CN115703662A - 一种油田采出水处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油田采出水处理方法，涉及油田采出水处理领域，该处理方法由沉降除油单元、生化处理单元、过滤单元、调节单元、纳滤处理单元、净化水储存单元等组成，油田采出水通过除油单元、生化单元对采出水去除含油和悬浮物，处理后的采出水经过调节后通过纳滤处理单元去除结垢离子，处理后的净化的采出水进行储存，通过注水系统可用于油田注水。

Description

一种油田采出水处理方法

技术领域

本发明属于油田采出水处理方法技术领域，具体涉及一种油田采出水处理方法。

背景技术

长7层开采是未来石油开发的重要后备资源，长7层位采取自然能量开发的方式，初期的采出水无法回收利用。

长7采出水水型为CaCl₂，阳离子主要以Ca2+、Mg2+、Ba2+等二价阳离子，初期的采出水要充分回收利用，考虑将长7采出水注入到4+5、长8、侏罗系等就近区块的开发层驱油，长7采出水含有成垢离子主要为Ca2+、Ba2+，与拟注入层易产生结垢，结垢主要以BaSO₄、CaCO₃为主。针对目前长7开发的情形，长7采出水要回收利用，满足处理后水回注地层的目标。

发明内容

本发明的目的在于提供一种油田采出水处理方法，解决了长7层采出水无法有效回收利用的问题，通过本发明实现长7采出水有效回注利用。

本发明所采用的技术方案是：一种油田采出水处理方法，具体操作步骤如下：

步骤1，沉降除油处理

上游经过三相分离器或沉降罐脱水后的采出水，通过自流进入沉降除油罐，通过沉降除油罐上配下集的结构形成，充分利用沉降罐的重力沉降作用，对油田采出水的浮油和大颗粒悬浮物进行沉降分离，悬浮物向下沉降沉积在除油罐底，最终通过负压排泥器将罐底含油污泥排出罐，进入污水污泥池进行沉降分离，沉降分离后的上清液通过提升泵提升进入除油罐进行再次处理，实现污水回收利用，污水污泥池中沉降的含油污泥最终通过自备的吸泥车抽吸外运污泥处理站进行后续的处置；沉降罐中的浮油通过自然上浮在罐的上部进行积聚，通过沉降罐上部设置的收油槽对上部油层进行收集，收集的污油通过管道进入污油箱，污油箱通过污油泵提升加压进入上游集输系统对收集的污油进行回收利用；经过沉降除油后的采出水通过沉降除油罐底部设置的集水喇叭口进行集水，集水后通过管道进入生化处理单元；

步骤2，生化处理

经步骤1沉降除油后的采出水通过重力自流进入生化处理系统，生化系统由缓冲收油单元、三级生化处理单元、沉降单元以及缓冲存储单元组成，缓冲收油单元通过微细气泡作用，对上游波动的采出水进行强化处理，实现水质波动时对浮油的收集，收集的浮油进入收油箱进行回收利用，经过缓冲收油后经过三级生化处理，三级生化处理单元利用微生物自身的新陈代谢作用实现对采出水中的含油等有机物的降解，达到处理净化水质的目的；三级生化处理后的出水通过沉降单元沉降分离实现对水中悬浮物的去除，处理后的水进入缓冲存储单元进行存储；生化处理单元处理过程中不需要添加任何处理药剂，针对运行出现微生物活性降低时添加微生物营养剂，对系统进行调整和恢复；

步骤3，过滤处理

经步骤2生化处理单元处理后的采出水进入过滤单元，通过过滤单元的提升泵加压提升进入过滤器对水中细分散的油和悬浮物进行进一步的去除，过滤器内部按级配采用不同的填料进行填充，过滤过程采用上部配水下部集水的方式对采出水进行处理，处理一段时间后过滤器前后的压差会变大，根据压差或者过滤运行时间对过滤器进行反冲洗，反冲洗采取下部进水上部出水的方式，冲洗介质采用气洗、水洗、汽水联合冲洗的方式对过滤的滤料进行反洗，恢复过滤能力；反洗产生的反洗水通过沉降分离后，上清液回收至系统重新利用；

步骤4，调节储存

经步骤3过滤处理后的水进入调节单元对整个系统进行调节缓冲，调节单元容积大小按照设计流量的0.5～1h计算确定调节存储容积；

步骤5，纳滤处理

经步骤4调节存储的采出水经过纳滤处理单元的提升泵提升进入纳滤膜处理装置，纳滤膜具有选择性，针对二价阳离子进行去除，去除率90％以上，为了进一步提高纳滤处理后采出水回收率，对纳滤产生的浓水进行二次纳滤处理，提高浓水的回收，降低浓水的产生量；

步骤6：净化存储

经步骤5纳滤处理后的采出水通过净化存储单元对已经处理后的水进行存储，后面通过喂水泵、注水泵以及注水管网进行采出水回注，用于驱油回注。

本发明的特点还在于，

步骤5先经过常规处理方法进行达标处理后再进行纳滤处理的两段式处理工艺，实现常规处理和纳滤处理的分离。

步骤2经生化处理工艺后的出水水质含油、悬浮物达到≤10mg/L。

步骤5去除结垢离子采取纳滤膜处理工艺，解决注入层结垢的方式是通过从源头去除成垢离子。

步骤5通过纳滤膜处理去除采出水中的二价阳离子Ba²⁺、Ca²⁺、Sr²⁺离子，水中的Ba^{2 +}、Ca²⁺、Sr²⁺结垢离子去除后，水中的SO₄ ^2-将不能与水中的结垢离子Ba²⁺、Ca²⁺、Sr²⁺生成BaSO₄、CaSO₄、SrSO₄结垢物质，达到了降低采出水结垢的目的，实现了采出水非同层的有效回注。

步骤3过滤器采用立式压力过滤器。

本发明的有益效果是：长7层开采是未来石油开发的重要后备资源，长7层位采取自然能量开发的方式，初期的采出水无法回收利用。

长7采出水水型为CaCl₂，阳离子主要以Ca²⁺、Mg²⁺、Ba₂₊等二价阳离子，初期的采出水要充分回收利用，考虑将长7采出水注入到就近区块的其他层系进行开发层驱油，长7采出水含有成垢离子主要为Ca²⁺、Ba²⁺，与拟注入层易产生结垢，结垢主要以BaSO₄、CaCO₃为主。针对目前长7层开发的情形，长7采出水要回收利用，满足处理后水回注地层的目标。

本发明成果的应用，实现了含油污泥原位减量化处置和污水回收利用，可有效回收污水回收90％以上，降低拉运和后期处理费用50％以上。

具体实施方式

本发明的一种油田采出水处理方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1，沉降除油处理

上游经过三相分离器或沉降罐脱水后的采出水，通过自流进入沉降除油罐，通过沉降除油罐上配下集的结构形成，充分利用沉降罐的重力沉降作用，对油田采出水的浮油和大颗粒悬浮物进行沉降分离，悬浮物向下沉降沉积在除油罐底，最终通过负压排泥器将罐底含油污泥排出罐，进入污水污泥池进行沉降分离，沉积分离后的上清液通过提升泵提升进入除油罐进行再次处理，实现污水回收利用，污水污泥池中沉降的含油污泥最终通过自备的吸泥车抽吸外运污泥处理站进行后续的处置。沉降罐中的浮油通过自然上浮在罐的上部进行积聚，积聚到一定的厚度通过上部设置的收油槽对上部油层进行收集，收集的污油通过管道进入污油箱，污油箱通过污油泵提升加压进入上游集输系统对收集的污油进行回收利用。经过沉降除油后的采出水通过罐底部设置的集水喇叭口进行集水，集水后通过管道进行下一处理单元。

步骤2，生化处理

经步骤1沉降除油后的采出水通过重力自流进入生化处理系统，所述生化系统由缓冲收油单元、三级生化处理单元、沉降单元以及缓冲存储单元组成，缓冲收油单元通过微细气泡作用，对上游波动的采出水进行强化处理，实现水质波动是浮油的收集，收集的浮油进入收油箱进行回收利用，经过缓冲收油后经过三级生化处理，生化处理利用微生物自身的新陈代谢作用实现对采出水中的含油等有机物的降解，达到处理净化水质的目的。三级生化处理后的出水通过沉降分离实现对水中悬浮物的去除，处理后的水进入缓冲存储单元进行存储。生化处理单元处理过程中不需要添加各种处理药剂，针对运行出现微生物活性降低时添加营养剂，对系统进行调整。

步骤3，过滤处理

经步骤2生化处理单元处理后的采出水进入过滤单元，通过过滤单元的提升泵加压提升进入过滤器对水中的细分散的油和悬浮物进行进一步的去除，过滤器采用的立式压力过滤器，过滤器内部按级配采用不同的填料进行填充，过滤过程采用上配下集的方式对采出水进行处理，处理一段时间后过滤器前后的压差会变大，根据压差或者过滤运行时间对过滤器进行反冲洗，反冲洗采取下部进水上部出水的方式，冲洗介质采用气洗、水洗、汽水联合冲洗的方式对过滤的滤料进行反洗，恢复过滤能力。反洗产生的反洗水通过沉降分离后，上清液回收至系统重新利用。

步骤4，调节储存

经步骤3过滤处理后的进入调节单元对整个系统进行调节缓冲。调节容积大小按照0.5～1h进行设置。

步骤5，纳滤处理

经步骤4调节存储的采出水经过纳滤处理单元的提升泵提升进入纳滤膜处理装置，纳滤膜具有选择性，针对二价阳离子的进行去除，去除率90％以上，主要是通过纳滤膜处理去除采出水中的二价阳离子Ba²⁺、Ca²⁺、Sr²⁺离子，水中的Ba²⁺、Ca²⁺、Sr²⁺结垢离子去除后，水中的SO₄ ^2-将不能与水中的结垢离子Ba²⁺、Ca²⁺、Sr²⁺生成BaSO₄、Ca SO₄、Sr SO₄等结垢物质，达到了降低采出水结垢的目的，实现了采出水非同层的有效回注。

为了进一步提高纳滤处理后采出水回收率，对纳滤产生浓水进行二次纳滤处理，提高浓水的回收，降低浓水的产生量。纳滤处理级数需根据系统运行和成本综合考虑后进行确定。

根据现场实施运行效果，纳滤后水质结垢量小于800mg/L，属于系统可接收的结垢量，对此可以利用纳滤后浓水回掺的工艺进一步降低纳滤产生的浓水量，提高纳滤处理采出水回收率。纳滤处理采出水从根本上解决了采出水的结垢问题，使非同层回注成为一种可能。

步骤6：净化存储

经步骤5纳滤处理后的采出水需通过净化存储单元对已经处理后的水进行存储，后面通过喂水泵、注水泵以及注水管网等设施进行采出水回注，用于驱油回注。

下面结合实施例对本发明进行进一步说明。

实施例一：

针对长7层岩油采出水“不配伍、不注水”的难题，在某联合站采出水处理采用“沉降除油+生化+过滤”处理工艺去除油及悬浮物并控制粒径中值，处理后出水利用溶解-扩散原理，采用膜为载体对成垢离子Ca²⁺、Mg²⁺、Sr²⁺、Ba²⁺进行去除，去除后Ca²⁺、Mg²⁺、Sr²⁺、Ba²⁺的浓度从1054mg/L降低为40.4mg/L、217mg/L降低2.5mg/L、209mg/L降低5.79mg/L、129mg/L降低6.2mg/L，去除率达到90％以上。

实施例二：

在某联合站采出水处理采用“沉降除油+生化+过滤”处理工艺去除油及悬浮物并控制粒径中值，处理后出水利用溶解-扩散原理，采用膜为载体对成垢离子Ca²⁺、Mg²⁺、Sr²⁺、Ba²⁺进行去除，去除后Ca²⁺、Mg²⁺、Sr²⁺、Ba²⁺的浓度从1030mg/L降低为58mg/L、211mg/L降低3.04mg/L、204mg/L降低7.58mg/L、125mg/L降低6.12mg/L，去除率达到90％以上。

实施例三：

在某接转注水站采出水处理采用“沉降除油+气浮+过滤”处理工艺去除油及悬浮物并控制粒径中值，处理后出水利用溶解-扩散原理，采用膜为载体对成垢离子Ca²⁺、Mg²⁺、Sr²⁺、Ba²⁺进行去除，去除后Ca²⁺、Mg²⁺、Sr²⁺、Ba²⁺的浓度从1054mg/L降低为60.2mg/L、217mg/L降低3.33mg/L、209mg/L降低8.32mg/L、129mg/L降低7.13mg/L，去除率达到90％以上。

实施例四：

在某脱水站采出水处理采用“沉降除油+气浮+过滤”处理工艺去除油及悬浮物并控制粒径中值，处理后出水利用溶解-扩散原理，采用膜为载体对成垢离子Ca²⁺、Mg²⁺、Sr²⁺、Ba²⁺进行去除，去除后Ca²⁺、Mg²⁺、Sr²⁺、Ba²⁺的浓度从1065mg/L降低为44.1mg/L、212mg/L降低0.99mg/L、203mg/L降低5.56mg/L、136mg/L降低5.15mg/L，去除率达到90％以上。

采出水处理反应机理如下：沉降除油是利用重力沉降原理，密度比水轻的油分上浮，密度比水重的悬浮物下沉去除；

生化处理是利用微生物自身的新陈代谢作用完成有机物的分解，将有机污染物质分解转化成CO₂、水以及生物污泥，通过后续的沉降固液分离实现去除的目的；

纳滤处理的原理是筛分作用，通过纳滤膜的孔径实现对分离物质的截流还是通过，达到去除的目的。

Claims (7)

1.一种油田采出水处理方法，其特征在于，具体操作步骤如下：

步骤1，沉降除油处理

上游经过三相分离器或沉降罐脱水后的采出水，通过自流进入沉降除油罐，通过沉降除油罐上配下集的结构形成，充分利用沉降罐的重力沉降作用，对油田采出水的浮油和大颗粒悬浮物进行沉降分离，悬浮物向下沉降沉积在除油罐底，最终通过负压排泥器将罐底含油污泥排出罐，进入污水污泥池进行沉降分离，沉降分离后的上清液通过提升泵提升进入除油罐进行再次处理，实现污水回收利用，污水污泥池中沉降的含油污泥最终通过自备的吸泥车抽吸外运污泥处理站进行后续的处置；沉降罐中的浮油通过自然上浮在罐的上部进行积聚，通过沉降罐上部设置的收油槽对上部油层进行收集，收集的污油通过管道进入污油箱，污油箱通过污油泵提升加压进入上游集输系统对收集的污油进行回收利用；经过沉降除油后的采出水通过沉降除油罐底部设置的集水喇叭口进行集水，集水后通过管道进入生化处理单元；

步骤2，生化处理

经步骤1沉降除油后的采出水通过重力自流进入生化处理系统，所述生化系统由缓冲收油单元、三级生化处理单元、沉降单元以及缓冲存储单元组成，缓冲收油单元通过微细气泡作用，对上游波动的采出水进行强化处理，实现水质波动时对浮油的收集，收集的浮油进入收油箱进行回收利用，经过缓冲收油后经过三级生化处理，三级生化处理单元利用微生物自身的新陈代谢作用实现对采出水中的含油有机物的降解，达到处理净化水质的目的；三级生化处理后的出水通过沉降单元沉降分离实现对水中悬浮物的去除，处理后的水进入缓冲存储单元进行存储；生化处理单元处理过程中不需要添加任何处理药剂，针对运行出现微生物活性降低时添加微生物营养剂，对系统进行调整和恢复；

步骤3，过滤处理

经步骤2生化处理单元处理后的采出水进入过滤单元，通过过滤单元的提升泵加压提升进入过滤器对水中细分散的油和悬浮物进行进一步的去除，过滤器内部按级配采用不同的填料进行填充，过滤过程采用上部配水下部集水的方式对采出水进行处理，处理一段时间后过滤器前后的压差会变大，根据压差或者过滤运行时间对过滤器进行反冲洗，反冲洗采取下部进水上部出水的方式，冲洗介质采用气洗、水洗、汽水联合冲洗的方式对过滤的滤料进行反洗，恢复过滤能力；反洗产生的反洗水通过沉降分离后，上清液回收至系统重新利用；

步骤4，调节储存

经步骤3过滤处理后的水进入调节单元对整个系统进行调节缓冲；

步骤5，纳滤处理

经步骤4调节存储的采出水经过纳滤处理单元的提升泵提升进入纳滤膜处理装置，纳滤膜具有选择性，针对二价阳离子进行去除，去除率90％以上，为了进一步提高纳滤处理后采出水回收率，对纳滤产生的浓水进行二次纳滤处理，提高浓水的回收，降低浓水的产生量；

步骤6：净化存储

经步骤5纳滤处理后的采出水通过净化存储单元对已经处理后的水进行存储，后面通过喂水泵、注水泵以及注水管网进行采出水回注，用于驱油回注。

2.根据权利要求1所述的一种油田采出水处理方法，其特征在于，步骤5先经过常规处理方法进行达标处理后再进行纳滤处理的两段式处理工艺，实现常规处理和纳滤处理的分离。

3.根据权利要求2所述的一种油田采出水处理方法，其特征在于，步骤2经生化处理工艺后的出水水质含油、悬浮物达到≤10mg/L。

4.根据权利要求1所述的一种油田采出水处理方法，其特征在于，步骤5去除结垢离子采取纳滤膜处理工艺，解决注入层结垢的方式是通过从源头去除成垢离子。

5.根据权利要求1所述的一种油田采出水处理方法，其特征在于，步骤5通过纳滤膜处理去除采出水中的二价阳离子Ba²⁺、Ca²⁺、Sr²⁺离子，水中的Ba²⁺、Ca²⁺、Sr²⁺结垢离子去除后，水中的SO₄ ^2-将不能与水中的结垢离子Ba²⁺、Ca²⁺、Sr²⁺生成BaSO₄、CaSO₄、SrSO₄结垢物质，达到了降低采出水结垢的目的，实现了采出水非同层的有效回注。

6.根据权利要求1所述的一种油田采出水处理方法，其特征在于，步骤3所述过滤器采用立式压力过滤器。

7.根据权利要求1所述的一种油田采出水处理方法，其特征在于，步骤4所述调节单元容积大小按照设计流量的0.5～1h计算确定调节存储容积。