论文部分内容阅读
[摘 要]调研工作分为资料收集、技术交流及现场调研三个阶段。在现场调研阶段，项目组对国内开展聚合物驱采最早、含聚污水处理研究最深入的油田，及开展聚合物驱油先导性试验的平台及终端进行了现场调研，并编制完成《调研报告》。
[关键词]污水处理 调研报告 聚合物
中图分类号：TP151.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）05-0032-02
引言：报告编制的目的是调研采用聚合物驱采的油田在采出液见聚后对后续的原油处理系统、污水处理系统带来的影响，分析含聚污水处理的难点，调研含聚污水处理技术现状、发展方向及工程案例，明确聚合物驱存在的风险及实现含聚污水达标排放或回注的可行性及代价。
一、研究目的
石油开采发展至今经历了三个阶段：一次采油，指原油靠地层的压力喷发出来，其采收率为5%-15%；在自喷的后期，将水由水井注入来维持地层压力称之为二次采油，其采收率为30%-40%；此后地层的残余原油仍占60%-70%，为此提出了三次采油技术，即强化采油。三次采油是在注水保持地层压力的基础上，注入特殊流体，使得分散的、束缚在毛细管中的残余原油重新聚集而被采出。其主要方法有化学驱采油、混相驱采油、热力采油和微生物采油等。聚合物驱油属于化学驱采油，是提高原油采收率的重要方法之一。
二、含聚污水处理技术
含聚污水处理分为物理方法、化学方法和生物方法三类。物理处理法是通过物理作用，分离、回收废水中不溶解的呈悬浮状态污染物质（包括油膜和油珠），常用的方法包括：重力分离法、离心分离法和过滤法等。化学处理方法是目前必不可少的处理程序，在污水量不断增加的情况下，药剂投放量也随之增加，导致处理成本升高。生物处理法适用于水资源相对缺乏的油田地区，具有操作方便、易于管理、成本低、无二次污染等特点；该方法的关键在于培养可以在含油污水中生存、能高效降解多种有机物的菌种。以下分类介绍几种较为常用的含聚污水处理技术。
1.物理处理
（1）重力沉降法
重力沉降法也叫自然除油法。它是根据油和水的密度不同，利用油水密度差使油上浮，达到油水分离的目的。重力沉降法是一种最常见、最简单易行的除油方法，对粒径在100μm以上的浮油去除效果十分有效，一般作为油水分离的预处理操作单元。合理的水力设计和污水的停留时间是影响除油效率的两个重要因素。重力沉降法包括：自然除油罐和斜板除油罐等。
（2）粗粒化除油
粗粒化是使含聚污水通过装有填充物（粗粒化材料）的装置，在污水流经填充物时，使油珠由小变大的过程。经过粗粒化后的污水，其含油量及污油性质并不变化，只是更容易用重力分离法除油。粗粒化处理的对象主要是水中的分散油。
随着脱水效果及污水用离心泵提升次数的不同，油珠粒径分布有较大的差异。但是含聚污水大部分是10μm以上的分散油和浮油。浮油在除油罐中几分钟便可去除，分散油虽然不用混凝法而可以靠自然沉降去除，乳化油则必须用化学混凝法去除，而且沉降时间要长。
（3）汽浮除油
气浮是在含聚污水中通入空气（或者氮气）使水中产生微细气泡，有时还需加入浮选剂或混凝剂，使污水中颗粒为0.25–25μm的乳化油和分散油以及水中的悬浮颗粒粘附在气泡上，随气体一起上浮到水面并加以回收，从而达到含聚污水除油除悬浮物的目的。气浮除油主要包括：溶气气浮法和电解气浮法等。
（4）水力旋流器除油
水力旋流器是利用油水密度差，在液流调整旋转时受到不等离心力的作用而实现油水分离。含聚污水切向或螺旋向进入圆筒涡旋段，并沿旋流管轴向螺旋态流动。在同心缩径段，由于圆锥截面的收缩，使流体增速，促使已形成的螺旋态向前流动，由于油水密度差，密度较大的水及固体颗粒靠近管壁，而密度较小的油则集中到中心部位。流体进入细锥段，截面不断减小，流速持续增大，小油珠继续移到中心汇成油心。流体进入平行尾段，由于流体恒速流动，对上一段产生一定的回压，使低压油心向污油出口排除。高速旋转的物体能产生离心力。含悬浮物（或分散油）的水在高速旋转时，由于颗粒和水的质量不同，因此受到的离心力大小也不同，质量大的被甩到外围，质量小的则留在内围，通过不同的出口分别引导出来，从而回收了水中的悬浮物（或分散油），并净化了水质。当固体颗粒含量大于200mg/L时，水力旋流器最好是立式安装。当污水处理量过大时，可以选择多个水力旋流器并联来加大处理量。
（5）过滤
过滤是指污水流過一定厚度且多孔的粒状物质的过滤床，滤料通常是由石英砂、无烟煤、磁铁矿、石榴石或铝矾土组成，并由垫层支撑。杂质被截留在这些介质的空隙里和介质上，从而使水得到进一步净化。滤池不但能去除水中的油类、悬浮物和胶体物质，而且还可以去除细菌、藻类、病毒、铁和锰的氧化物、在预处理中加入的化学药品、重金属等其他物质。
（6）深度净化
对于采取注水方式开发的低渗透、特低渗透油藏而言，为了满足注水水质要求，必须在常规污水处理工艺基础上，对水质进行深度处理净化。一般油田污水处理深度净化多采用二级深床过滤、吸附、细滤、微滤、超滤等。
2.化学方法
（1）混凝
混凝含指“凝聚”和“絮凝”过程。一般认为水中胶体失去稳定性，即“脱稳”的过程称为“凝聚”；而脱稳胶体中粒子和微小悬浮物聚集的过程称为“絮凝”。在实际生产过程中，“凝聚”和“絮凝”是同时发生的，很难将两者截然分开。
（2）化学氧化法
化学氧化是指利用强氧化剂氧化分解污水中的油、有机物和COD等污染物以达到净化污水的一种方法。
3.生物处理法
生物处理方法是利用微生物的代谢作用，使水中呈溶解、胶体状态的有机污染物质转化为稳定的无害物质。目前比较成熟且使用较多的是活性污泥法、生物滤池法和厌氧生物处理技术。
三、现场调研
作为最早进行注聚的油田，A油田在聚合物驱油以及聚驱产出液的处理上有着丰富的经验。在聚合产出液的研究和应用上，A油田在行业内也是处于全国前列。同时，根据前期资料的调研了解到A油田在聚合物驱油产出水回注处理上已经能够达到行业内的回注标准。基于以上原因，项目组选择了A油田作为调研目标。
含聚污水处理技术调研项目组于2012年9月17日到2012年9月20日在A油田进行含聚污水处理技术调研。调研包括：A第二采油厂第五作业区聚南II-II联合站和第一采油厂北一区含聚污泥处理站。A油田作为世界上最早的注聚油田之一，有着二十年的聚合物驱油经验。在此期间，聚合物驱油配套服务也有了突破性的飞跃以及积累了丰富和宝贵的经验。随着A油田开发的不断深入和国人环保意识的不断增强，油田采出水处理系统作为油田生产的重要环节，受到了越来越多的重视。
A油田第二采油厂第五作业区聚南Ⅱ-Ⅱ联合站污水处理车间出水水质能达到A油田的回注标准（《A油田油藏水驱注水水质标准及分析方法》Q/SYDQ0605-2006）。污水处理系统各项指标见表1：
总结
1、含聚污泥在原油处理系统中沉降、附着不仅增加了日常清理工作量，而且会导致分离器、电脱水器等设施效率降低，在输油管路中析出会造成管道堵塞，甚至报废等严重问题；
2、换热器结焦导致电脱水器脱水效率降低，影响原油脱水，使得外输原油含水率升高；同时，含聚油泥在下游生产设施中继续析出，影响下游生产运行；
3、聚合物的存在使污水体系的乳化程度增强，悬浮固体增多、颗粒变细，使得油、水、颗粒物分离难度增加，需要投加更多的药剂；不仅增加水处理成本，也使含聚油泥产生量增加；含聚油田含水率更高、脱水难度更大，并且在沉降罐中大量沉积，容易滋生硫酸盐还原菌，加速设备腐蚀。
参考文献
[1] 王立峰.注聚井返排液调剖技术研究[J].内蒙古石油化工，2013，（03）：116-118.
[2] 王艳，李学术.关于云南农村人工湿地污水处理技术推广情况的调研报告[J].云南科技管理，2008，（02）：85-88.
[3] 马宝东.注聚区污水处理剂研究[D].山东大学，2006.
[关键词]污水处理 调研报告 聚合物
中图分类号：TP151.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）05-0032-02
引言：报告编制的目的是调研采用聚合物驱采的油田在采出液见聚后对后续的原油处理系统、污水处理系统带来的影响，分析含聚污水处理的难点，调研含聚污水处理技术现状、发展方向及工程案例，明确聚合物驱存在的风险及实现含聚污水达标排放或回注的可行性及代价。
一、研究目的
石油开采发展至今经历了三个阶段：一次采油，指原油靠地层的压力喷发出来，其采收率为5%-15%；在自喷的后期，将水由水井注入来维持地层压力称之为二次采油，其采收率为30%-40%；此后地层的残余原油仍占60%-70%，为此提出了三次采油技术，即强化采油。三次采油是在注水保持地层压力的基础上，注入特殊流体，使得分散的、束缚在毛细管中的残余原油重新聚集而被采出。其主要方法有化学驱采油、混相驱采油、热力采油和微生物采油等。聚合物驱油属于化学驱采油，是提高原油采收率的重要方法之一。
二、含聚污水处理技术
含聚污水处理分为物理方法、化学方法和生物方法三类。物理处理法是通过物理作用，分离、回收废水中不溶解的呈悬浮状态污染物质（包括油膜和油珠），常用的方法包括：重力分离法、离心分离法和过滤法等。化学处理方法是目前必不可少的处理程序，在污水量不断增加的情况下，药剂投放量也随之增加，导致处理成本升高。生物处理法适用于水资源相对缺乏的油田地区，具有操作方便、易于管理、成本低、无二次污染等特点；该方法的关键在于培养可以在含油污水中生存、能高效降解多种有机物的菌种。以下分类介绍几种较为常用的含聚污水处理技术。
1.物理处理
（1）重力沉降法
重力沉降法也叫自然除油法。它是根据油和水的密度不同，利用油水密度差使油上浮，达到油水分离的目的。重力沉降法是一种最常见、最简单易行的除油方法，对粒径在100μm以上的浮油去除效果十分有效，一般作为油水分离的预处理操作单元。合理的水力设计和污水的停留时间是影响除油效率的两个重要因素。重力沉降法包括：自然除油罐和斜板除油罐等。
（2）粗粒化除油
粗粒化是使含聚污水通过装有填充物（粗粒化材料）的装置，在污水流经填充物时，使油珠由小变大的过程。经过粗粒化后的污水，其含油量及污油性质并不变化，只是更容易用重力分离法除油。粗粒化处理的对象主要是水中的分散油。
随着脱水效果及污水用离心泵提升次数的不同，油珠粒径分布有较大的差异。但是含聚污水大部分是10μm以上的分散油和浮油。浮油在除油罐中几分钟便可去除，分散油虽然不用混凝法而可以靠自然沉降去除，乳化油则必须用化学混凝法去除，而且沉降时间要长。
（3）汽浮除油
气浮是在含聚污水中通入空气（或者氮气）使水中产生微细气泡，有时还需加入浮选剂或混凝剂，使污水中颗粒为0.25–25μm的乳化油和分散油以及水中的悬浮颗粒粘附在气泡上，随气体一起上浮到水面并加以回收，从而达到含聚污水除油除悬浮物的目的。气浮除油主要包括：溶气气浮法和电解气浮法等。
（4）水力旋流器除油
水力旋流器是利用油水密度差，在液流调整旋转时受到不等离心力的作用而实现油水分离。含聚污水切向或螺旋向进入圆筒涡旋段，并沿旋流管轴向螺旋态流动。在同心缩径段，由于圆锥截面的收缩，使流体增速，促使已形成的螺旋态向前流动，由于油水密度差，密度较大的水及固体颗粒靠近管壁，而密度较小的油则集中到中心部位。流体进入细锥段，截面不断减小，流速持续增大，小油珠继续移到中心汇成油心。流体进入平行尾段，由于流体恒速流动，对上一段产生一定的回压，使低压油心向污油出口排除。高速旋转的物体能产生离心力。含悬浮物（或分散油）的水在高速旋转时，由于颗粒和水的质量不同，因此受到的离心力大小也不同，质量大的被甩到外围，质量小的则留在内围，通过不同的出口分别引导出来，从而回收了水中的悬浮物（或分散油），并净化了水质。当固体颗粒含量大于200mg/L时，水力旋流器最好是立式安装。当污水处理量过大时，可以选择多个水力旋流器并联来加大处理量。
（5）过滤
过滤是指污水流過一定厚度且多孔的粒状物质的过滤床，滤料通常是由石英砂、无烟煤、磁铁矿、石榴石或铝矾土组成，并由垫层支撑。杂质被截留在这些介质的空隙里和介质上，从而使水得到进一步净化。滤池不但能去除水中的油类、悬浮物和胶体物质，而且还可以去除细菌、藻类、病毒、铁和锰的氧化物、在预处理中加入的化学药品、重金属等其他物质。
（6）深度净化
对于采取注水方式开发的低渗透、特低渗透油藏而言，为了满足注水水质要求，必须在常规污水处理工艺基础上，对水质进行深度处理净化。一般油田污水处理深度净化多采用二级深床过滤、吸附、细滤、微滤、超滤等。
2.化学方法
（1）混凝
混凝含指“凝聚”和“絮凝”过程。一般认为水中胶体失去稳定性，即“脱稳”的过程称为“凝聚”；而脱稳胶体中粒子和微小悬浮物聚集的过程称为“絮凝”。在实际生产过程中，“凝聚”和“絮凝”是同时发生的，很难将两者截然分开。
（2）化学氧化法
化学氧化是指利用强氧化剂氧化分解污水中的油、有机物和COD等污染物以达到净化污水的一种方法。
3.生物处理法
生物处理方法是利用微生物的代谢作用，使水中呈溶解、胶体状态的有机污染物质转化为稳定的无害物质。目前比较成熟且使用较多的是活性污泥法、生物滤池法和厌氧生物处理技术。
三、现场调研
作为最早进行注聚的油田，A油田在聚合物驱油以及聚驱产出液的处理上有着丰富的经验。在聚合产出液的研究和应用上，A油田在行业内也是处于全国前列。同时，根据前期资料的调研了解到A油田在聚合物驱油产出水回注处理上已经能够达到行业内的回注标准。基于以上原因，项目组选择了A油田作为调研目标。
含聚污水处理技术调研项目组于2012年9月17日到2012年9月20日在A油田进行含聚污水处理技术调研。调研包括：A第二采油厂第五作业区聚南II-II联合站和第一采油厂北一区含聚污泥处理站。A油田作为世界上最早的注聚油田之一，有着二十年的聚合物驱油经验。在此期间，聚合物驱油配套服务也有了突破性的飞跃以及积累了丰富和宝贵的经验。随着A油田开发的不断深入和国人环保意识的不断增强，油田采出水处理系统作为油田生产的重要环节，受到了越来越多的重视。
A油田第二采油厂第五作业区聚南Ⅱ-Ⅱ联合站污水处理车间出水水质能达到A油田的回注标准（《A油田油藏水驱注水水质标准及分析方法》Q/SYDQ0605-2006）。污水处理系统各项指标见表1：
总结
1、含聚污泥在原油处理系统中沉降、附着不仅增加了日常清理工作量，而且会导致分离器、电脱水器等设施效率降低，在输油管路中析出会造成管道堵塞，甚至报废等严重问题；
2、换热器结焦导致电脱水器脱水效率降低，影响原油脱水，使得外输原油含水率升高；同时，含聚油泥在下游生产设施中继续析出，影响下游生产运行；
3、聚合物的存在使污水体系的乳化程度增强，悬浮固体增多、颗粒变细，使得油、水、颗粒物分离难度增加，需要投加更多的药剂；不仅增加水处理成本，也使含聚油泥产生量增加；含聚油田含水率更高、脱水难度更大，并且在沉降罐中大量沉积，容易滋生硫酸盐还原菌，加速设备腐蚀。
参考文献
[1] 王立峰.注聚井返排液调剖技术研究[J].内蒙古石油化工，2013，（03）：116-118.
[2] 王艳，李学术.关于云南农村人工湿地污水处理技术推广情况的调研报告[J].云南科技管理，2008，（02）：85-88.
[3] 马宝东.注聚区污水处理剂研究[D].山东大学，2006.