含聚表采油污水處理技術(shù)研究進(jìn)展

趙慧鈴

摘要：現(xiàn)如今，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)在迅猛發(fā)展，社會(huì)在不斷進(jìn)步，國(guó)內(nèi)外對(duì)采油污水處理的研究大多集中在回注和外排處理技術(shù)上，采油污水深度處理的研究成果較少。鑒于以上情況，在勝利油田某注聚區(qū)塊的聯(lián)合站針對(duì)含聚采油污水開展了“氣浮+過濾+超濾+反滲透”工藝的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究，并將產(chǎn)水與清水進(jìn)行了配聚合物效果的比較。

關(guān)鍵詞：采油污水;聚合物;反滲透;資源化利用

引言

隨著中國(guó)油田進(jìn)入開發(fā)中后期，聚合物驅(qū)成為油田三次采油提高采收率的重要手段，目前已在大慶、遼河、勝利、大港及河南等油田得到普遍運(yùn)用，并且取得顯著的增產(chǎn)效果。目前，中國(guó)海洋石油總公司已經(jīng)在渤海部分平臺(tái)開展了聚合物驅(qū)采油技術(shù)的應(yīng)用，代表性的油田為綏中36-1稠油油田。隨著油田開發(fā)的深入，聚合物驅(qū)油技術(shù)有望在油田得到更大空間的推廣和應(yīng)用。聚合物驅(qū)采出液經(jīng)過脫水后得到含油污水，污水處理后回注地層重復(fù)利用。然而陸地聚驅(qū)采油污水處理工藝流程長(zhǎng)、停留時(shí)間長(zhǎng)、設(shè)備體積大，有些需要增加生化處理流程，占地面積大，因此不適用于空間小、承重能力有限的海上平臺(tái)聚驅(qū)采油污水處理。同時(shí)，海上平臺(tái)現(xiàn)有水處理工藝無法將含聚采油污水處理達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn)回注水水質(zhì)。綏中36-1油田設(shè)計(jì)污水處理能力為4.5萬m3/d，但受目前處理工藝水平制約，其實(shí)際處理能力只有2萬m3/d。目前，海上油田含聚采油污水處理是世界性難題，也是制約聚驅(qū)實(shí)踐的關(guān)鍵技術(shù)之一。

1含聚表采油污水特點(diǎn)及處理難點(diǎn)

含聚表采油污水的產(chǎn)生是油田開采技術(shù)發(fā)展過程中產(chǎn)生的一種新型廢水，同時(shí)也是近些年采油污水處理的研究重點(diǎn)。與基于水驅(qū)的生產(chǎn)方式不同，復(fù)合驅(qū)使用聚合物、堿性物質(zhì)、表面活性劑和其他化學(xué)物質(zhì)，使所產(chǎn)生流體的化學(xué)組成更加復(fù)雜。采出液中存在的化學(xué)物質(zhì)會(huì)增加水的黏度。油滴的乳化穩(wěn)定性和固體微粒懸浮性得到極大加強(qiáng)，并形成更加復(fù)雜穩(wěn)定的水包油乳狀液，這導(dǎo)致油水分離和水處理的難度增加。和尋常采油污水相比，含聚表采油污水具有以下特點(diǎn)：1）在復(fù)合驅(qū)油中使用聚合物會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生的水黏度增加，并且隨著聚合物含量的上升，產(chǎn)出的水的黏度會(huì)逐漸提高。2）當(dāng)剪切力作用時(shí)，采出液更容易乳化，從而導(dǎo)致采出液中油滴的直徑更小。聚合物材料的存在使流體中的油液滴通常小于5μm，大于10μm的液滴占比小于10%，使得分離油水變得愈發(fā)困難。3）油-水相中聚合物分子的分布增加了水化層厚度，同時(shí)增加了界面強(qiáng)度，也增加表面張力。形成了難以破乳的界面膜使得油滴聚集成大油滴上浮的概率減小，導(dǎo)致乳狀液分離特性差。4）表面活性成分主要分布于油水界面，并且與聚合物協(xié)同作用形成了堅(jiān)固且有彈性的薄膜，使破乳更加困難。5）大量表面活性劑和堿的注入，把地層中的礦物質(zhì)析出，采出液呈偏堿性，其pH值大于7，通常在9到11之間，不適合絮凝沉降操作。同時(shí)，所產(chǎn)生的礦物質(zhì)的析出導(dǎo)致所形成的流體中固體懸浮物的含量增加，這增加了采出液的處理難度。6）隨著復(fù)合驅(qū)的更廣泛應(yīng)用，使得采出液黏度升高，乳狀液結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜、性質(zhì)更加穩(wěn)定，原油與固體懸浮物含量升高。通過增加處理的復(fù)雜度來降低水處理廠的運(yùn)營(yíng)能力，這會(huì)使處理后的水質(zhì)惡化。這種情況下，回注會(huì)導(dǎo)致注水系統(tǒng)設(shè)備及管道老化、腐蝕、結(jié)垢，降低其使用壽命。升高的泵送壓力會(huì)降低采收率并影響原油產(chǎn)量。外排會(huì)導(dǎo)致許多微生物生長(zhǎng)，導(dǎo)致管道腐爛，堵塞并污染水體或地層。此外，由于地理差異、地質(zhì)條件、保水特性、石油生產(chǎn)技術(shù)和原油收集系統(tǒng)的不同，導(dǎo)致每個(gè)油田的廢水質(zhì)量也有很大差異，對(duì)相關(guān)的廢水處理技術(shù)需要提出更高要求。高效處理含油廢水直接關(guān)系到我國(guó)石油工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

2含聚表采油污水處理技術(shù)研究進(jìn)展

2.1水處理設(shè)備的小型化、高效化

傳統(tǒng)重力沉降罐、過濾器、斜板除油器等水處理設(shè)備體積大，處理效率低，尤其不適于含聚采油污水的處理，加大多種技術(shù)組合的含聚污水專用小型、高效水處理設(shè)備的研發(fā)與應(yīng)用，可以有效提高水處理效率、降低水處理成本。我國(guó)海上注聚油田由于聚合物返排，嚴(yán)重影響了現(xiàn)有水處理工藝的處理效果，對(duì)小型、高效水處理設(shè)備的需求尤為緊迫。

2.2膜再生

油田采出水組成復(fù)雜，污水中含有大量的油滴、微粒、膠體等雜質(zhì)，在過濾的過程中會(huì)吸附、沉積在膜表面或膜的孔道內(nèi)，即使經(jīng)過良好的膜表面改性，膜通量的衰減也不可避免。根據(jù)天津院研制的功能陶瓷膜特性，膜表面進(jìn)行了親水疏油改性，受油污染影響較小，清洗的目的主要是針對(duì)吸附在膜表面或堵塞在膜孔道的微粒及膠體雜質(zhì)。清洗實(shí)驗(yàn)操作參數(shù)：跨膜壓差為0.05MPa、溫度為65℃、清洗時(shí)間為60min、清洗劑采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%的自制堿性和酸性清洗劑。清洗前后膜純水通量測(cè)試結(jié)果：實(shí)驗(yàn)前為614L/（m2·h），實(shí)驗(yàn)后為255L/（m2·h），洗清后為609L/（m2·h）。清洗后膜通量恢復(fù)了99%以上，恢復(fù)效果良好。

2.3氣浮法

氣浮法原理是將空氣或天然氣送入廢水中，在水中形成小氣泡，使廢水中粒徑為0.25～25μm的乳化油和分散油緊貼氣泡并隨氣泡浮動(dòng)。隨氣泡上浮于水面形成富集狀態(tài)。該方法還可以在除油過程中去除懸浮在廢水中的部分固體顆粒。根據(jù)將氣體引入水中的方式氣浮法可分為3類：溶氣浮選、誘導(dǎo)浮選和電浮選。為提高氣浮除油的效果，有時(shí)還要投加浮選劑和混凝劑增大油珠的尺寸和油珠表面的疏水性。該類方法適用于分散油含量高，乳化程度低的含油污水，優(yōu)點(diǎn)為處理時(shí)間短、效果好，缺點(diǎn)是土地需求量大和表面浮油后續(xù)處理難度高。

結(jié)語(yǔ)

（1）利用“氣浮+過濾+超濾+反滲透”工藝處理含聚采油污水后綜合用作配聚用水在技術(shù)上是可行的，所產(chǎn)清水配聚后黏度顯著優(yōu)于黃河水，與蒸餾水相當(dāng)。（2）本工藝對(duì)含聚采油污水中的污染物有很好的去除作用。對(duì)采油污水中石油類、懸浮物、聚丙烯酰胺、COD、一價(jià)離子、二價(jià)離子的去除率分別為99.5%、98%、91%、97%、96.8%、91.3%，出水濃度分別為0.5、1.7、4.4、7.2、212.5、93.3mg/L。（3）試驗(yàn)中所產(chǎn)生的污泥和濃水的去向需進(jìn)一步探討確定。

參考文獻(xiàn)

[1]孫濤，王靜，王茜，等.化學(xué)驅(qū)含油污水外排處理技術(shù)研究進(jìn)展[J].油氣田地面工程，2020，39（4）：1-8.

[2]孫景欣.沉降罐加氣浮技術(shù)處理含聚污水的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究[J].工業(yè)用水與廢水，2016，47（5）：29-32.