（油气储运工程专业论文）中低渗透油田含油污水处理技术研究.pdf

s t u d i e so ns e w a g ed i s p o s a lt e c h n o l o g y f o rt h em e d i u ma n d l o w p e r m e a b i l i t y r e s e r v o i r s a b s t r a c t m o s to i l f i e l d si np r o d u c t i o nf a c t o r yi io fj i a n g s uo i le x p l o r a t i o nc o r p o r a t i o n b e l o n g t om e d i u mo rl o wp e r m e a b i l i t yr e s e r v o i r ( t y p e1 i o r t y p ei l i ) l o w p e r m e a b i l i t y ，t h e l o c a t i o ni nt h eb e l t so f w a t e rn e t ，t h ec r a c k e dc o n s t r u c t i o na n d t h es c a t t e r e dd i s t r i b u t i o na s kf o rh i 曲s t a n d a r d so fi n e c f i o nw a t e rq u a l i t ya n dt h e w a t e r d i s p o s i n gf a c i l i t i e s a lp r e s e n t ，o w i n gt ot h eo l df a c i l i t i e s ，h e a v yc o r r o s i o na n dl a g g i n gs e w a g e d i s p o s a lp r o c e s s ，t h ed i s p o s e dw a t e r c a r ln o tm e e tt h ed e m a n df o rt h eq u a l i t yo f i n j e c t i o nw a t e rt ol o wp e r m e a b i l i t ys t r a t a i nc u i z h u a n go i l f i e l d a n dh u a n g j u e o i l f i e l d ，t h e i n j e c t i o np r e s s u r e i n c r e a s e d u n i v e r s a l l y a l l t h e s en o t o n l y d r a m a t i c a l l yl o w e r e d t h ew a t e ri n j e c f o ne x p l o i t i n ge c o n o m i cp r o f i tb u ta l s om a d e t h eo i l f i e l df a c et h ep r e s s u r eo f s u r p l u ss e w a g ew a t e r s o i tb e c a m ea l lu r g e n tw o r k t or e s e a r c ha n d a p p l y t h es y n t h e t i c a l l ys e w a g e d i s p o s a lt e c h n o l o g y b ya n a l y z i n gt h ec h a r a c t e r i s t i co f o i lc o n t a i n e ds e w a g ea n d t h es u b s i d i n gl a wo f s e w a g eo i l ， s o l i dc o m p o n e n to fd i f f e r e n ts e w a g ei nd i f f e r e n tf o r mf l o w s ，h i 【曲 e f f i c i e n c yo i l a n dw a t e rs e p a r a t i n gf a c i l i t i e sw e r ed e s i g n e da n da p p l i e d ，h i g h e f f i c i e n c y f l o c c u l a t e a g e n t sw e r es e l e c t e d a n da p p l i e d ，d i r t y s l u d g ed i s p o s a l t e c h n o l o g yw a sr e s e a r c h e da n da p p l i e d ，t h es y s t e ma u t o m a t i o n v a s r e s e a r c h e d a n da p p l i e d ，s e w a g ed i s p o s a ls y s t e m si na l lt h et h r e eu n i f i c a t i o ns t a t i o n si nt h i s f a c t o r yh a v eb e e nr e m o l d e d a f t e rt h er e m o l d i n g ，t h es e w a g eq u a l i t yh a sr e a c h e d t h es t a n d a r do f b a c k i n j e c t i o ni nm e d i u m a n dl o w p e r m e a b i l i t yo i l f i e l d k e y w o r d s ：m e d i u ma n dl o w p e r m e a b i l i t y o i l f i e l d ，o i lc o n t a i n e d s e w a g e ， a n a l y s i so f w a t e rc h a r a c t e r i s t i c ，s e w a g ed i s p o s a l 独创性声明 本人声明所星交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。尽我所知，除了文中特剐加以标滋和致谢的地方外，论文中 不包含其他人已经发表躐撰写过的研究成果，也不包含为获褥石酒大学或 其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一间工作的同志对本研 究所傲数任俺贡献均已在论文中俸了爨辆懿说明莠表示了谢意。 签名：盔旌墅矽净，月，扩曩 关予论文使用授权的说瞵 本人完全了蜒石油大学毒关探蟹、饺耀学位论文靛规定，黔；学校鸯龊 保留送交论文的复印件及电子版，允许论文被蠢阅和借阅；学校可以公仰 论文戆全部或部分蠹容，胃隧袋蔫影印、臻印袋葵憩复栽手段保存论文。 ( 保密论文猩解密麟应遵守此规定) 攀牛攀名。l 两毋热 学生签名：! 竺叟! ! 导师签名：垒塞基 矽多年岁月 ，爨 | 协扔年9 月2 - 目 f i 油人学( 华东) 硕士论文第1 章前言 第1 章前言 注水补充地层能量，是目前油f 日开发中运用最为广泛的二次采油方 式。在油田进行注水丌发时，大部分采出污水经处理后回注地层。但由于 污水处理工艺技术不过关，处理后污水水质很少能达到地层对注入水的水 质要求，不合格的污水注入地后，易造成地层污染，使注水井的注入压力 很快上升，甚至造成污水回注困难，严重影响注水开发效果；如果改注清 水，地层产出水又无法排放。因此，含油污水的处理已就成为油田丌发中 不可回避和亟待解决的问题。 我国已探明的低渗透油田的总储量占全国总探明储量的2 1 3 9 ，低渗 透油田的开发和利用已成为我国陆上石油工业发展的重要方面。 江苏油田试采二厂所辖油区大部分属于中低渗i i 、i i i 类油藏，渗透率 低，同时由于该厂油区大位于水网地带、且构造破碎、分布零散，对注入 水水质和水处理设施的建设有着较高的要求。而该厂目前的污水处理系统 设备陈旧、腐蚀严重，且污水处理工艺落后，处理后污水水质达标率较低， 难以满足中低渗油层的注水水质要求，崔庄、黄珏油田注水压力普遍上升， 不仅严重影响注水开发经济效益，而且还面临着巨大的污水过剩压力，因 此低渗透油田含油污水处理综合治理技术的研究与应用是江苏油田最为紧 迫的任务。 j 油人学( 华东) 硕士论文第2 章我厂污水处理现状 第2 章试采二厂污水处理现状 2 1 油田概况 从“八五”末到“九五”期间，试采二厂产量连上台阶。继1 9 9 7 年 突破5 5 1 0 4 t 以后，在无大的新区投入及探明储量无增长的情况下，主要 依靠老区保持稳产，连续五年实现年产油量5 5 1 0 4 t 以上。随着油翻开发 程度的加深，“九五”以前投产的油田均已进入递减期或低速、低效开采 期， “九五”期间投产的油田进入稳产中、后期。由于近几年无大的新区 发现，试采二厂资源投入与产出出现不平衡，储采比由9 8 年、9 9 年的1 l 左右下降至2 0 0 1 年的l o 2 ，稳产上产难度加大。从长远发展需要看，积极 依靠注水开发工作，提高油田采收率、开展污水处理先导性试验研究尤为 重要，这对试采二厂乃至整个江苏油田都具有重要意义。 截止2 0 0 2 年1 2 月，试采二厂探明地质储量7 7 3 l 1 0 4 t ，动用地质储 量6 9 4 0 1 0 4 t ， 投入注水开发的油田共1 3 个( 卞东、杨家坝、闵桥、刘 庄、范庄、南湖、崔庄、高集、黄珏、马家嘴、码头庄、赤岸、墩塘) ， 全厂探明地质储量7 7 7 4 1 0 4 t ，人工注水开发的油田1 2 个，注水储量4 1 2 2 1 1 0 4 t ，占地质储量的5 9 3 9 。目前全厂开发单元共有1 2 3 个，目前币在 丌发的9 6 个( 其中注水开发单元4 9 个) ，注入水类型为清水、污水、清 污混注。 2 2 油田开发区块储层的主要物性及特怔 了解和掌握地层的特征，是确保注水丌发的重要保障，满足地层的需 要也是污水处理工艺制定的依据和基础，为此，我们对全厂的不同储层做 了详细的研究和分析。 2 2 1 油藏类型多，储层非均质严重 i i 油大学( 华东) 硕士论文 第2 章我厂污水处理现状 试采二厂油区有孔隙和裂缝性砂岩、碳酸岩盐及玄武岩等各类储层， 有构造、岩性油藏，还有普通稠油油藏( 韦5 ) 、地层油减( 墩塘戴南组) ( 见附表1 ) 。储层裂缝普遍发育，加大了储层非均质性，孔隙度均值在 l o 之1 1 ，空气渗透率均值在l 1 9 2 1 0 。i x m 2 之间，多数属中低孔、中低 渗油藏，储层非均质严重，注水开发油阳单层突进及平面矛盾普遍存在。 2 2 2 储层以中低孔隙度、中低渗透为主 试采二厂各油藏孔隙度大于2 0 的为阂中阜三段、韦5 断块、西l 断 块阜二段( e i f 3 。2 6 ) 、黄珏油田垛一段、南湖油田和卞东油田阜二段( e l f 2 3 “) ， 均为目前非主力油田；孔隙度在1 8 2 0 的油田主要有石港戴一段、闵中阜 三段( e i f l 。3 ) 、庄2 断块、韦2 断块、高7 断块、西1 块和卞东阜二段( e 1 f 2 ”) ； 7 l 隙度小于1 8 的单元主要为杨家坝油田阜、二段、高6 断块阜一二段、 卞东油田阜二段( e l f 2 m - e l f 2 1 ) 。由此可看出，试采二厂油阳以中低孔隙度 为主。 按原中石油总公司划分标准，渗透率小于5 0 1 t m 2 的油田为低渗油田， 渗透率小于1 0 v m 2 的划为特低渗油田。照此划分，试采二厂渗透率小于 5 0 i _ t m 2 的油田占多数。岩芯分析空气渗透率小于5 0 岬2 的油田和单元有阀 中阜二段( e l f 3 “3 ，e i g “6 ) 、杨家坝油田、庄2 断块阜一段( e 1 f “，e 1 f 2 3 ) 韦2 断块e l f 2 3 ，e l 一1 ，e 1 f 1 4 、崔庄油田砂岩、西1 块阜二段、高6 断块阜 一段( e l f l l ) 、阜二段、黄珏油田戴一段、卞东油田；渗透率5 0 1 0 0 9 m 2 的有卞东油田( e i f 2 3 。7 ) 、高6 断块( e l f l 2 ) 、崔庄油田灰岩，西1 断块阜 三段、高7 断块灰岩、庄2 断块阜一段( e l f l 2 ) 、杨家坝油田( e l f 2 3 ，e l 如 3 - - 4 ，e 1 f 2 ”5 ) ；渗透率大于1 0 0 肛r n 2 的油田和单元有卞东( e i f 2 3 “层) 、南 湖油阳、黄珏油田垛一段、戴二段、西1 断块阜二段( e 1 f 2 3 ，e l f ：”5 ， e l 厶”6 ) ；韦5 断块、高7 断块砂岩、阂中的阜三段( e j 6 1 ，e l f 32 。) 。 l i 油大学( 华东) 硕士论文 第2 章我厂污水处理现状 属中高渗透的油田和单元目前占全厂产量比例很低，而占全厂产量的大多 数是靠低、特低渗透油田的生产。 2 2 3 孔隙喉道小，以细喉为主 从全厂各油田单元的孔隙喉道参数看( 见附表2 ) ，达到中喉以上的 有黄珏油田垛一段、戴二段，南湖油田、西一断块阜二段、闵中油田阜三 段，次之为高6 断块阜宁组、高7 断块阜宁组，韦2 断块阜一段、庄2 断 块及杨家坝油田阜二段部分小层，崔庄、卞东等油田喉道半径均小于1 o i n 。 具细喉特征的储层在注水后贾敏效应较为突出，注采过程中固体颗粒进入 易造成永久性堵塞。以细喉为特征的储层毛管迂回度相应较大，流动阻力 大。 2 2 4 储层敏感性普遍存在，对开采有一定影响 试采二厂各油田储层胶结物以泥岩为主，部分钙质含量较高。储层中 存在的泥质胶结物以片状矿物为主，在注水过程中易从颗粒碎屑表面剥离 脱落并随流动迁移。当片状矿物迁移至喉道处时，其粒径大于喉道半径时 则堵塞喉道。从各油田( 单元) 看，闵中阜三段泥质含量较高，三大主力 油田较低。但从胶结物中伊蒙混层的百分含量看，码头庄油田、韦2 断块、 西1 断块均较高。从储层敏感性统计表中可看出，该厂主要油田对酸敏较 弱；阂中阜三段、杨家坝油田阜二段、高7 块及西l 断块为中强速度敏， 其余油用为无一弱速度敏；除杨家坝油田阜二段外，其余各油田( 单元) 均具中一强盐敏特征：该厂各油田均具水敏特征，尤其是韦2 断块、闵2 4 断块、西1 断块、南湖油田阜二段、闵中阜三段f e l f 3 1 5 层) 均为强水敏， 其中阂2 4 1 断块的水敏指数达o 9 4 2 。低渗透储层的敏感性决定了对注入水 的要求尤为严格( 见附表3 、4 ) 。 总体来说，试采二厂油藏具体可分为以f 几类； i i 油人学( 华东) 硕士论文第2 章我厂污水处理现状 火山岩油藏：主要是阂桥油田e l f l 口地质特征是裂缝系统发育。 浅层稠油藏：主要是韦5 、韦8 断块 复杂小断块( 岩性) 油藏：主要是黄珏、马家嘴油田。地质特征是构 造复杂，断块破碎。 裂缝性砂岩油减：主要是杨家坝e i f l 3 和卞东油田，主要地质特征是 储层地渗、裂缝发育。 低渗、特低渗油藏：韦9 、韦1 l 、杨家坝e l f 2 3 崔庄、韦6 等油田和 区块，主要地质特征是低渗、特低渗。 2 3 油田区块污水的主要特性及分类 油田污水处理的目的是去除水中的油、悬浮物以及其它有碍注水、 易造成注水系统腐蚀、结垢的不利成分。各油田或区块的水质成分复杂、 差异较大，处理后回注水的水质要求也不一样，因此在研究处理工艺之前 首相应分析和掌握污水的主要特性和储层的主要物性和要求为此我们对 全厂所有油井的产出污水进行了水性分析和分类。 分析和掌握污水的特性，是污水处理工艺方案的制定、处理工艺流程 的设计和处理设备的研究与应用的基础。 试采二厂油田采出污水主要有以下几种类型：n a h c 0 3 、c a c l2 、 n a 2 s 0 4 、m g c l 2 几大类，具体的离子含量差异很大，其中m 9 2 + 离子的含量 一般在2 0 m g l 左右，最小为o m g 1 ，最高达3 2 5 1 m g l ( 崔9 3 和崔9 - 4 的 m g ”含量分别为1 7 4 7 m g 1 和3 2 5 1 m g 1 ，为全厂最高) ，c a 2 + 离子的含量差 别也很大，含量在0 - 1 0 0 m g l 的占7 5 ，最高达3 0 4 0 m g l ，其中韦2 - 2 5 在 1 8 9 2 m 鲋，c l 离子的含量差别也很大，低的只有2 0 m g l 左右，例如西2 为 7 , 0 m g l ，韦5 一1 7 、5 一1 3 为8 。7 r a g 1 ，黄5 9 为2 0 m g 1 ，大多数井的c l 。离子 含量在1 0 0 0 一1 0 0 0 0 m g l ，最高的达到3 1 9 0 5 m g i ，其中韦2 - 2 5 f f s 至l j 2 4 2 8 4 m g 1 。 石油大学( 华东) 硕士论文第2 章我厂污水处理现状 n a k + 离子含量差别也很大，最低的在4 0 m g l 左右，最高的达1 6 0 5 2 m g i ， 其中阂3 3 井为1 1 m g 1 ，庄2 块普遍在 0 0 0 0 m g l 以上庄2 - 3 达到1 6 3 7 0 m g 1 ， 为全厂最高。污水的矿化度差别也很大，低的在1 0 0 0 m g 1 以下，高6 1 0 、 7 + 8 分别为3 2 2 m g 1 和5 5 3 m g 1 ，矿化度超过1 0 0 0 0 m g 1 的占6 0 ，最高的 为5 6 9 9 6 m g 1 ，其中庄2 断块矿化度最高，普遍大于4 0 0 0 0 m g l 。此外，s 0 4 。、 h c 0 3 、c 0 3 2 含量的差别也很大其含量范围分别为0 - 6 4 4 7 m g 1 、 0 - 5 9 0 7 m g 1 、0 - 1 4 8 3 m g 1 ，且分布极不均匀。 通过以上单井的产出污水的分析，可以看出，试采二厂产出污水水性 多样，差别很大，现场实施注水开发时，又往往有两个或两个以上的区块 的产出水混合进同一污水处理系统，其不同类型的污水又相互反应，污水 的性质也相应发生改变，这也要求我们的污水处理工艺也应该是多种多样， 以适应不同的水质处理需求。 2 4 油田污水处理地面工艺流程 经过多年的努力，试采二厂目前已初步形成了相对完整的污水处理系 统，并在黄珏、杨家坝、崔庄、范庄等油田实行了污水注水开发。特别是 九五以来，面对油田开发后期的高含水和复杂小断块低渗透油减的特点， 不断加强科技攻关工作，积极引进国内外先进成熟的污水处理工艺技术， 进一步改进和完善了污水处理技术和工艺，使试采二厂污水处理水平较以 往有所突破。 经过几年的研究和发展，我们在处理系统中应用多种不同的处理工 艺，积累了丰富的经验和技术。在除油工艺中，主要应用有沉降罐分离、 立式重力除油、旋流分离除油、合一除油、斜板隔油等处理工艺。在过滤 系统中，我们主要应用有压力滤罐、双滤料过滤罐和磁过滤、p e b 精滤等 工艺。在滤料的选择上我们先后采用过石英砂、陶粒、磁铁矿、无烟煤、 6 f i 油火学( 华东) 硕士论文第2 章我厂污水处理现状 核桃壳、陶瓷烧结滤料等。 2 5 污水处理系统存在的问题 由于试采二厂污水处理技术落后，设备老化，严重影响了污水水质的 提高，制约了试采二厂注水开发效果。具体表现在咀下几个方面： 2 5 1 日趋严重的污水过剩问题 目前全厂每天产污水2 2 8 0m 3 左右，经黄珏、崔庄、杨家坝、范庄四 大污水处理系统处理后在黄珏、崔庄、杨家坝( 东) 、阂3 5 、闵2 4 、卞1 3 、 范庄油田集中回注，而以上油田的同污水回注量只有1 6 1 0r 1 3 3 左右，每天过 剩污水6 7 0m 3 左右。具体情况如下： 崔庄联合站日产含油污水4 7 0m 3 左右，崔庄油田r 注污水2 6 0m 3 左 右，有5 口污水回注井，回注压力均在1 9 m p a 以上，日回注能力只有1 1 0m 3 ， 同过剩污水1 0 0m 3 。因此，崔庄联合站面临着严重的污水过剩问题。 黄四联合站每天进站污水为7 0 0m 3 左右，实际注水为2 4 0m 3 左右，每 天污水过剩在4 6 0r n 3 左右，现过剩污水主要由黄4 7 井回注，目前回注压力 己达1 2 5 m p a 。 杨家坝联合站目前日产污水8 0 0 m 3 左右，注水井日配注5 1 0r n 3 左右， 剩余污水全部回注到污水回注井，目前没有污水过剩现象。 随着油田的不断开发，含水将进一步上升，崔庄、黄四、杨家坝都很 快会面临污水过剩问题。i n 【 l 建议将污水处理合格后，在高集、闵2 0 、马 5 、赤岸等油田进行回注，彻底解决污水过剩问题。 2 5 2 污水水处理工艺落后，注入水质严重不达标 从2 0 0 1 2 0 0 2 年水质监测的数据来看，范庄、崔庄、黄四、杨家坝四 大污水处理系统，处理后水质均达不到中低渗注入水水质标准，污水处理 4 i 油大学( 华东) 硕士论文第2 章我厂污水处理现状 系统存在的主要问题有咀下几方面： 三相分离器出口水中含油浓度不稳定，常因控制油中含水率导致出 口水中含油严重超标，有时甚至有严重跑油现象，结果导致滤罐中的滤料 被严重污染，制约了二级滤罐的过滤性能的正常发挥。 现有处理系统流程中未设计清除污泥流程，进入系统的含油污水中 的悬浮物长期淤积并在系统内恶性循环。对系统整体处理效果影响最大的 是滤罐，大量的悬浮物、含油污泥在滤罐内被拦截，致使滤罐反洗难度大、 反洗不彻底，同积月累导致滤罐中的滤料层板结，滤罐失效。 现有处理系统运行操作多数为手动，且设备老化、自动化程度低， 劳动强度高，管理难度大。 污水水体性质没有完全分析清楚，水处理药剂和水处理工艺流程选 配不当，性能不能满足要求，制约了污水处理的效果。 2 5 t 3 污水水质的不达标，严重制约了注水开发工作 近井地带污染严重，注水压力上升快。造成注不够甚至注不进的现 象。 注入水水质差，影响分层注水与测试工艺的实施。由于污水水质的 长期不达标，井筒内污油杂质较多，使投捞测试仪器在下放或上提过程中 经常遇阻遇皋，严重影响了投捞测试成功率，同时也影响着投捞测试工作 进度。 由于污水水质不达标，造成后端系统腐蚀严重，特别是对注水罐的 腐蚀。 总之，污水处理的关键问题是处理后水质不达标，要想解决这一难题 就必需提高和改进污水处理工艺和现场管理水平。 打油大学( 华东) 硕士论文第3 章污水处理系统改造实验t ! 窭 第3 章污水处理系统改造实验研究 3 1 注入水的水质标准与要求 由于不同区块的储层性质不同，因而对注入水的要求也不同，对污水 处理工艺的要求也是差别很大。所以，在污水处理制定工艺和技术的前提， 是要制定相应的水质标准与要求。 3 1 1 注入水水质的基本要求 水质稳定，与油层水相混不产生沉淀；水注入油层后，不使粘土 矿物产生水化膨胀或悬浊；水中不应携带可见悬浮物，以防堵塞注水井 渗滤端面及渗流孔道：对注水设施腐蚀性小；当采用两种水源进行混 合注水时，应首先进行室内试验以证实两种水的配伍性较好，对油层无 破坏。 3 1 2 注入水水质标准的确定 世界上不少国家都进行了以保护油层免受损害为目的的注入水水质 标准的研究，但各石油公司所制定的注入水水质标准不尽相同，它们是根 据不同情况通过岩心堵塞试验和滤膜技术等制定出适合不同注入层的水质 指标。但其主要水质指标趋子接近，多数公司认为水中悬浮固体含量和颗 粒粒径为注入水水质的主要指标。美国多数石油公司认为，低渗透油田注 入水悬浮固体含量应小于01 m g ，l ，颗粒粒径小于平均孔喉直径的l lo ； 加拿大低渗透油田注入水水质的主要指标同美国完全相同：沙特阿拉伯加 瓦尔油田要求回注低渗透油层的水中悬浮固体含量小于o 2 m g l ，颗粒粒 径小于4um ；前苏联要求注入水中含油量小于o 5 m g l ，悬浮固体含量小 于1 m g l ，颗粒粒径小于1 0 um ：阿联酋要求回注低渗透油层的水中悬 浮物固体含量小于0 2 r n g l ，颗粒粒径小于2hm ：中国石油天然气总公司 9 行油大学( 华东) 硕士论文 第3 章污水处理系统改造实验研究 _-_-_-_-_-_-_h_-_一 在对各油田大量研究工作的基础上于1 9 8 8 年制定并于1 9 9 5 年重新颁布了 中华人民共和国石油天然气行业标准碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分 析方法( s y t 5 329 - 9 4 ) ，注水水质推荐指标见表1 。在该标准中注入层渗 透率小于o 1 姻f 时要求注入水水质为精细处理后的水，即水质达到碎 屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法中a 级指标。 表1 水质主要控制指标 注入层平均 空气渗透率 o 6 um 标准分级。 a 1a 2a 3b lb 2b 3c 1c 2c 3 悬浮闯 小于小于小于小于小于小于小于小于小于 体含量 m g l 1 02 03 03 04 05 05 070】0 o 悬浮物 颗粒直小丁i小丁小丁小于小r小丁小丁小丁小丁 径中值 1 o1 52 02 02 53 o3 o3 540 um 控含油鼙小于小丁-小丁小丁小于小于小丁小丁小丁 m g l 506 08 08 01 01 51 52 03 0 制平均腐 蚀率 o 、0 7 6 指m m 正 点腐蚀a 1 ，b l ，c 】级：试片各面都无点腐蚀 标a 2 ，b 2 ，c 2 级：试片有轻微点蚀 a 3 。b 3 ，c 3 级：试片有明显点蚀 s b r 菌 0 小丁小丁o小于小j ：o小丁小丁 个m l1 02 51 02 51 02 5 铁细菌 n x l 0 2n 1 0 n l o 4 个m l 腐生苗 n x l 0 。n 1 0 3n 1 0 个? m l 十：l n 1 0 结合以上情况，根据我厂实际情况，我们将重点研究工作放在满足低 1 0 i 油人学( 华东) 硕七论文第3 章污水处理系统改造实验研究 渗透油裁注水要求，从附表1 可以看出，我厂大多油e 日储层空气渗透率小 于o 1 “m 2 ，考虑污水处理站建站时间较早，污水处理改造难度大，我们执 行a 2 标准。所确定的污水处理指标为：含油 6 c m g l 、悬浮物 k m g a i s i f e 与b 。 在这些元素中，性质相似的浓度相关的程度高，如c a m g 相关系 数达o 9 9 2 、c a k 达o 8 7 6 、m g - - k 达o 8 1 3 、b a l 达o 8 7 4 ( 以上为同 族或邻族元素) ；而元素性质差异的则浓度间相关不明显，如c a f e 为 0 6 0 7 、c a s i 为o 5 2 3 ；对于那些性质不同的元素浓度间则呈负相关，如b - - c a 的相关系数为一o 6 0 9 、a i - - f e 为一o 7 0 8 、a i k 为o 3 4 5 ( 非同族或 主族与副族) 。这也说明地下土壤中，某些元素是共生的、而另一些之间 则是彼此消长的。 3 3 颗粒物沉降速度与污水处理效果研究 3 3 1 从z e t a 电位考虑 根据以上结果与分析，不难发现采油废水中含有大量颗粒物，含量约 在千分之一，其分布以细颗粒为主，尤其是采用目前的沉降罐，仅能除去 部分粒径较大的颗粒物，从双电层电位来看，颗粒物表面存在z e t a 电位约 为一1 7 m v ，虽不是很高，但足以阻碍细颗粒互相靠拢、形成聚积。经过投 放絮凝剂降低了z e t a 电位，但仍有一1 0 m v 小颗粒仍难以聚积。在未新加 絮凝剂入废水系统时，一般沉降由聚集引起，而颗粒欲聚集必须克服其表 面所带电荷的排斥作用。当颗粒较大时，由于质量与表面电荷的比也大， 其电荷相对密度较稀，排斥力也较小，所以易于聚集而沉降；当颗粒较小 时，其质量与表面电荷的比较低，因之表面电荷密度大，有足够的排斥力， 阻止凝聚现象发生。这就是目前采油废水经沉降后仅能去除部分大颗粒， 而小颗粒几乎不沉降的原因。 3 3 2 从颗粒重力沉降考虑 在严瑞碹主编的水处理剂应用手册中，明确指出，自然沉降法只 能适用与粒径大于l m 以上颗粒物，而在颗粒物分布的讨论中我们知道采 油废水的颗粒物中值往往在2 p m 左右，这说明有很大一部分的颗粒物粒径 低于1 “m ，而且即使 l g m ，在1 0 9 m 以内自然沉降也是相当困难的。运用 f 瑚人学( 华东) 硕十论文第3 章污冬墼理墨丝堕堕壅丝堕壅 沉降公式也可计算出不同颗粒的沉降速度。 据传统的水体中微颗粒的沉降速度与微粒的粒径公式，我们可以进行 尝试微粒的沉降速率v ，： 一曼! ：二盟型： 2 1 8 “ 式中2 为重力加速度，为9 8 0 c m s 2 ；p 。为颗粒物的密度，在这罩作为 粘土取2 6 5 9 c m 3 ：p 为液体密度，在这里取1 o o g c m 3 ：为动力粘度，在 5 0 。c 时取o o l p a s ；d 为颗粒物粒径，这里取1 o 肛m 。则 。：塑! ! ! ：! ! 二! ：! ! 丛! ! ! ! 二 1 1 8 0 0 1 = 8 9 8 3x10 c m s = o8 9 8 i - t m s 如以两天为废水在沉降罐中的停留时间，则i p m 粒径的颗粒物自然沉 降距离为： s = v t x t = o 8 9 8 x 6 0 6 0 x 4 8 = 1 5 5 2 2 v r a = 1 5 r a m 这个距离远不能满足沉降要求，因水流本身在向下运动，粗略估计如 果颗粒物在两天内的自然沉降距离能够达到1 5 m ，则可基本到达沉降区， 而不被水流带走。因此可以推算，颗粒物的粒径应为l o m ，即粒径小于 1 0 p m 的颗粒物在停留时间为2 天的沉降条件下，不能利用自然沉降去除， 另外，由于水体是流动的，对沉降有扰动作用，还会降低沉降效果。 3 4 化学药剂的筛选与研究 我们知道粒度在1 0 0 pm 以上的悬浮液可以采用沉淀或过滤处理，而 粒度在1um 1 0 0 1 tm 间的部分悬浮液和胶体溶液可采用化学混凝处理。混 凝处理就是在污水中预先投加化学药剂来破坏胶体的稳定性，使污水中的 胶体和细小悬浮物聚集成可分离的絮凝体，再加以分离的过程。 要合理做好混凝工作，我们首先要了解胶体的性质。胶体的性质一般 包括有光学性质、力学性质、表面性能和动电现象四种，由力学性质可以 看出，由于含油污水中的胶体的布朗运动，胶体颗粒作一刻不停的不规则 l ， 石油大学( 华尔) 硕士论文第3 章污水处理系统改造实验研究 运动，这也是胶体颗粒不能自然沉淀的原因，此外，通过其表面性能来说， 由于胶体颗粒微小，故其比表面积大，具有极大的表面自由能，从而使胶 体具有强烈的吸附能力和水化作用。 胶体的稳定是由于同类胶体微粒的电性相同，互相排斥，其次是带电 荷的胶粒和反离子都能与周围的水分子发生反应，形成一层水化壳，阻碍 各胶体的聚合。 胶体因为电位降低或消除，失去稳定性的过程称为脱稳，脱稳的胶粒 互相聚集成较大的颗粒过程称为凝聚，未脱稳的胶粒聚集形成大颗粒的过 程称絮凝，而混凝则包括了凝聚和絮凝两种过程。 在同常生产管理中，对药剂概念容易产生混淆。习惯上人们把低分子 的电解质称为凝聚剂，而将高分子的药剂称为絮凝剂。将辅助类药剂称为 助凝剂。 由于油田的采出污水中含有乳化油、大量的细菌和较高的矿化度，因 而对处理用的混凝剂不但要有良好的絮凝能力，而且要有很好的破乳、杀 菌和除油能力。采油污水对混凝剂的选择性非常高，针对种种情况，2 0 0 2 年我们开展了污水处理用无机和有机混凝剂的研究与筛选工作。 3 4 1 无机混凝剂类： 目前应用最广泛的是铁系和铝系的金属赫，可分为普通铁、铝盐和碱 化聚合豁。现场我们筛选应用了两种无机混凝剂： 硫酸亚铁f e s 0 4 7 h 2 0 纯度为9 5 ，f e ( o h ) 4 含量为5 0 ，其中离解 出的f e ”只能生成最简单的单核洛合物，处理后水中带色。 聚合氯化铝 a l 2 ( o h ) 。c l 6 。1 m 其作为高分子混凝剂是6 0 年代日本 首先进入使用的，继此之后日本又研制了聚合硫酸铝及二在者的混合物， 目自“f 在推广中。现场使用中，我们发现该混凝剂具有如下优点：应用 油大学( 华尔) 硕士论文 第3 章污水处理系统改造实验研究 范围广，适用p h 在5 - 9 之间。易快速形成较大的矾花。水温低时，仍 可保持稳定的效果。 3 4 2 有机高分子类混凝剂： 主要分为天然和人工两种，一般为链状结构，聚合度约为1 0 0 0 5 0 0 0 ， 溶于水中，将生成大量的线型高分子。其作用主要表现在两个方面，由 于氢键结合、静电结合、范得华引力等作用对胶粒的作用。线性高分子 在溶液中的吸附架桥作用。我们在现场应用的是水解聚丙烯酰胺( p h p ) 从现场实验情况来看，无机类混凝剂具有价廉、易溶、絮凝能力强、 沉降速度块的优点，但其絮体体积大、性能受酸碱影响大，不具有破乳和 杀菌的能力。有机类的混凝剂具有好的絮凝能力，沉降速度快，絮体体积 小，不受酸碱性的影响等优点，同时，阳离子化的聚丙烯酰胺( c p a m ) 和 丙烯酰胺类的阳离子共聚物具有一定的破乳和杀菌能力，此外还有缓蚀作 用。因此生产中常常将两类混凝剂一起使用。 目前，油田污水处理用的混凝剂主要向有机类发展，重点是除了有絮 凝能力外，还要具备很好的破乳、脱油、杀菌能力，向一剂多用、高效、 低成本的聚合物方向发展。 欲使小颗粒沉降就必须向废水系统中加入絮凝剂，降低表面电荷，最 好是使颗粒物的表面电荷接近于零。目前，常用的絮凝剂主要是一类多价 态的无机聚合物，其阳离子可与颗粒物表面的电荷作用，使其表面电荷近 于零。所以，应该说无机聚合絮凝剂是适用于采油废水的。 另外，絮凝剂的种类、用量、水流的速度可能都会影响沉降速率与效 率。根据本课题的研究，水质不同( 水中颗粒物浓度、油含量等) 需要的 絮凝剂种类与用量可能大不一样。本课题于2 0 0 3 年4 月下旬研究了不同絮 凝剂对采油废水的絮凝效果与沉降效