂后，经一级立式气浮罐6的下部液体入口66切向进入一级立式气浮罐6中进行油相、固体悬浮物的分离以及酸性溶解气的初次吹脱，“油滴-气泡黏附体”和“固体悬浮物-气泡黏附体”在浮力作用下经扰流挡板63进入整流筒64内侧，并沿着整流筒64中心轴线斜向上运动至一级立式气浮罐6内上部液面附近，由上部出油口所分离出的油最终经溢油罩61从油出口65经污油输运管线16进入污油罐9内。另一方面，质量较大的固体杂质在重力作用下经过重力沉降至一级立式气浮罐6底部分离，所沉降在罐体底部固体废渣通过排渣口69由排渣管线19排入至污泥罐13内；而在一级立式气浮罐6内上部液面释放出来的少量酸性溶解气，经气体出口67排入至尾气输送管线17，经尾气输送管线17送至尾气处理装置11；处理后采出水沿均流板62与罐体间隙向下流动，由一级立式气浮罐6上的液体出口68排出。
二级气旋浮结构包括二级管式微细气泡发生器8和二级立式气浮罐10，二级管式微细气泡发生器8与一级管式微细气泡发生器4的结构相同，二级立式气浮罐10与一级立式气浮罐6的结构相同。一级立式气浮罐6的液体出口68与二级管式微细气泡发生器8的进液口相连；二级管式微细气泡发生器8的进气口与集气罐12相连；二级立式气浮罐10的液体进口与二级管式微细气泡发生器8的出液口相连，二级立式气浮罐10的油出口65与污油罐9的进油口相连，二级立式气浮罐10的气体出口67与尾气处理装置11的进气口相连，经二级立式气浮罐10处理后的液体经二级立式气浮罐10的液体出口68排出。
经一级立式气浮罐6处理的采出水经二级增压泵7增压后泵入预脱气管线15，途径二级管式微细气泡发生器8，由二级管式微细气泡发生器8向其再次注入大量微细气泡，并使微细气泡与采出水充分混合，使采出水中的酸性溶解气不断向气相转移，从而实现酸性溶解气的强化吹脱。携带大量微细气泡的采出水由下部的液体入口66切向进入二级立式气浮罐10内，进行水相与少量的油相分离以及酸性溶解气的二次吹脱；采出水在弱旋流作用下得以气液分离，气相在浮力和离心力双重作用下向中心汇集并缓慢浮升，由二级立式气浮罐10顶出气口排出；少部分油相或固体悬浮物与微细气泡形成的黏附体在浮力作用下上浮分离；经处理后的脱气采出水沿均流板62与罐体间隙向下流动，由二级立式气浮罐10的液体出口68排出。
尾气处理装置11包括尾气处理罐，尾气处理罐上设置有入气口116、输气主管115、不锈钢筛管113、入液口112、排液口114和尾气出口111；入气口116设置在尾气处理罐的侧下方；输气主管115设置在尾气处理罐内的下部且与入气口116相连通，两个输气主管115在尾气处理罐内呈上下空间布置；不锈钢筛管113设置在每个输气主管115沿输气主管115轴线方向的两侧，每个输气主管115沿其轴线方向的两侧分别设置有数支不锈钢筛管113；入液口112设置在侧上方；排液口114设置在尾气处理罐的底部；尾气出口111设置在尾气处理罐的顶部。
一级立式气浮罐6和二级立式气浮罐10中分离出来的尾气均进入尾气处理装置11内。通过输气主管115进入不锈钢筛管113，该进气方式布气均匀且可以使尾气以微细气泡形式与吸收剂充分接触反应，进而实现尾气高效处理。处理后的含CO2的吸收剂经多次利用达到饱和后，再进行脱碳处理，可用于CO2驱油、工业产品的生产使用。
本实施例中的一级增压泵3和二级增压泵7均采用凸轮泵，其具备能耗低、噪音小、占地面积小、低转速等特点，能够输送高黏度液体，其低剪切作用再采出水输送过程中能够有效减轻二次乳化效果。
本实施例中的加药泵5，由于油田现场酸性采出水的特殊性，可根据油田现场的要求加入PAC、PAM、清水剂或碱液满足后续处理工艺的进行。
可选地，在本发明中，一级管式微细气泡发生器4包括板式预成泡元件41以及与板式预成泡元件41相连接的文丘里均质细化元件42，其中板式预成泡元件41包括注气管411、导流管414、第一导流叶片412和第二导流叶片413，第一导流叶片412和第二导流叶片413均设置在导流管414内部且沿注气管411的周向方向间隔设置，两个第二导流叶片413均设置于第一导流叶片412的下方，注气管411设置在导流管414上，通过注气管411进入导流管414内的流体能经第一导流叶片412和第二导流叶片413导流后流向文丘里均质细化元件42内部。
文丘里均质细化元件42包括依次相连接的进水段421、收缩段422、喉管段423、扩张段424和出水段425，进水段421与导流管414固定连接，收缩段422的内径自靠近进水段421的端部向靠近喉管段423的端部逐渐减小，扩张段424的内径自靠近喉管段423的端部向靠近出水段425的端部逐渐增大。
第二导流叶片413包括具有弧度的管壁连接部4131和弯折部4132，管壁连接部4131与导流管414的内壁固定连接，弯折部4132与管壁连接部4131相连接，管壁连接部4131与垂直于导流管414轴线方向的平面的夹角为（1/9）π；第一导流叶片412倾斜设置且其与垂直于导流管414轴线方向的平面的夹角为（5/18）π；
导流管414的内径为D且导流管414沿其轴线方向的长度为(1/2)D；注气管411的内径为（2/25）D；文丘里均质细化元件42沿其轴线方向的长度为5D、进水段421的内径为D、出水段425的内径为D，喉管段423的内径为8/25D。
上述的管式微细气泡发生器所产生的微细气泡与酸性水体进行接触混合，改变了因酸性溶解气溶解于水中所建立的气液平衡关系，使酸性溶解气分压降低，引起油田酸性采出水中的酸性溶解气不断地向气相转移，从而实现酸性气体脱除。该管式微细气泡发生器将空气以微细气泡形式与酸性采出水接触实现强化吹脱，并且以空气作为气源时，能够对水中的Fe2+、S2-等有害组分进行氧化反应，有效地使该类物质从采出水中分离出去。
利用本发明提供的装置进行酸性含油污水吹脱改性室内实验，吹脱实验过程中，以空气作为载气，带压载气进入管式微细气泡发生器形成微细气泡，并与酸性水进行快速高效传质，随后带有微细气泡的气液两相流进入气浮罐，进行油相、水相、液相三相分离。根据图7结果所示，基于室内实验考察了新型微细气泡发生器的成泡性能，当进水流量为1.5m3/h、气水比为0.7：1-1.0：1时，平均粒径介于100μm-125μm之间，产泡数量充足且微细气泡数量占比高达90%。根据图8、图9结果所示，保持气水比为1.0：1、进水流量最佳操作区间为1.5-2.0m3/h，CO2脱除效率即可达到80%，除油效率可达90%，但脱碳及改性效果随着含油浓度升高有明显下降趋势，因此在高含油情况下针对采出水进行除油预处理能够明显提高改性效果。综上，本发明基于微细气泡进行除油以及酸性水改性处理，实现油类的有效去除的同时，可在满足小气水比下快速高效脱酸改性处理。
本发明一种油田酸性采出水的集成处理工艺系统，能解决酸性油田采出水中溶解性CO2含量高，致使采出水的pH值呈弱酸性，带来油田系统管道腐蚀、沿程水质不稳定的问题；此外部分酸性油田采出水中含有毒性气体H2S，将会增加在实际生产和污水处理过程的安全风险。本发明基于现有油田采出水工艺，提出了一种油田酸性采出水的高效除油除悬和水质改性处理的一体化处理工艺，通过结合采用管式微细气泡发生器对酸性气体的物理吹脱方法、新型结构的气浮装置等，对现有工艺进行改造，在高效除油、除悬的同时实现水质改性，从而满足油田酸性采出水的处理要求。
本发明通过引入新型管式微细气泡发生器与两级立式气浮罐结合，在高效除油除悬的同时实现水质改性处理。两级新型管式微细气泡发生器将空气以微细气泡形式与酸性采出水接触实现强化吹脱，在尽可能节省占地面积条件下，使用较小气量，在较短反应时间内，实现高效吹脱；采用空气气源还能够对水中的Fe2+、S2-等有害组分进行氧化反应，有效地使该类物质从采出水中分离出去，降低了采出水的COD（化学需氧量），提高采出水pH，改善了水质。采用尾气吸收装置将对CO2进行吸收处理，处理后含CO2的吸收剂经多次利用达到饱和后，再进行脱碳处理，可用于CO2驱油、工业产品的生产使用；利用本发明提供的油田酸性采出水处理装置的工艺整体密闭高度集成，充分吸收不同阶段所释放溶解气，有效地降低了碳排放更避免了H2S等危害气体的逸出，保证平台安全稳定的运行。该装置提高了含有酸性采出水中油、水、固、气的分离效果，简化了原有工艺的流程、减少了罐体占地面积、节能高效，为油田酸性采出水后续进行回注或排放的处理提供了安全保障，是保证油田可持续发展、提高油田经济的一个重要途径。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种油田酸性采出水的集成处理工艺系统，其特征在于，包括缓冲调质罐、气旋浮装置和尾气处理装置，其中：
所述缓冲调质罐的排液口连通所述气旋浮装置，所述气旋浮装置包括至少两级气旋浮结构，相邻的两级所述气旋浮结构之间串联，经前一所述气旋浮结构处理后的液体流入下一级所述气旋浮结构，经最后一级所述气旋浮结构处理后的液体经其出液口排出，且每所述气旋浮结构均与所述尾气处理装置相连通。
2.根据权利要求1所述的油田酸性采出水的集成处理工艺系统，其特征在于，所述气旋浮装置包括一级气旋浮结构和二级气旋浮结构，所述一级气旋浮结构与所述缓冲调质罐连通，所述一级气旋浮结构和所述二级气旋浮结构串联，所述一级气旋浮结构和所述二级气旋浮结构均与所述尾气处理装置连通。
3.根据权利要求2所述的油田酸性采出水的集成处理工艺系统，其特征在于，所述一级气旋浮结构包括一级管式微细气泡发生器和一级立式气浮罐，其中，
所述缓冲调质罐的排液口连通所述一级管式微细气泡发生器的进液口，所述一级管式微细气泡发生器的进气口与集气罐相连；所述一级管式微细气泡发生器的出口通过加药泵与所述一级立式气浮罐的液体入口相连；所述一级立式气浮罐的油出口与污油罐的进油口相连，所述一级立式气浮罐的气体出口与所述尾气处理装置的进气口相连，所述一级立式气浮罐的排渣口与污泥罐的入口相连，所述一级立式气浮罐的液体出口与所述二级气旋浮结构的液体入液口相连。
4.根据权利要求3所述的油田酸性采出水的集成处理工艺系统，其特征在于，所述二级气旋浮结构包括二级管式微细气泡发生器和二级立式气浮罐，所述一级立式气浮罐的液体出口与所述二级管式微细气泡发生器的进液口相连；所述二级管式微细气泡发生器的进气口与所述集气罐相连；所述二级立式气浮罐的液体进口与所述二级管式微细气泡发生器的出液口相连，所述二级立式气浮罐的油出口与所述污油罐的进油口相连，所述二级立式气浮罐的气体出口与所述尾气处理装置的进气口相连，经所述二级立式气浮罐处理后的液体经所述二级立式气浮罐的液体出口排出。
5.根据权利要求4所述的油田酸性采出水的集成处理工艺系统，其特征在于，所述一级管式微细气泡发生器包括板式预成泡元件以及与所述板式预成泡元件相连接的文丘里均质细化元件，
所述板式预成泡元件包括注气管、导流管、第一导流叶片和第二导流叶片，所述第一导流叶片和所述第二导流叶片均设置在所述导流管内部且沿所述注气管的周向方向间隔设置，两个所述第二导流叶片均设置于所述第一导流叶片的下方，所述注气管设置在所述导流管上，通过所述注气管进入所述导流管内的流体能经所述第一导流叶片和所述第二导流叶片导流后流向所述文丘里均质细化元件内部。
6.根据权利要求5所述的油田酸性采出水的集成处理工艺系统，其特征在于，所述文丘里均质细化元件包括依次相连接的进水段、收缩段、喉管段、扩张段和出水段，所述进水段与所述导流管固定连接，所述收缩段的内径自靠近所述进水段的端部向靠近所述喉管段的端部逐渐减小，所述扩张段的内径自靠近所述喉管段的端部向靠近所述出水段的端部逐渐增大。
7.根据权利要求6所述的油田酸性采出水的集成处理工艺系统，其特征在于，所述第二导流叶片包括具有弧度的管壁连接部和弯折部，所述管壁连接部与所述导流管的内壁固定连接，所述弯折部与所述管壁连接部相连接，所述管壁连接部与垂直于所述导流管轴线方向的平面的夹角为（1/9）π；所述第一导流叶片倾斜设置且其与垂直于所述导流管轴线方向的平面的夹角为（5/18）π；
所述导流管的内径为D且所述导流管沿其轴线方向的长度为(1/2)D；所述注气管的内径为（2/25）D；所述文丘里均质细化元件沿其轴线方向的长度为5D、所述进水段的内径为D、所述出水段的内径为D，所述喉管段的内径为8/25D。
8.根据权利要求3所述的油田酸性采出水的集成处理工艺系统，其特征在于，所述一级立式气浮罐包括罐体、溢油罩、扰流挡板、均流板和整流筒，所述罐体上开设有油出口、液体入口、气体出口、液体出口和排渣口，其中，
所述溢油罩设置于罐体内上部，所述均流板设置于所述液体入口的下部；所述扰流挡板设置于所述整流筒的下部；所述整流筒连接在所述溢油罩下部且所述整流筒的中心轴线与所述罐体的中心轴线相重合；所述油出口设置在所述罐体的侧上方；所述液体入口设置在所述罐体的侧下方；所述气体出口设置在所述罐体的顶部；所述液体出口设置在所述罐体的侧下方且所述液体出口与所述液体入口为不同侧；所述排渣口设置在所述罐体的底部。
9.根据权利要求1所述的油田酸性采出水的集成处理工艺系统，其特征在于，所述尾气处理装置包括尾气处理罐，所述尾气处理罐上设置有入气口、输气主管、不锈钢筛管、入液口、排液口和尾气出口；所述入气口设置在所述尾气处理罐的侧下方；所述输气主管设置在所述尾气处理罐内的下部且与所述入气口相连通，两个所述输气主管在所述尾气处理罐内呈上下空间布置；所述不锈钢筛管设置在每个所述输气主管沿所述输气主管轴线方向的两侧，每个所述输气主管沿其轴线方向的两侧分别设置有数支所述不锈钢筛管；所述入液口设置在侧上方；所述排液口设置在所述尾气处理罐的底部；所述尾气出口设置在所述尾气处理罐的顶部。
10.根据权利要求6所述的油田酸性采出水的集成处理工艺系统，其特征在于，所述二级管式微细气泡发生器与所述一级管式微细气泡发生器的结构相同，所述二级立式气浮罐与所述一级立式气浮罐的结构相同。
CN202111389304.8A 2021-11-23 2021-11-23 油田酸性采出水的集成处理工艺系统 Active CN113816457B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111389304.8A CN113816457B (zh) 2021-11-23 2021-11-23 油田酸性采出水的集成处理工艺系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111389304.8A CN113816457B (zh) 2021-11-23 2021-11-23 油田酸性采出水的集成处理工艺系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113816457A true CN113816457A (zh) 2021-12-21
CN113816457B CN113816457B (zh) 2022-02-25

Family

ID=78919620

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111389304.8A Active CN113816457B (zh) 2021-11-23 2021-11-23 油田酸性采出水的集成处理工艺系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113816457B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116354438A (zh) * 2023-06-01 2023-06-30 中海石油(中国)有限公司 一种基于立式浅层气浮的含气油田采出水处理装置及方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004305794A (ja) * 2003-04-02 2004-11-04 Hitachi Industries Co Ltd 油水分離装置
CN105060569A (zh) * 2015-08-26 2015-11-18 天津滨海新区东一科技发展有限公司 一种处理舱底水中悬浮物或油污的工艺方法
CN105621517A (zh) * 2016-03-23 2016-06-01 北京石油化工学院 基于单罐双级旋流气浮装置进行含油污水处理的装置和方法
CN205295030U (zh) * 2016-01-07 2016-06-08 郑州厚德机械设备有限公司 一种洁净型往复刮渣气浮装置
CN107744732A (zh) * 2017-11-27 2018-03-02 北京石油化工学院 一种管式微细气泡发生器
CN113135605A (zh) * 2021-05-21 2021-07-20 克拉玛依九工环保技术有限公司 一种高温密闭双级旋流气浮系统

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004305794A (ja) * 2003-04-02 2004-11-04 Hitachi Industries Co Ltd 油水分離装置
CN105060569A (zh) * 2015-08-26 2015-11-18 天津滨海新区东一科技发展有限公司 一种处理舱底水中悬浮物或油污的工艺方法
CN205295030U (zh) * 2016-01-07 2016-06-08 郑州厚德机械设备有限公司 一种洁净型往复刮渣气浮装置
CN105621517A (zh) * 2016-03-23 2016-06-01 北京石油化工学院 基于单罐双级旋流气浮装置进行含油污水处理的装置和方法
CN107744732A (zh) * 2017-11-27 2018-03-02 北京石油化工学院 一种管式微细气泡发生器
CN113135605A (zh) * 2021-05-21 2021-07-20 克拉玛依九工环保技术有限公司 一种高温密闭双级旋流气浮系统

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116354438A (zh) * 2023-06-01 2023-06-30 中海石油(中国)有限公司 一种基于立式浅层气浮的含气油田采出水处理装置及方法
CN116354438B (zh) * 2023-06-01 2023-08-18 中海石油(中国)有限公司 一种基于立式浅层气浮的含气油田采出水处理装置及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113816457B (zh) 2022-02-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN203498231U (zh) 一种强化污泥减量的超临界溶气空化装置
CN204643940U (zh) 臭氧氧化与气浮组合系统
CN203513352U (zh) 一种用于处理聚合物驱含油污水的臭氧气浮装置
CN109516578B (zh) 一种气泡悬浮及气泡细化的高效曝气充氧方法及装置
CN1837080A (zh) 共凝聚气浮水质净化工艺
CN200974781Y (zh) 一种超声－臭氧协同处理废水装置
CN203593642U (zh) 一种含油废水的紧凑型气浮处理装置
CN113816457B (zh) 油田酸性采出水的集成处理工艺系统
CN115849489B (zh) 一种用于溶气气浮的水力空化溶气反应器
CN206692350U (zh) 提升式喷射旋流组合曝气器
CN104370322A (zh) 一种旋流气浮一体化装置
CN110683670B (zh) 油田配聚污水曝气除硫除铁和脱氧装置及方法
CN207435131U (zh) 一种镁法脱硫废水射流氧化-气浮装置
CN204644027U (zh) 臭氧氧化与气浮组合处理系统
CN113636617B (zh) 一种弱旋流耦合微气浮的水体快速预除藻方法及装置
CN116002911A (zh) 一种组合式臭氧催化氧化净水装置及原水净化方法
CN212559868U (zh) 一种废纸造纸废水高效厌氧出水脱气除钙系统
CN211521737U (zh) 一种厌氧膜生物反应器
CN208839388U (zh) 一种水气混流微气泡发生器
CN209618930U (zh) 多通道气水混合浮选机
CN105712457B (zh) 一种带消泡功能的炼油碱渣酸化反应器及消泡方法
AU2017268702B2 (en) Method for the de-aeration of froths and foams
CN115040900B (zh) 一种利用旋流离心力场强化微细气泡分离的装置及方法
CN108373193A (zh) 一种废酸还原水力混合装置
CN204848414U (zh) 一种psp射流曝气系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant