CN201292300Y - 一种油田采出水脱盐处理集成装置 - Google Patents

Abstract

油田采出水脱盐处理集成装置，应用于油田采出水处理。特征是：多段混合反应塔、斜板沉降池、鼓风喷淋冷却塔、生化处理罐、多介质过滤器、活性炭过滤器、紫外杀菌器、缓冲罐A、双袋保安过滤器、超滤装置、缓冲罐B和反渗透装置由管线和阀门依次连接而成。在多段混合反应塔有加药管线。在鼓风喷淋冷却塔与生化处理罐之间的管线上有提升泵；在生化处理罐与多介质过滤器之间的管线上有提升泵。效果是：分三段加药，具有混合好、反应完全等优点；出水中COD含量达到40～70mg/L，石油类含量低于3mg/L。处理后的出水能满足再生利用工业用水水质标准，为油田采出水回用开拓了新的途径。

Description

一种油田采出水脱盐处理集成装置

技术领域

本实用新型涉及油气田环境保护技术研究领域，特别涉及油田采出水处理，是一种实现采出水脱盐处理的专用配套设备。

背景技术

目前，随着油气田开发的不断深入，采出液含水率不断上升，在满足油气田生产注采平衡对水量的要求下，剩余污水量也不断增多。关于这部分采出水的处置，国内外大部分是采用达标外排的方式进行处置，近年来，油气田也开始将该剩余采出水进行深度处理后回用于高压注汽锅炉。要真正实现采出水回用注汽锅炉，则需要全面去除采出水中的石油类、有机物和悬浮物的含量，同时还要去除水中二氧化硅、钙镁等无机盐。针对这一情况，国内外先后开展了关于稠油污水回用注汽锅炉的处理工艺研究，并实现了工程应用。

国内将稠油污水进行有效处理后回用注汽锅炉的油田，有辽河油田、新疆油田和胜利油田等。辽河油田稠油污水处理与回用工程采用的工艺流程是：沉降隔油-浮选-混凝除硅-二级过滤-阴阳离子交换，该组合工艺能达到处理后的水中石油类小于1.0mg/L以下，二氧化硅含量低于80mg/L，悬浮物含量低于2.0mg/L。新疆油田稠油污水处理与回用工程采用的工艺流程是：沉降隔油-石灰法水质改性-二级介质过滤-阴阳离子交换，处理后的水质满足加热锅炉用水水质要求。国内也有采用膜技术用于油田采出水处理的试验研究，有关此类研究均集中在采用气浮-多级介质过滤-膜过滤组合工艺来实现石油类及悬浮物的高效去除和过滤精度的提高，达到满足低渗透地层注水水质要求。还有将浮选-介质过滤-生化法来处理油田外排采出水，降低外排水中的有机污染物含量。针对油田采出水采用超滤-反渗透组合工艺进行脱盐处理后回用于工业用水的研究还未见报道。

国外油田也建立了一定数量的采出水处理与回用锅炉的示范工程，如加拿大冷湖油田、吉利油田采用诱导式气浮选和过滤工艺去除采出水中非溶解性油和悬浮固体。然后采用热石灰软化系统，主要去除硬度和二氧化硅。采用两级弱酸离子交换器串联将剩余硬度降到1mg/L以内。2001年，美国Bakersfield油田采出水进行了研究，采用了沉降曝气-微滤-超滤-纳滤-二级反渗透工艺，出水水质可以达到锅炉用水水质标准。但是该工艺多达五级膜处理，工艺流程较长；并且采用的微滤膜仅三个星期就需要更换一次，投资成本和运行成本均较高。这些工艺要求来水中有机污染物、悬浮物、细菌、结垢离子等物质含量非常低，目前还没有能同时彻底去除这些污染物质的工艺。

通过膜技术在油田采出水处理方面的研究及应用结果分析，膜单元的进水污染负荷明显偏高，来水水质不稳定，大大加大了膜的污染速率，影响了膜单元的运行稳定。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种油田采出水脱盐处理集成装置，将油田采出水进行深度处理，实现对采出水的隔油、混凝除硅、生物接触氧化、多级介质过滤、杀菌、膜过滤和反渗透脱盐处理，使之成为回用于工业循环水和其他用水。

本实用新型采用的技术方案是：油田采出水脱盐处理集成装置，主要由多段混合反应塔、生化处理罐、紫外杀菌器、双袋保安过滤器和反渗透装置组成，其特征在于：多段混合反应塔、斜板沉降池、鼓风喷淋冷却塔、生化处理罐、多介质过滤器、活性碳过滤器、紫外杀菌器、缓冲罐A、双袋保安过滤器、超滤装置、缓冲罐B和反渗透装置由管线和阀门依次连接而成。在多段混合反应塔的进水管上连接有提升泵，能把采出水泵入多段混合反应塔。在多段混合反应塔有加药管线，能把化学处理药剂加入多段混合反应塔内。在鼓风喷淋冷却塔与生化处理罐之间的管线上有提升泵；在生化处理罐与多介质过滤器之间的管线上有提升泵。在多段混合反应塔、斜板沉降池和生化处理罐的底部有排泥管线；超滤装置和反渗透装置的浓液排放口连接有排放管，能把反冲洗的浓液排放出去。

所述的多段混合反应塔的塔身为立式圆柱形，塔身的下部有进水管，采出水能通过进水管进入多段混合反应塔的底部。塔身底部有排泥管，通过能把塔身内沉淀的污泥排出。塔身内部有三层隔板将塔身内部分为四个反应室，在每层隔板上分别有喷嘴，四个反应室连通。加药管插入喷嘴内，加药管端部有微孔，化学处理药剂通过微孔加入被处理的采出水中。

采出水经过提升泵，由进水管进入多段混合反应塔内，在上升过程中经过喷嘴突然加速，并夹带药剂一起喷射出去，在上一层反应室形成紊流，药剂得到分散，并与采出水进行充分反应。多段混合反应塔有三层隔板和三个加药管，利用三个加药管分别投入除硅剂、混凝剂、絮凝剂。水由多段混合反应塔1上部流出。

根据油田采出水物化特性和杂质组成，油田采出水脱盐处理集成装置采用除油和除硅的工艺、生物氧化、介质过滤、杀菌技术和膜技术。混凝除硅工艺采用的是多段混合反应塔1来实现药剂的分段投加、延时反应，不仅省去了搅拌混合系统，减小了动力消耗，还实现了分时段加药，混凝效果得到了较大提高。能将水中二氧化硅的含量降低到30mg/L，明显优于常规钙镁除硅剂。采用悬浮填料生物接触氧化处理工艺，提高了氧的传质效率，有机污染物的降解效率也得到了提高；采用了改性聚丙烯腈超滤膜，具有极强的亲水性，大大提高了抗油污染能力。

油田采出水脱盐处理集成装置处理能力为200L/h的成套小试模拟装置，并开展了5个月的现场小试模拟试验，小试模拟试验取得了成功，各单元处理效果均达到设计要求，膜的污染得到了有效控制，化学清洗周期约20天，整个工艺运行稳定，能实现油田采出水的脱盐处理，出水水质完全达到工业循环用水和锅炉补给水的水质标准。

本实用新型的有益效果：本实用新型取得了以下几个方面的效果：

采用混合反应塔可实现三段加药反应，具有混合效果好、反应较为完全等优点，并省去了混合搅拌设备，大大节省了动力消耗和设备投资。

采用悬浮填料的生物接触氧化工艺处理高盐采出水，出水中COD含量达到40～70mg/L，石油类含量低于3mg/L，达到了污水综合排放标准的一级标准。

多介质过滤与活性碳过滤组成的二级过滤，能使出水中石油类低于1mg/L，SS低于1mg/L，浊度低于2NTU，出水水质满足碎屑岩油藏注水水质推荐指标(SY/T5329-94)的B1标准。

采用的改性聚丙烯腈超滤膜材料，具有很强的亲水性，耐油污染能力显著增强，能有效地应用在油田采出水的回用处理中。采用该超滤单元做反渗透单元具有较好稳定性和适用性。

采出水脱盐处理成套集成装置出水能满足再生利用工业用水水质标准，为油田采出水回用开拓了新的途径，不仅可缓解区域水资源紧张，而且也为建立区域水资源循环经济模式提供技术支持。

附图说明

图1是本实用新型油田采出水脱盐处理集成装置结构示意图。

图2是多段混合反应塔结构剖面示意图。

图3是图2的B-B剖视图。

图4是图2的A-A剖视图。

其中，1.多段混合反应塔，2.斜板沉降池，3.鼓风喷淋冷却塔，4.生化处理罐，5.多介质过滤器，6.活性碳过滤器，7.紫外杀菌器，8.缓冲罐A，9.双袋保安过滤器，10.超滤装置，11.缓冲罐B，12.反渗透装置，13.排泥管，14.进水管，15.排空管，16.喷嘴，17.加药管线，18.，19.隔板，20.反应室，21.人孔。

具体实施方式

实施例1：参阅图1。本实用新型油田采出水脱盐处理集成装置，多段混合反应塔1、斜板沉降池2、鼓风喷淋冷却塔3、生化处理罐4、多介质过滤器5、活性碳过滤器6、紫外杀菌器7、缓冲罐A8、双袋保安过滤器9、超滤装置10、缓冲罐B11和反渗透装置12由管线和阀门依次连接而成。除多段混合反应塔1外，本领域的技术人员对这些装置比较熟悉，不详细描述。

参阅图2。多段混合反应塔1的塔身为立式圆柱形，直径约800毫米。高度3500毫米。塔身的下部有进水管14，采出水能通过进水管14进入多段混合反应塔1的底部。塔身底部有排泥管13，通过能把塔身内沉淀的污泥排出。塔身内部有三层隔板19将塔身内部分为四个反应室20，两层隔板19之间的距离为1000毫米。在每层隔板19上分别有喷嘴16，四个反应室20通过喷嘴16连通。喷嘴16的结构是弯头状，并且喷嘴16的端部是圆锥形管，使得出水口逐渐缩小。喷嘴16加药管17插入喷嘴16内，加药管17端部有微孔18，化学处理药剂通过微孔18均匀加入被处理的采出水中。在塔身上对应四个反应室20，分别有人孔21，人孔21方便清理塔身内部。在塔身上有3个排空管15，3个排空管15的位置分别在隔板19的上部，距离隔板19大约50毫米。排空管15的作用是在塔体检修时放空装置内的介质。

参阅图1。在多段混合反应塔1的进水管14上连接有提升泵，能把采出水泵入多段混合反应塔1。在多段混合反应塔1有加药管线17，能把化学处理药剂加入多段混合反应塔1内。在鼓风喷淋冷却塔3与生化处理罐4之间的管线上有提升泵；在生化处理罐4与多介质过滤器5之间的管线上有提升泵。在多段混合反应塔1、斜板沉降池2和生化处理罐4的底部有排泥管线；超滤装置10和反渗透装置12的浓液排放口连接有排放管，能把反冲洗的浓液排放出去。

采用多段混合反应塔1与斜板沉降池2的组合来完成二氧化硅、石油类和部分悬浮物的去除。多段混合反应塔1无动力搅拌、3点延时加药的混合反应，提高了混合反应速率。通过鼓风喷淋冷却塔3来降低污水中硫化物的含量，并降低进入生化处理罐4的污水水温；再通过添加悬浮填料的厌氧-好氧接触氧化对水中有机污染物进行有效去除；紧接着采用多介质过滤器5和活性碳过滤器6对污水中的悬浮物和部分有机物进一步进行去除，使得处理后的污水水质满足超滤膜进水水质要求。进入超滤装置10之前采用紫外杀菌技术7去除污水中微生物和藻类物质进行，并加入阻垢剂，防止污水中的结垢离子在膜表面发生结垢反应。超滤单元之前有缓冲设施8和双袋保安过滤器9超滤膜单元可以去除水中大部分胶体物质、悬浮物和部分有机污染物，对反渗透脱盐单元的起到了良好的保安作用，出水膜污染指数值低于3，为反渗透脱盐单元的平稳运行提供了保障。超滤出水先进入缓冲罐11，再进入反渗透装置12，该缓冲罐还起着了浓液循环缓冲作用。反渗透脱盐单元采用的是低压脱盐，脱盐率在90％左右，水的回收率为60％，出水水质满足再生利用工业用水水质标准(包括：冷却用水、洗涤用水、锅炉用水和工艺用水)，为建立油田采出水区域循环经济模式提供了技术支持。

2006年3月在某油田完成了200L/h的油田采出水脱盐处理集成装置现场小试模拟试验，试验取得了圆满成功，采出水脱盐率达到90％，产出水回收率达70％，运行成本在4.5元/m³。2007年在开展了油田采出水脱盐处理集成装置集成工艺的中试试验研究，建立了处理能力为10.5m³/h的油田采出水脱盐处理集成工艺试验示范工程，运行结果表面：该油田采出水脱盐处理集成装置方案具有较好的实用效果，各处理单元出水水质均可满足后续单元的进水要求，确保了整套装置的长时间稳定运行。在进水水质波动幅度较大的情况下，过滤单元之前的预处理单元处理效果会出现波动，单介质过滤和膜过滤出水水质依然稳定。整体来看，油田采出水脱盐处理集成装置的工艺流程具有较强的耐冲击负荷能力。超滤和反渗透单元运行正常，出水水质较好，装置末端出水水质优良，完全达到锅炉回用水水质要求，证明了膜过滤技术在油田采出水处理与回用中是完全可行，基本满足工业应用的标准。

油田采出水脱盐处理集成装置集成工艺能为冀东油田采出水回用于曹妃甸工业区用水、大港油田剩余采出水用于周边电厂循环用水提供技术支持。如果将反渗透产出水直接回用于工业生产，直接运行费用为6.36元/m³，回用1m³的产出水产生的直接经济效益为1.57元/m³。同时，用油田采出水脱盐处理集成装置处理，可大大减小了采出水的回注量，降低由于注水带来的油田开采液含水率升高的影响，其产生的间接经济效益是不可估量。油田采出水脱盐处理集成装置对油田水源贫乏地区，具有良好的市场前景，利用深度处理后的油田采出水缓解当地用水短缺问题。

Claims (3)

1、一种油田采出水脱盐处理集成装置，主要由多段混合反应塔(1)、生化处理罐(4)、紫外杀菌器(7)、双袋保安过滤器(9)和反渗透装置(12)组成，其特征在于：多段混合反应塔(1)、斜板沉降池(2)、鼓风喷淋冷却塔(3)、生化处理罐(4)、多介质过滤器(5)、活性碳过滤器(6)、紫外杀菌器(7)、缓冲罐A(8)、双袋保安过滤器(9)、超滤装置(10)、缓冲罐B(11)和反渗透装置(12)由管线和阀门依次连接而成，在多段混合反应塔(1)的进水管(14)上连接有提升泵，在多段混合反应塔(1)有加药管线(17)，在鼓风喷淋冷却塔(3)与生化处理罐(4)之间的管线上有提升泵；在生化处理罐(4)与多介质过滤器(5)之间的管线上有提升泵，在多段混合反应塔(1)、斜板沉降池(2)和生化处理罐(4)的底部有排泥管线；超滤装置(10)和反渗透装置(12)的浓液排放口连接有排放管。

2、根据权利要求1所述的油田采出水脱盐处理集成装置，其特征是：所述的多段混合反应塔(1)的塔身为立式圆柱形，塔身的下部有进水管(14)，塔身底部有排泥管(13)，塔身内部有三层隔板(19)将塔身内部分为四个反应室(20)，在每层隔板(19)上分别有喷嘴(16)，喷嘴(16)将四个反应室(20)连通，加药管(17)插入喷嘴(16)内，加药管(17)端部有微孔(18)。

3、根据权利要求2所述的油田采出水脱盐处理集成装置，其特征是：所述的喷嘴(16)的结构是弯头状，并且喷嘴(16)的端部是圆锥形管。

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