采油污水回注預(yù)處理實(shí)驗(yàn)研究

趙 亮，楊志剛

（陜西延長石油（集團(tuán)）有限責(zé)任公司研究院，陜西西安 710075）

延長油田子長采油廠將各油井采出液集中運(yùn)至儲油罐中進(jìn)行油水沉降分離，分離后的采油污水用于回注采油，該廠為特低滲油田，處理后的采油污水要求達(dá)到固體懸浮物含量小于3 mg/L，含油量小于5 mg/L，腐蝕速率小于0.076 mm/a，結(jié)垢量小于10 mg/L。由于采油污水性質(zhì)復(fù)雜，污水處理加藥工藝不完善等原因致使出水水質(zhì)達(dá)不到注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。本文將對子長采油廠采油污水回注預(yù)處理方法進(jìn)行室內(nèi)研究，尋找出適合該廠采油污水組成、性質(zhì)特點(diǎn)的水處理藥劑配方，使處理后污水達(dá)到回注要求，保障油田注水生產(chǎn)正常進(jìn)行。

1 實(shí)驗(yàn)儀器、材料和方法

1.1 主要實(shí)驗(yàn)儀器和材料

pH 計(jì)：pHS-3C 型，上海雷磁儀器廠；分析天平：200 g，感量0.1 mg，上海天平儀器廠；分光光度計(jì)：7230G 型，宜興市儀器儀表廠；六聯(lián)攪拌器：SC956 實(shí)驗(yàn)攪拌器，湖北省潛江市煤與儀器有限公司；鼓風(fēng)干燥箱：841Y 型，吳江華通烘箱制造廠；溶劑過濾器：300 mL型，天津市津騰實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；聚合氯化鋁（PAC）：工業(yè)級，河南鞏義水處理劑廠；聚丙烯酰胺（PAM，相對分子質(zhì)量800 萬）：工業(yè)級，聊城永興環(huán)?？萍加邢薰?；HSZG-1、HSZG-2、HSZG-3、HSZG-4 緩蝕阻垢劑：西安石油大學(xué)研制；石油醚：分析純，西安化學(xué)試劑廠；無水乙醇：分析純，西安化學(xué)試劑廠；氫氧化鈉：分析純，西安化學(xué)試劑廠。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

水質(zhì)分析方法按照SY/T5329-94《碎屑巖油藏注水水質(zhì)推薦指標(biāo)及分析方法》規(guī)定進(jìn)行，采油污水絮凝沉降實(shí)驗(yàn)根據(jù)SY/T 5796-93《絮凝劑評定方法》進(jìn)行，緩蝕實(shí)驗(yàn)根據(jù)SY/T5273-2000《油田采出水用緩蝕劑評價方法》進(jìn)行，阻垢實(shí)驗(yàn)根據(jù)SY/T 5673-93《油田用防垢劑性能評價方法》進(jìn)行。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論

2.1 采油污水水質(zhì)分析

子長采油廠采油污水原水和處理后水水質(zhì)分析結(jié)果（見表1）。

表1 子長采油廠采油污水水質(zhì)檢測結(jié)果

從表1 水質(zhì)分析結(jié)果可以看出：子長采油廠采油污水原水屬CaCl2水型，呈弱酸性，含油量和固體懸浮物含量高且變化大，污水腐蝕結(jié)垢性強(qiáng)；處理后采油污水未達(dá)到注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)重影響油田注水開發(fā)生產(chǎn)。

2.2 絮凝實(shí)驗(yàn)結(jié)果

絮凝實(shí)驗(yàn)分別考察了PAC 和PAM 絮凝沉降效果，以及兩種試劑復(fù)配效果。

2.2.1 污水pH 值對PAC 絮凝效果的影響 由于污水pH 值對聚合鋁絮凝效果影響很大，因此應(yīng)根據(jù)子長采油廠采油污水性質(zhì)、特點(diǎn)，確定出聚合鋁絮凝處理的最佳pH 值范圍。當(dāng)聚合鋁加量為100 mg/L 時，pH 值對聚合鋁處理效果的影響（見表2）。

表2 pH 對聚合鋁處理效果的影響

由表2 可以看出，當(dāng)pH 值在7.0～7.5 時，聚合鋁的處理效果最好，而且實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)形成的絮體較密實(shí)，沉降速度相對較快，沉降后液體澄清透明；當(dāng)pH＜6 或pH＞8 時，形成的絮體較疏松，液體混濁，尤其在pH＜6時以上現(xiàn)象更加明顯。

2.2.2 PAC 加量對處理效果的影響 取含油量為97.7 mg/L、固體懸浮物含量為65.75 mg/L 的采油污水，調(diào)節(jié)pH 值至7.3，考察聚合鋁加量對絮凝效果的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果（見表3）。

表3 不同聚合鋁加量下的透光率

取含油量為473.6 mg/L、固體懸浮物含量為209.4 mg/L 的采油污水，調(diào)節(jié)pH 值至7.3，考察聚合鋁加量對絮凝效果的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果（見表4）。

表4 不同聚合鋁加量下的透光率

從表3 和表4 中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，當(dāng)聚合鋁加量增加時，處理效果明顯提高。當(dāng)污水含油量較少時，單獨(dú)加聚合鋁，加量達(dá)50 mg/L 以上時，就有較好的處理效果；當(dāng)含油量和固體懸浮物含量增加時，單獨(dú)用聚合鋁進(jìn)行絮凝處理時，處理效果不太理想，當(dāng)加量達(dá)200 mg/L 時，透光率僅為84.1 %，而子長采油廠采油污水平均含油量達(dá)600 mg/L 以上，單獨(dú)使用聚合鋁作絮凝劑難以達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。

2.2.3 PAM 加量對絮凝效果的影響 為了增強(qiáng)絮凝處理效果，采用PAC 和PAM 復(fù)配處理采油污水，取含油量為526.6 mg/L、固體懸浮物含量為215.3 mg/L 的采油污水，調(diào)節(jié)pH 值至7.3，PAM 加量對污水處理效果的影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果（見表5）。

表5 1#有機(jī)絮凝劑加量對處理效果的影響

由表5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，當(dāng)PAM 與PAC 復(fù)配時，明顯提高采油污水絮凝效果，PAM 加量在0.8 mg/L～1.0 mg/L 時，處理效果最好。

2.2.4 絮凝沉降處理全流程實(shí)驗(yàn) 為了全面詳細(xì)考查PAC 和PAM 復(fù)配體系對子長采油廠采油污水的處理效果，先將采油污水自然沉降后，向污水中加入PAC和PAM 進(jìn)行絮凝沉降處理，沉降后污水再進(jìn)行砂濾，分別測定處理前后采油污水含油量、固體懸浮物含量（SS）、pH 值等各項(xiàng)指標(biāo)的變化情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果（見表6、表7）。

表6 絮凝沉降處理全流程實(shí)驗(yàn)結(jié)果（一）

表7 絮凝沉降處理全流程實(shí)驗(yàn)結(jié)果（二）

由表6 和表7 中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出：對于不同含油量和懸浮物含量的采油污水，只要通過調(diào)整PAC和PAM 的加量，用簡單的絮凝沉降和過濾處理，就可以大量除去采油污水中的含油量和懸浮物含量，使之達(dá)到注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；同時，降低采油污水的腐蝕速率及結(jié)垢量，但采油污水的腐蝕速率及結(jié)垢量仍超標(biāo)，還需對其進(jìn)行緩蝕阻垢處理。

2.3 緩蝕阻垢劑實(shí)驗(yàn)結(jié)果

將采油污水經(jīng)過絮凝沉降和過濾處理后，取濾后液進(jìn)行緩蝕阻垢實(shí)驗(yàn)研究。

2.3.1 緩蝕實(shí)驗(yàn)結(jié)果 對HSZG-1、HSZG-2、HSZG-3、HSZG-4 緩蝕阻垢劑進(jìn)行緩蝕實(shí)驗(yàn)評價，結(jié)果（見表8）。

表8 采油污水腐蝕實(shí)驗(yàn)評價結(jié)果

由表8 實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知：隨著HSZG-1、HSZG-3、HSZG-4 緩蝕阻垢劑加量增加，防腐效果逐漸增加，加量為30 mg/L 時即可達(dá)到注水要求；隨著HSZG-2 緩蝕阻垢劑加量增加，污水腐蝕速率先降低后增加，當(dāng)HSZG-2 緩蝕阻垢劑加量超過80 mg/L 時，污水腐蝕速率有上升趨勢；相對比較而言，HSZG-3 緩蝕阻垢劑緩蝕效果最好，處理后水腐蝕速率最低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于0.076 mm/a 的注水水質(zhì)要求。

2.3.2 阻垢實(shí)驗(yàn)結(jié)果 取70 ℃下結(jié)垢量為68.2 mg/L的過濾后采油污水，選取HSZG-1、HSZG-3、HSZG-4緩蝕阻垢劑進(jìn)行阻垢實(shí)驗(yàn)評價，結(jié)果（見表9）。

由表9 實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，實(shí)驗(yàn)濃度范圍內(nèi)HSZG-1、HSZG-3、HSZG-4 緩蝕阻垢劑均具有很好的阻垢效果，處理后污水結(jié)垢量均小于10 mg/L 注水要求，但綜合緩蝕實(shí)驗(yàn)考慮，3#緩蝕阻垢劑處理效果最佳。

表9 緩蝕阻垢劑阻垢實(shí)驗(yàn)評價結(jié)果

3 結(jié)論

（1）子長采油廠采油污水水質(zhì)復(fù)雜，原水中含油量和固體懸浮物含量變化幅度大，腐蝕結(jié)垢性強(qiáng)，需要進(jìn)行絮凝沉降和緩蝕阻垢處理，使之達(dá)到注水水質(zhì)要求。

（2）通過調(diào)節(jié)pH 值和PAC、PAM 加量對采油污水進(jìn)行絮凝沉降加過濾處理，可以將采油污水中含油量和固體懸浮物含量分別降至3 mg/L 和5 mg/L 以下，達(dá)到注水水質(zhì)要求。

（3）通過對HSZG-1、HSZG-2、HSZG-3、HSZG-4緩蝕阻垢劑篩選評價實(shí)驗(yàn)研究，優(yōu)選出HSZG-3 作為采油污水處理用緩蝕阻垢劑，其加量加量為30 mg/L時，污水腐蝕速率遠(yuǎn)小于0.076 mm/a，結(jié)垢量降至10 mg/L 以下，阻垢率高達(dá)88 %以上，滿足注水處理要求。