CN114538651A - 一种高温稠油采出水降硬除硅工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高温稠油采出水降硬除硅工艺，包括以下步骤：在高温稠油采出水中加入混凝剂和除硬剂后得到高温稠油采出初调水，高温稠油采出初调水打入高温稠油采出水综合调质反应装置后与污泥提升组件提升的污泥、除硅剂充分混合吸附，然后从第一反应室上方进入第二反应室进一步地吸附，再从第二反应室下方进入分离室，分离室内的污泥在分离室内形成一层悬浮状吸附层，吸附反应后的高温稠油采出初调水经过悬浮状吸附层后从出液口排出。本发明解决了高温稠油采出水降硬除硅的问题。
Description
技术领域
本发明涉及高温稠油处理技术领域，尤其涉及一种高温稠油采出水降硬除硅工艺。
背景技术
石油是一种复杂的混合物，主要包含各种烃类、胶质、沥青质……不同的组分含量，导致了原油的颜色、性质等有所不同。有一种石油颜色最深，物理性质十分黏稠，难以流动，但它占到了全球原油储量的70％，我们一般称它为“稠油”。全球的稠油油田地质条件各有不同，但通过长期的摸索和沉淀，各个国家在稠油资源开发上形成了不同的模式。稠油的主要开发方式有：（1）露天开采（SurfaceMining）；（2）注入降黏剂（Injection ViscosityReducing Agent）；（3）蒸汽吞吐法（Cyclic Steam Stimulation，CSS）；（4）蒸汽驱油（SteamFlooding）；（5）火烧油层法（InSitu Combustion）；（6）蒸汽辅助重力泄油（Steam AssistedGravity Drainage，SAGD）；（7）水平段注空气技术（Toeto Heel Air Injection，THAI）；（8）稠油出砂冷采技术（Cold Heavy Oil Production with Sand，CHOPS）。
国内某油田的稠油热采任务，其采用的技术为蒸汽辅助重力泄油（SteamAssisted Gravity Drainage，SAGD）和水平段注空气技术（Toeto Heel Air Injection，THAI）。该油田污水处理在长期的稠油开采过程中沉淀形成了有效的“集中净化+分站软化”的处理模式，为稠油稳产增效做出了贡献。
近年来，由于SAGD及VHSD生产井在总生产井数及总开采油量中所占比例加大，加之高硬水进站掺混处理，污水站来水水质日益恶化，集中表现在以下几个方面：（1）污水含盐、硬度快速冲高，造成软化成本巨增；（2）污水含硅逐年增高，增速加快，加大了锅炉及管道维修成本，降低了注汽时效。采出水中的硅酸盐很容易和水体中的其他物质反应产生难以辨认的坚硬化合物即硅垢，造成地面处理设备、管网及井筒积盐、结垢严重，影响了部分油井的正常生产；造成地面软化设备超负荷运行，软化器板结严重、软化效果不好，反冲洗耗水量数倍增大。还会造成常规、过热注气过炉结垢严重，出现锅炉冲洗次数频繁，天然气过量使用，锅炉效率降低，生产事故发生几率增大等一系列的问题。
目前生产用水含硅量已超过允许最高量的100%！现场解决这一困扰的方法是加大锅炉热水冲洗的频次，目前冲洗水量约为锅炉注汽总量的3%！不但这3%冲洗水自身属于损耗，还大幅降低了整体注汽质量。即使如此，其锅炉检修维护费仍然随着硅含量的增高而增高。
若要解决锅炉及管网结垢的问题，必需要对稠油污水进行综合调质处理。
发明内容
本发明的目的是提供一种高温稠油采出水降硬除硅工艺。
本发明的创新点在于本发明解决了高温稠油采出水降硬除硅的问题。
为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：
一种高温稠油采出水降硬除硅工艺，包括以下步骤：
（1）在高温稠油采出水中加入混凝剂和除硬剂后得到高温稠油采出初调水；
（2）将高温稠油采出初调水打入高温稠油采出水综合调质反应装置；所述高温稠油采出水综合调质反应装置从内到外依次设有第一反应室和第二反应室以及分离室，所述第一反应室顶部和第二反应室顶部连通，所述第二反应室底部和分离室连通；所述高温稠油采出水综合调质反应装置底部为污泥室且设有排泥口，所述第一反应室、第二反应室、分离室均和污泥室连通，所述第一反应室内设有污泥提升组件进行污泥内回流，分离室顶部处设有出液口；所述高温稠油采出初调水打入第一反应室，并在第一反应室内加入除硅剂；
（3）高温稠油采出初调水打入高温稠油采出水综合调质反应装置后与污泥提升组件提升的污泥、除硅剂充分混合吸附，然后从第一反应室上方进入第二反应室进一步地吸附，再从第二反应室下方进入分离室，分离室内的污泥在分离室内形成一层悬浮状吸附层，吸附反应后的高温稠油采出初调水经过悬浮状吸附层后从出液口排出。
进一步地，所述高温稠油采出初调水从切线方向进入第一反应室且高温稠油采出初调水加入口设置于略高于污泥提升组件的位置处；污泥提升组件的设置在第一反应室底部处。污泥提升组件的设置在第一反应室底部处利于污泥回流，高温稠油采出初调水从切线方向进入第一反应室可以增加污泥和药剂以及水流的撞击，加快吸附速度，高温稠油采出初调水加入口设置于略高于污泥提升组件的位置处，吸附从第一反应室底部处开始，延长吸附反应时间。
进一步地，所述步骤（1）中通过静态管道混合器在高温稠油采出水中加入混凝剂和除硬剂。
进一步地，所述第二反应室外壁底部设有喇叭口。降低第二反应室出口处的流速，使得分离室流速降低，利于污泥沉降分离。
进一步地，所述第一反应室底部设有延长管，所述延长管可沿第一反应室上下调节移动。可以根据污泥的高度来调整延长管的高低，利于实现污泥内循环，并可以减少污泥内循环时对外部分离室的冲击。
进一步地，将高温稠油采出水综合调质反应装置的排泥口处的污泥回流至第一反应室来进行污泥外回流。通过污泥外回流进一步利用高浓度污泥内的未反应掉的除硬剂和除硅剂，使得药剂得到充分利用。
进一步地，在第一反应室内加入絮凝剂。
进一步地，通过调节污泥内回流的回流量和/或污泥内回流的回流量以及排泥口的排泥量来调节悬浮状吸附层的厚度，在所述分离室内设有若干沿分离室高度方向均匀布置的取样口来测悬浮状吸附层的厚度。
本发明的有益效果是：
1、本发明中通过第一反应室、第二反应室混合反应吸附，完成原水、药剂、污泥等充分混合，然后进入沉降分离室实现“化学絮凝沉降”，利用污泥重复在水体内循环，一方面使得污泥中残余的有效药剂得以充分利用，另一方面通过污泥吸附说中的硅、硬度，使得水体快速澄清，完成“污泥吸附”，利用经两级吸附反应后的水在分离室由下向上流动，泥渣层由于重力作用可在上升水流中处于动态平衡状态，处于均匀分布的悬浮状态，分离室形成高浓度的稳定活性泥渣层，对分离室的水“悬浮吸附”，最终实现化学絮凝沉降+悬浮吸附+污泥吸附。
2、本发明中利用污泥内回流，增加低浓度污泥和水和药剂的碰撞，增加吸附，特别是当原污水SS变化较大时，适应性强，对出水SS无影响，同时对出水利用污泥外回流充分利用掉高浓度污泥内残留的少量除硬剂和除硅剂，减少药剂的加入，节约成本。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为除硅剂加入量对于出水水质的影响图。
图3为除硬剂加入量对于出水水质的影响图。
图4为污泥内回流对于出水水质的影响图。
图5为污泥内回流和污泥外混流对于出水水质含硅量的影响图。
图6为污泥内回流和污泥外混流对于出水水质总硬度的影响图。
图7悬浮污泥层厚度对出水水质的影响图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1：如图1所示，一种高温稠油采出水降硬除硅工艺，通过静态管道混合器1在高温稠油采出水中加入絮凝剂和除硬剂后得到高温稠油采出初调水；将高温稠油采出初调水打入高温稠油采出水综合调质反应装置2；高温稠油采出水综合调质反应装置2从内到外依次设有第一反应室3和第二反应室4以及分离室5，第一反应室3顶部和第二反应室4顶部连通，第二反应室4底部和分离室5连通；第二反应室4外壁底部设有喇叭口，第一反应室3底部设有延长管6，延长管6可沿第一反应室3上下调节移动。高温稠油采出水综合调质反应装置2底部为污泥室7且设有排泥口8，第一反3应室、第二反应室4、分离室5均和污泥室7连通，第一反应室3内设有污泥提升组件9进行污泥内回流，污泥提升组件9为提升叶轮和驱动轴以及驱动电机，污泥提升组件9设置在第一反应室3底部处。将高温稠油采出水综合调质反应装置2的排泥口8处的污泥回流至第一反应室3来进行污泥外回流。分离室5顶部处设有出液口10；高温稠油采出初调水打入第一反应室3，并在第一反应室3内加入除硅剂和絮凝剂；高温稠油采出初调水从切线方向进入第一反应室3且高温稠油采出初调水加入口设置于略高于污泥提升组件9的位置处；高温稠油采出初调水打入高温稠油采出水综合调质反应装置2后与污泥提升组件提升9的污泥、除硅剂充分混合吸附，然后从第一反应室3上方进入第二反应室4进一步地吸附，再从第二反应室4下方进入分离室5，分离室5内的污泥在分离室5内形成一层悬浮状吸附层，吸附反应后的高温稠油采出初调水经过悬浮状吸附层后从出液口排出。
通过调节污泥内回流的回流量和污泥外回流的回流量以及排泥口的排泥量来调节悬浮状吸附层的厚度，在分离室内设有若干沿分离室高度方向均匀布置的取样口来测悬浮状吸附层的厚度。
对于水质调节需降硬除硅的高温稠油采出水进行调整分析：
进水水质为：含硅量210~235mg/L、总硬度200~225mg/L、PH=8。
（1）除硅剂加入量对于出水水质的影响：高温稠油采出水的进水量为5-10m3/h，污泥内循环和污泥外循环未开启，除硬剂0.4g/L、混凝剂0.0525g/L，除硅剂试验加药量分别0.1~0.5g/L，每次加药量增加0.1g/L，每次调整加药量后装置运行满4个小时取一次样化验，出水水质变化关系如图2所示。试验结果表明除硅剂加药量的增加使得硅去除率增加，硬度去除率稳定无明显变化。
（2）除硬剂加入量对于出水水质的影响：高温稠油采出水的进水量为5-10m3/h，污泥内循环和污泥外循环未开启，除硅剂0.36g/L、混凝剂0.0525g/L，除硬剂试验加药量0~0.5g/L，每次加药量增加或减少0.1g/L，每次调整加药量运行满4个小时取一次样化验，出水水质变化关系如图3所示。
（3）污泥内回流对于出水水质的影响：高温稠油采出水的进水量为5-10m3/h，除硅剂0.36g/L、除硬剂0.5g/L、混凝剂0.0525g/L，每次调整污泥内循环运行4个小时取一次样化验，污泥内回流调整从50~250%，每次调整量为50%，出水水质变化关系如图4所示。由图3可以看出随着污泥内回流比的增加，硬度及硅去除效果明显，但污泥内回流比在200%以上时，装置出水硬度及硅去除效果趋于平缓，且在该阶段出水水质含硅量有所上升，造成该现象的主要原因是由于污泥循环吸附达到饱和后，会进一步释放循环污泥中的硅和硬度，装置运行需控制污泥内回流比在合理范围内。
（4）污泥内回流和污泥外混流对于出水水质的影响：高温稠油采出水的进水量为5-10m3/h，除硅剂0.36g/L、除硬剂0.5g/L、混凝剂0.0525g/L，污泥内外循环吸附试验主要分为三个运行工况：A:关闭污泥内回流和污泥外回流、B:开启污泥内回流、关闭污泥外回流、C:开启污泥内回流和污泥外回流，每次调整运行状态后运行24h，每4h取一次样化验，出水水质变化关系如图5、6所示。通过对比分析三种运行工况下出水水质变化关系，B运行工况下比A运行工况下硅、硬度去除率提高5~10%，C运行工况下比A运行工况下硅、硬度去除率提高15~20%。该试验表明污泥循环能提高体系内硅、硬度的去除率，此效果得益于利用高温稠油采出水综合调质反应装置自身反应形成的污泥内回流（低浓度污泥）+污泥外回流（高浓度污泥），从而完成“污泥吸附”+“制硅吸附”的，在加药量不变的情况下，提高了15~20%的硅、硬度去除率，其能耗主要为水与污泥的循环。
（5）悬浮污泥层厚度对出水水质的影响：温稠油采出水的进水量为5-10m3/h，除硅剂0.36g/L、除硬剂0.5g/L、混凝剂0.0525g/L，悬浮污泥层厚度分别控制在0.2m、0.4m、0.6m、0.8m、1.0m、1.2m、1.4m、1.6m每次调整悬浮污泥层厚度运行4个小时取一次样化验，出水水质变化关系如图7所示。
通过对比分析不同悬浮污泥层厚度下出水水质变化关系，经过第一反应室、第二反应室两级吸附后但未经过悬浮污泥层过滤吸附的水质含硅去除率38%，硬度去除率72%，通过两级吸附后并经悬浮污泥层过滤吸附完成的出水水质硬度和硅去除率均有提高，悬浮污泥层厚度200mm时硅去除率从38%提升至45%，硬度去除率从72%提升至77%。随着悬浮污泥层厚度的不断增加，悬浮污泥层厚度1200mm时硅去除率提升至80%，硬度去除率提升至88%。
该试验硅和硬度去除率的提高得益于在高温稠油采出水综合调质反应装置内分离室的悬浮污泥层，起到截留分离杂质颗粒作用。沉泥被提升起来并使之处于均匀分布的悬浮状态，分离室形成高浓度的稳定活性泥渣层，悬浮污泥层污泥浓度在4.5～6g/L。经两级吸附反应后的水在分离室由下向上流动，泥渣层由于重力作用可在上升水流中处于动态平衡状态。当水通过悬浮污泥层时，水中的悬浮物便被悬浮污泥层吸附截留，进一步提高处理效果。悬浮污泥层厚度不够不易发挥污泥吸附的效果，厚度太高易导致悬浮污泥层表面絮体随上升水流带入出水槽，影响出水水质；所以要根据水质调整到处理最优厚度。
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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
Claims (8)
1.一种高温稠油采出水降硬除硅工艺，其特征在于，包括以下步骤：
（1）在高温稠油采出水中加入混凝剂和除硬剂后得到高温稠油采出初调水；
（2）将高温稠油采出初调水打入高温稠油采出水综合调质反应装置；所述高温稠油采出水综合调质反应装置从内到外依次设有第一反应室和第二反应室以及分离室，所述第一反应室顶部和第二反应室顶部连通，所述第二反应室底部和分离室连通；所述高温稠油采出水综合调质反应装置底部为污泥室且设有排泥口，所述第一反应室、第二反应室、分离室均和污泥室连通，所述第一反应室内设有污泥提升组件进行污泥内回流，分离室顶部处设有出液口；所述高温稠油采出初调水打入第一反应室，并在第一反应室内加入除硅剂；
（3）高温稠油采出初调水打入高温稠油采出水综合调质反应装置后与污泥提升组件提升的污泥、除硅剂充分混合吸附，然后从第一反应室上方进入第二反应室进一步地吸附，再从第二反应室下方进入分离室，分离室内的污泥在分离室内形成一层悬浮状吸附层，吸附反应后的高温稠油采出初调水经过悬浮状吸附层后从出液口排出。
2.根据权利要求1所述的高温稠油采出水降硬除硅工艺，其特征在于，所述高温稠油采出初调水从切线方向进入第一反应室且高温稠油采出初调水加入口设置于略高于污泥提升组件的位置处；污泥提升组件的设置在第一反应室底部处。
3.根据权利要求1所述的高温稠油采出水降硬除硅工艺，其特征在于，所述步骤（1）中通过静态管道混合器在高温稠油采出水中加入混凝剂和除硬剂。
4.根据权利要求1所述的高温稠油采出水降硬除硅工艺，其特征在于，所述第二反应室外壁底部设有喇叭口。
5.根据权利要求1所述的高温稠油采出水降硬除硅工艺，其特征在于，所述第一反应室底部设有延长管，所述延长管可沿第一反应室上下调节移动。
6.根据权利要求1所述的高温稠油采出水降硬除硅工艺，其特征在于，将高温稠油采出水综合调质反应装置的排泥口处的污泥回流至第一反应室来进行污泥外回流。
7.根据权利要求1所述的高温稠油采出水降硬除硅工艺，其特征在于，在第一反应室内加入絮凝剂。
8.根据权利要求6所述的高温稠油采出水降硬除硅工艺，其特征在于，通过调节污泥内回流的回流量和/或污泥内回流的回流量以及排泥口的排泥量来调节悬浮状吸附层的厚度，在所述分离室内设有若干沿分离室高度方向均匀布置的取样口来测悬浮状吸附层的厚度。
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