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大油田三元复合驱采出水的性质及处理方法

时间:2020-10-30 来源:《东北石油大学石油工程学院 中国》
作者:黄斌 王晨 傅程 付思

  摘    要: 随着三元复合驱采油技术在油田的广泛应用,三元复合驱采出水产量不断增加。三元复合驱采出水水质复杂,具有矿化度高、黏度大、含油乳化程度高、小油滴含量高、油水分离困难等特点,对油田生产和环境的影响日益严重。因此,开展三元复合驱采出水高效处理方法的研究成为一项重要的任务。本文分析了影响三元复合驱采出水油水分离特性的各种因素,介绍了目前国内应用于三元采出水处理的先进技术,如膜分离法、气浮选分离法、高级氧化法、微生物法等,阐述了这些处理技术的优势及存在的问题,重点介绍了气浮选分离法和微生物法在三元采出水处理中的应用情况,并对大庆油田三元复合驱采出水现场处理工艺进行了介绍,最后对今后的研究工作提出了一些展望。

  关键词: 三元复合驱; 采出水; 油水分离; 气浮选分离法; 微生物法;

  Abstract: With the wide application of alkali/surfactant/polymer(ASP) flooding oil recovery technology in oilfield, the yield of ASP flooding produced water is increasing. The characteristics of ASP flooding produced water is complex, which include high salinity, high viscosity, high oil emulsification, high content of small oil droplets and difficult separation of oil from water, resulting in an increasing negative impact on oilfield production and the environment. Therefore, it is important to study the efficient treatment technologies of ASP flooding produced water. This study analyzed the factors that affect the oilwater separation characteristics of ASP flooding produced water. The advanced technologies for ASP flooding produced water treatment in China, such as membrane separation, air flotation separation,advanced oxidation method, and microbiological method, etc. were introduced. The advantages and problems of various treatment technologies were described. The application situation of air flotation separation and microbiological method in ASP flooding produced water treatment was emphatically introduced. The treatment technologies of ASP flooding produced water in Daqing oilfield were introduced. Finally, some prospects were put forward for future researches.

  Keyword: alkali/surfactant/polymer flooding; produced water; oil-water separation; air flotation separation; microbiological method;

  目前,我国大部分油田都已经步入高含水开发后期,油田采出液中的含水率高达90%以上。水驱产量不断下降,剩余油分布零散,油田开采难度持续增大,采收率一般为20%~30%。因此,应用提高采收率技术是老油田保证产量稳定的必经阶段[1]。三元复合驱(碱-聚合物-表面活性剂)技术是在表面活性剂-聚合物驱、碱-聚合物驱基础上发展出的一种大幅度提高采收率的方法,能够在油田含水率高达98%的极限开采条件下,再提高采收率20%以上,已经成为一种经济有效的提高原油采收率的方法。

  随着三元复合驱采油技术在油田逐步地工业化应用,三元复合驱采出水产量逐年上升,仅大庆油田每年就需要处理约1亿立方米三元复合驱采出水。三元复合驱采出水水质复杂,除了含有悬浮物、油、溶解盐、溶解气、微生物和有机化合物外,还含有大量的驱油剂。在碱、聚合物和表面活性剂的协同作用下,采出水体系乳化严重,油滴粒径减小,微生物繁殖速度加快[2],采出水黏度增大,从而提高了采出水携带悬浮物的能力,增大了油滴和悬浮物的浮沉阻力[3]。导致三元复合驱采出水的处理难度大于水驱、普通聚合物驱采出水,部分常规的的采出水处理技术在三元复合驱采出水处理中变得无效。油田每年在水处理上花费大量成本,水处理效果的好坏关乎着油田采出水的回注质量,也与环境问题息息相关。目前,三元复合驱采油技术已成为我国各大油田实现提高采收率的重要技术,三元复合驱采出水的处理作为应用该技术的重要环节,需要对其性质及处理方法进行更加深入和全面的研究[4]。
 

大油田三元复合驱采出水的性质及处理方法
 

  1 、三元复合驱采出水特点

  三元复合驱采出水是一种含油、悬浮物、化学药剂、细菌、可溶性盐类和有机化合物的多相体系。其中碱通常为无机碱,如Na OH、Na2CO3、Na Si O3,表面活性剂一般为烷基苯磺酸钠盐和石油磺酸盐,聚合物主要为部分水解的聚丙烯酰胺,因此三元复合驱采出水的性质区别于水驱和普通聚驱的采出水[5]。三元复合驱采出水中残余化学药剂的存在使采出水呈现出矿化度高、黏度大、含油乳化程度高、小油滴含量高的特点,导致油水分离困难,影响正常生产,甚至引发安全事故,从而严重限制了三元复合驱采油技术的推广[6]。具体表现在以下几个方面。

  1.1 、矿化度高

  通过跟踪分析大庆油田三元复合驱采出水的水质,矿化度为4000~6000mg/L,含有大量的结垢离子,如Ca2+、Mg2+、HCO3-等[7]。它们的存在易造成管道、容器结垢,同时高矿化度还会增加水的导电性,加速管道和地面处理设备的腐蚀,影响正常生产,给采出水处理造成困难。

  1.2 、黏度大

  以大庆油田为例,随着油田开采的不断进行,采出水的黏度也在不断增大,据统计,其黏度高达3.2~5.0MPa·s[8]。三元采出水黏度的增大导致过滤罐在进行过滤时容易发生堵塞,缩短了设备的使用寿命;而且造成反冲洗频率增加,滤料使用时间减少,提高了油田的生产成本。

  1.3 、含油乳化程度高

  在驱油过程中为了使原油乳化,提高驱油效率,加入了大量的表面活性剂,表面活性剂的加入在提高驱油效率的同时,也导致三元复合驱采出水中的乳状液体系稳定性增加,使采出水中的油滴难以接近和聚并,增大了油水分离的难度[9]。此外,采出水中残余的原油组分会在回注地层时造成堵塞,外排到环境中则会污染饮用水资源和地下水资源。

  1.4 、小油滴含量高

  据统计,在大庆油田三元复合驱采出水中,油滴的粒径中值更小,在2.57~4.75?m之间[10],水相中含有大量分散的小油滴,导致油滴之间难以接近和聚并,采出水体系的稳定性增加,从而不利于油水分离[11]。

  1.5、 油水分离困难

  油滴zeta电位绝对值的高低表征着油滴稳定性,经测量,大庆油田三元复合驱采出水中油滴zeta电位在-66.6~-53.5m V之间,表明油滴表面的负电密度大,油滴的稳定性强,导致油水分离难度的增大。取初始含油量在200~250mg/L的三元复合驱采出水,经室内静置沉降8h后,含油量仍高达100mg/L以上[12],说明采取静置沉降的方式处理效果较差。

  2、 三元复合驱采出水的油水分离特性

  2.1、 静置时间对油水分离的影响

  当采出水体系中的三元组分含量为零时,采出水静置1h后,可降低约80%的含油量,此后含油量降低的速度减慢,到12h后含油量降低的速度非常缓慢[13]。当采出水体系中存在三元组分时,随着三元驱油剂浓度的增加,采出水中的含油量随时间推移降低的速度相对比较缓慢。在静置4h后,高驱油剂浓度、中驱油剂浓度和低驱油剂浓度下三元采出水中的含油量分别减少25%、40%和45%[14]。说明驱油剂中三元组分的加入增大了采出水中油水分离的难度,且驱油剂中三元组分浓度越高,采用静置法进行油水分离的效果越差。

  2.2 、碱对油水分离的影响

  张威等[15,16]选用不同浓度的Na OH溶液作为碱的类型,实验结果如图1所示,三元采出水中的含油量随碱浓度的增加先增加再降低,即油滴的稳定性随碱浓度的增加先增强后减弱。说明碱对三元采出水的油水分离过程具有双重影响,当碱浓度较低时,它会与原油中的酸性物质发生反应,生成一些表面活性物质,新生成的表面活性剂会与体系中原有的表面活性剂一起,使油水界面张力降低,油水分离过程减慢,进而增强三元采出水体系的稳定性;而当碱浓度超过某个值时,原油中的酸性物质已经被碱中和完,此时过量的碱会起到电解质的作用,使油滴表面的负电荷密度降低,油滴的稳定性减弱。同时碱可以压缩油滴表面的扩散双电层结构,使油滴间作用力减小,从而促进了油水分离过程。

  图1 NaOH浓度对三元采出水中含油量的影响

  2.3 、表面活性剂对油水分离的影响

  不同类型的表面活性剂适用于不同的油藏环境。由于地层岩石表面一般带有负电荷,因此在工业生产中,三元驱油剂所使用的表面活性剂类型为阴离子型和非离子型,例如在油田现场大规模应用的石油磺酸盐、烷基苯磺酸盐和石油羧酸盐[17]。上述的三种表面活性剂均满足当三元驱油剂同时存在时,采出水中的含油量随着表面活性剂浓度的增加先增加后降低[12]。即表面活性剂对三元采出水的油水分离过程同样具有双重影响,因为表面活性剂在低浓度时通过极性集团伸入水中、非极性集团伸入油中的方式吸附在油滴的表面,使油滴的表面性质由憎水性转变为亲水性,增加了油滴的聚并难度,油水分离困难[4];随着表面活性剂浓度的增加,液相中出现过量的胶束,使油滴间的排液渗透压力增大,进而加快了油滴聚并的速率[12,18]。

  2.4 、聚合物对油水分离的影响

  叶清[19]研究发现,聚合物对三元采出水油水分离的影响最为显着。无论是聚合物单独存在时,还是与碱、表面活性剂共存时,三元采出水中的含油量均随聚合物浓度的增加而增加。因为聚合物可以通过黏度变化降低流度比,使采出水的黏度增大,从而减慢了油滴的聚并速率,增强了油滴的稳定性[20];同时聚合物分子间会产生空间位阻,不利于油滴的聚并,阻碍了油水分离过程[12]。

  2.5 、离子强度对油水分离的影响

  方洪波[21]的研究表明,三元采出水中的Fe2+、Mg2+、Al3+、CO32-和HCO3-对油水分离过程起到促进作用,其中Mg2+对油水分离有着非常显着的影响,因为Mg2+可以与表面活性剂反应,使其失去表面活性,从而降低了油滴的聚并难度。而Fe3+和Ca2+的存在会增大油水分离的难度,但是影响并不显着。因为金属离子作为一种电解质,具有絮凝作用,使大量与油滴表面电荷相反的离子进入到采出水体系的吸附层中,削减了油水界面双电层的厚度,导致油滴的稳定性降低,有利于油滴的聚并。

  3 、三元复合驱采出水处理技术

  针对三元复合驱采出水水质复杂、油水分离困难和悬浮固体去除困难等问题,国内油田主要采用一些常规的方法有:物理方法,如重力分离法[22]、离心分离法[23]、聚结分离法[24]和过滤法[25];化学方法,如化学破乳法[26]、化学转化和中和法[27];物理化学方法[15],如盐析法、混凝沉淀法和超声破乳法;生物方法[28],如活性污泥法、氧化塘法和生物强化法;以及它们之间的组合方法,目前已有很多相关的综述报道。但是传统方法处理三元复合驱采出水存在污染大、成本高、效率低等问题。因此,开展具有无污染、能耗低、效率高及操作简便等特点的新型三元复合驱采出水处理方法成为研究的重点。具有代表性的膜分离法、气浮选分离法、高级氧化法和微生物法处理三元采出水的研究还没有系统性的综述报道,下文对此进行了总结。

  3.1 、膜分离法

  膜分离法是利用选择性膜对含油污水进行分离和净化的过程[29]。与传统处理方法相比,膜分离法具有能耗低、分离效率高、机械强度高、化学稳定性好、处理后水质好等优点[30],成为目前一项热门的研究课题。现有4种膜分离工艺:反渗透、超滤、微滤和纳滤[31]。超滤法和微滤法在油田采出水处理中得到了广泛的应用,已有文献报道了超滤法[32,33]和微滤法[34,35]对油田采出水的作用机理和处理效果,以及反渗析法和纳滤法在海水淡化领域的应用情况[36]。但由于三元复合驱采出水体系具有较强的稳定性,膜分离法处理三元复合驱采出水的文献报道较少。目前,已有文献指出膜分离法可作为三元复合驱采出水的预处理或后处理工艺。Zhang等[37]采用聚四氟乙烯微滤膜对大庆油田三元复合驱采出水进行预处理,研究采出水中主要污染物的去除效果。结果表明,经该膜处理后的渗透液中含油量和悬浮物含量分别为1.15mg/L和1.61mg/L,达到了我国回注水水质标准。但是,膜污染问题限制了膜分离法在油田采出水处理领域的广泛应用,如果这一问题能够得到解决,膜分离法将在三元复合驱采出水处理中具有良好的应用前景。

  3.2 、气浮选分离法

  气浮选分离法通过向水中注入空气产生气泡,这些高度分散的微小气泡作为载体可以吸附在油滴和悬浮物上,使其浮力大于重力和上浮阻力,从而使油滴和悬浮物上浮至水面并形成泡沫,最后将泡沫从水面刮除,实现固液或液液分离的过程[38,39]。气浮法处理三元复合驱采出水的必要条件是:采出水中应分布足够量的微小气泡;被处理的物质呈悬浮状态;悬浮物质表面呈疏水性,便于与气泡相吸附而上浮。

  丁良涛[40]对三元复合驱采出水气浮选工艺进行了现场试验,工艺流程如图2所示。通过向反应器内加入水质调节剂和复合絮凝剂,采出水中的含油量和悬浮物含量经二级气浮处理后均低于20mg/L,水质效果较好。为了解决三元复合驱采出水在高乳化程度下小油滴分离困难的问题,王存英等[41]提出了一种将旋流分离与浮选分离相结合的双旋流气浮工艺,并将其应用于三元复合驱采出水处理中。采用双旋流气浮工艺对三元复合驱采出水进行了室内和现场试验研究,结果表明,处理后采出水中的含油量在50mg/L以下,满足现场对含油量指标的要求。在双旋流气浮装置和溶气浮选装置中,采出水中的油滴粒径中值分别为3.97?m和7.21?m。这说明双旋流气浮工艺对三元复合驱采出水中微小油滴的分离具有较好的效果。为了提高气浮选分离法处理三元复合驱采出水的分离效率,王存英等[42]又提出了微波破乳-双旋流气浮工艺。试验结果表明,微波辅助破乳剂破乳的除油率为92.67%,较单一破乳剂破乳、微波辐射破乳的除油率分别提高了5.67%和24.55%。

  图2 气浮选分离工艺流程

  蒋立民[43]发明了用于三元复合驱采出水处理的二氧化碳溶气装置,如图3所示,水箱中储存待处理的三元复合驱采出水,二氧化碳从罐中释放经进气管与回流管中的回流水在溶气泵内气液混合,然后经出水管上的溶气释放器通入三元复合驱采出水中进行二氧化碳气浮处理,三元复合驱采出水中的乳化油和悬浮物在二氧化碳气泡的吸附作用下被带至液面并清除,从而达到分离采出水中乳化油和悬浮物的目的。经室内试验验证,应用该发明处理三元复合驱采出水20min,乳化油的去除率能够达到75%~85%,悬浮物的去除率能够达到25%~35%。董兴[44]对溶气浮选装置的喷射器和收油槽等相关结构进行了改造,用于渤中25-1油田污水处理站三元复合驱采出水的处理。结果表明,经改造升级后的设备与现场实际生产相适应,采出水经处理后含油量低于10mg/L,悬浮物含量低于5mg/L。

  3.3 、高级氧化法

  高级氧化法是指在水处理过程中产生具有强氧化性的羟基自由基,自由基会与水体中的有机物进行反应,将其中的大分子难降解有机物氧化成低毒或者无毒的小分子物质,甚至直接降解成为CO2和H2O,实现接近无害化的一种处理技术。高级氧化法[45,46]主要包括Fenton试剂氧化法、O3氧化法、光催化氧化法及超声氧化法。各种高级氧化法处理三元复合驱采出水的优缺点如表1所示。

  图3 二氧化碳溶气装置结构示意图

  1—二氧化碳罐;2—进气管;3—气体流量计;4—压力表;5—溶气泵;6—出水管;7—溶气释放器;8—回流管;9—水箱

  表1 不同高级氧化法处理三元复合驱采出水的对比
表1 不同高级氧化法处理三元复合驱采出水的对比

  其中,贾新[47]采用Fenton试剂氧化法对大庆油田杏十联合站、北十三站、北3-6站产出的三元复合驱采出水进行了处理,三元采出水经处理后含油量均去除了96%以上,黏度降低至2m Pa·s以下,聚合物浓度下降了85%~92%,化学需氧量降解率均在95%以上,说明Fenton试剂的强氧化性可以将聚合物很好地氧化降解。虽然Fenton试剂氧化法处理后的三元采出水水质好且所需处理时间很短,通常20min反应就基本完成,但反应过程十分剧烈,在反应结束后采出水中沉积大量砖色沉淀,给后续处理设备增大了难度。

  张雷[48]研究了O3氧化超声强化组合工艺对三元复合驱采油污水的处理,在臭氧投加量7.5mg/L、超声声强设定1.6W/cm、作用时间为15min的条件下,能够将现场三元采出水中的含油量和悬浮物含量均降低至10mg/L以下,满足国内油田注水水质的标准。现场在应用中发现,当三元采出水在进入O3氧化超声强化反应装置前的含油量低于100mg/L时,处理效果最佳。因为O3氧化超声强化组合工艺可以产生协同效应,超声强化了O3在水体中传质,提高了O3的利用率,有利于油滴的聚结和高分子物质的降解,解决了O3和超声单独使用时能耗过高的问题。

  王越[49]研究发现在纳米二氧化钛光催化剂中掺入金属元素钨,能够提高其对三元采出水中聚合物和表面活性剂的降解率,分别达到了74.32%和78.83%,有效降低了采出水的黏度。同时光照时间对光催化剂的影响显着,在光照时间为120min、光源距离为10cm时,处理效果最佳,能够应用于现场三元复合驱采出水的处理。

  夏福军等[50]在现场传统三元复合驱采出水处理工艺“沉降-过滤”前,加入超声波辅助处理,发现超声波能够加速三元复合驱含油污水中油滴的聚并,提高含油量的去除率。当超声波功率为600W、沉降时间为18min时,含油量的去除率比不增加超声波辅助处理时提高了17.9%,说明超声波对三元采出水的处理起到了明显的改善作用。

  3.4 、微生物法

  微生物法通过向采出水体系中有针对性地加入具有降解功能的生物菌群,并采取一定的措施为微生物的生长和繁殖创造环境,使微生物大量增殖,利用微生物的氧化来分解有机物,实现对含油污水分离分层的目的[51]。微生物法处理三元复合驱采出水是近年来水处理技术发展绿色化高效化的一个重要方向。与传统的物理、化学方法相比,微生物法效率高、工艺简单、操作方便、水质稳定、不需加药、没有二次污染、经济性好、安全环保,因此得到了广泛的应用[52]。微生物法处理三元复合驱采出水的主要原理包括活性破乳、生物降解和表面吸附[53]。目前用于油田采出水处理的微生物方法主要有:微生物燃料电池[54]、生物接触氧化[55]、序批式反应器[56]、曝气生物滤池[57]、生物膜反应器[58]、活性污泥反应器[59]。虽然这些方法在水驱采出水和聚驱采出水的处理上取得了较好的效果,但由于三元复合驱采出水化学药剂含量高、乳化性强,导致这些方法的处理效果较差。针对这一问题,研究人员和油田工作者提出了其他微生物法来处理三元复合驱采出水。

  3.4.1、 厌氧折流板反应器(ABR)生物处理工艺

  为了除去油田三元复合驱采出水中的原油、悬浮物和化学药剂,刘长莉等[60]采用ABR生物法对采出水进行处理,在驱油菌群被反应器稳定驯化的60天内,水力停留时间由开始时的72h逐步缩短至24h,表明ABR生物反应器的净化能力逐渐提高,整体运行状态逐渐进入高效稳定的阶段。结果表明,在高效稳定运行阶段,三元复合驱采出水经此工艺处理24h后,含油量下降至5mg/L以下,去除率达到99.80%;悬浮物含量下降至3.33mg/L,去除率达到94.40%;总碱度由4000mg/L降至3360mg/L以下,去除率约为16%;表面活性剂含量由20mg/L降至10mg/L以下,去除率约为50%;聚合物含量由700mg/L降至650mg/L,去除率约为7%,黏度降低了20%。处理后的水质有明显的改善,原水中大部分污染物质被直接降解或者分解转化为小分子结构物质,能够满足油田污水回注的基本标准[61]。

  3.4.2 、混凝-酵母菌生物膜联合工艺

  针对油田三元复合驱采出水的处理和回注问题,高芳等[62]进行了混凝预处理与特种产酸酵母菌生物膜联合工艺处理三元复合驱采出水的室内试验研究。结果表明,采出水经过混凝预处理和酵母菌生物膜处理后,原水中的化学需氧量、悬浮物含量、含油量从最初的1850mg/L、256mg/L、131mg/L下降至280mg/L、36mg/L、2mg/L,黏度从5.10MPa·s降至1.05MPa·s。再经过砂滤和超滤装置深度处理后,采出水体系粒径中值从105.25?m降至0.1?m以下,含油量低于0.5mg/L,悬浮物含量低于1.0mg/L,能够满足碎屑岩油藏注水水质推荐指标SYT 5329—2012。

  3.4.3 、厌氧/好氧(A/O)生物处理工艺

  A/O工艺分为两个阶段:在厌氧工艺阶段,大分子有机物经微生物水解酸化降解或分解为小分子有机物;在好氧工艺阶段,有机物或无机化合物被氧化成无污染物质,从而达到有效处理三元复合驱采出水的目的[63]。潘春波等[64]采用A/O工艺处理三元复合驱采出水,发现填料的选择非常重要。填料作为微生物富集的载体,会影响微生物的生长、繁殖和脱落,直接影响到水质的净化效果。为此,又研究了反应器用弹性填料、竹炭、黑塑料、黑色聚氯乙烯、活性炭、白色聚氯乙烯、组合填料、刺球等为生物填料对三元复合驱采出水的处理。结果表明,刺球和聚氯乙烯用于好氧生物填料的反应器对三元采出水的处理效果优于其他填料的生物反应器处理效果。弹性填料用于厌氧生物填料的反应器处理三元采出水的效果也很理想。从整体上看,通过生物去除三元采出水中的原油和表面活性剂效果较好,对黏度的降解较为理想。但对于碱度和聚合物的去除效果一般,去除率有待提高。上述各种微生物法处理三元复合驱采出水的优缺点如表2所示。

  表2 不同微生物法处理三元复合驱采出水的对比
表2 不同微生物法处理三元复合驱采出水的对比

  4、 大庆油田三元复合驱采出水处理工艺

  夏福军等[50]指出三元复合驱采出水处理工艺已从“化学方法为主,物理方法为辅”的传统处理阶段发展到以“物理方法为主,化学方法为辅”的创新处理阶段。从2012年开始,大庆油田新建的三元采出水处理站主体工艺采用一级曝气气浮沉降罐→二级曝气气浮沉降罐→一级石英砂-磁铁矿双层滤料过滤罐→二级石英砂-磁铁矿双层滤料过滤罐的四段处理工艺。该工艺既可以实现序批式沉降处理,又可以实现两级连续流沉降处理。其中,古文革等[65]将筛选出的海绿石滤料与石英砂进行比较,发现其过滤效率提高20%以上,再生后滤料表面残余含油量比石英砂低40%,证明海绿石滤料可替代石英砂滤料,并与磁铁矿滤料组合成双滤料过滤罐,应用于二级过滤阶段。陈忠喜等[66]报道了一种可以在滤罐内将混凝和过滤同时完成的新型接触式絮凝过滤工艺,可以显着降低采出水油和悬浮固体的含量,并且将滤前加药量降至原来混凝沉降罐加药量的1/3左右,使过滤罐的过滤效果得到改善。

  大庆油田中106三元污水站采用上述四段处理工艺开展了矿场试验,整个试验阶段均处于三元采出水产出高峰期,采出水胶体分散系稳定,油滴聚并困难。据统计,采出水经处理后含油量平均浓度由121mg/L降至11.8mg/L,含油量全流程整体去除率达到90.2%,其中沉降段除油贡献率为61.4%,过滤段贡献率为28.8%,处理后外输水含油量的达标率为100%;悬浮固体平均浓度由76.8mg/L降至20.6mg/L,悬浮固体全流程整体去除率达到73.2%,其中沉降段除悬浮固体贡献率为35.3%,过滤段贡献率为37.9%,处理后外输水悬浮固体的达标率为76.9%,取得了较好的运行效果[65]。大庆油田三元复合驱采出水处理各段工艺的对比如表3所示。

  表3 大庆油田三元复合驱采出水处理各段工艺优缺点
表3 大庆油田三元复合驱采出水处理各段工艺优缺点

  此外,大庆油田杏十联三元复合驱采出水站采用微生物深度处理工艺进行了试验,各单元工艺设计参数见表4。根据表4中检测到的水质数据可以得出,三元采出水经该工艺处理后,含油量由浓度1761~2810mg/L下降至5.2~11.9mg/L,悬浮物浓度由67.5~176mg/L下降至13~17.8mg/L[53]。应用该工艺处理三元采出水除油、除悬浮效果显着,出水水质得到了明显的提高。

  表4 气浮、生化、氧化单元工艺设计参数
表4 气浮、生化、氧化单元工艺设计参数

  5 、结语与展望

  相比于传统三元复合驱采出水处理技术普遍存在的运行成本高、易污染环境、适应性差等问题,新型三元复合驱采出水处理技术具有成本低、效率高、污染少、操作简便等优势,可应用于三元复合驱采出水处理的现场实践中。

  文中所述的三元复合驱采出水处理方法均可有效提高含油量和悬浮物含量的去除率,充分改善采出水水质,使其达到回注及外排标准。但其所用到的设备普遍存在占地面积大、运行费用高等特点,在方法选择上应综合进行考量。

  针对今后三元复合驱采出水处理技术的研究工作,提出以下三点展望。

  (1)三元复合驱采出水处理的关键问题是使其中的含油量和悬浮物含量达到外排或回注要求,而针对悬浮物方面的相关处理技术研究较少,今后应加大该方向的研究力度。

  (2)使用单一的方法处理三元复合驱采出水效率较低,应加大组合式处理方法的研究力度,加强物理方法与化学、生物等方法的结合,并配套相关矿场试验,寻找出能大规模推广的油田三元复合驱采出水处理技术。

  (3)在现有技术的基础上,应加大“绿色、经济、高效”三元复合驱采出水处理技术工艺的研究力度,提高对含油量和悬浮固体的去除效率,降低处理成本。加强菌群的培养和筛选,找出能降解有机物和化学药剂的微生物。此外,化学药剂对三元复合驱采出水的微观作用机理有待进一步研究。

  参考文献

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