油田污水处理技术及工艺

1、各位同事朋友大 家 好油田污水处理技术与工艺贺建庆一、含油污水的性质二、国内外采用的污水处理技术 三、国内外采用的污水处理工艺四、污水处理应达到的水质指标五、展望六、水处理药剂与作用原理油田污水处理技术及工艺 油田污水来源于在油气生产过程中所产出的地层伴生水。为获得合格的油、气产品，需将伴生水与油气进行分离，分离后的伴生水中，含有一定量的原油及其他杂质，这些分离出来的伴生水称之为含油污水。一、含油污水的性质p5 含油污水经过处理后，要作为油田回注水、人工举升井动力液等。处理含油污水的目的是要求回注水达到相应的回注标准，同时应充分考虑防止系统内腐蚀。一、含油污水的性质含油污水处理的目的及优点污水

2、回注的优点：污水中含表面活性物质，能提高洗油能力；高矿化度污水回注后，不会使粘土颗粒膨胀而降低渗透率；污水回注保护了环境，提高了水的利用率。污水回注应注意的问题：水质要达标！一、含油污水的性质 (1) 含油污水的物理性质 含油污水通常带色，浑浊不清，矿化度高，有硫化氢、汽油等特殊气味，密度多大于1000Kg/m3 ，粘度大于1 mPa S，导电性强。 一、含油污水的性质 (2) 含油污水的化学成分 含油污水化学成分复杂，所含离子、元素种类甚多，其中常见的离子为： 阳离子：Na+、K+、Ca2+、Mg2+、H+、Fe2+、Fe3+等。 阴离子：Cl-、SO42-、CO32-、HCO3- 。 其中

3、常以Na+、（K+）、Ca2+、Mg2+及Cl-、SO42-、CO32-、（HCO3-）几组离子为主。一、含油污水的性质 (3) 含油污水的类型 要了解含油污水的性质，只有对含油污水中离子含量有定量的了解，才能从本质上认识含油污水的性质。按水中几组离子的当量比例来划分水质，可分为以下四种类型： 一、含油污水的性质 (3) 含油污水的类型 硫酸钠（ NaSO4）水型： 当Na+ / Cl- 1，用（ Na + - Cl- ）/ SO42- 比值来定水型 ，当（ Na + - Cl- ）/ SO42- 1时， （ Na + - Cl- ） SO42- ， Na+ 和Cl- 化合后多余的Na+ 将与

4、SO42-化合，生成NaSO4水型。一、含油污水的性质 (3) 含油污水的类型 碳酸氢钠（ NaHCO3 ）水型： 当Na+ / Cl- 1，（ Na + - Cl- ）/ SO42- 1 ，生成NaHCO3水型。一、含油污水的性质 (3) 含油污水的类型 氯化镁（ MgCl2）水型： 当Na+ / Cl- 1，（ Cl- - Na + ）/Mg 2+ 1 。一、含油污水的性质 (3) 含油污水的类型 氯化钙（Ca Cl2）水型： 当Na+ / Cl- 1，（ Cl- - Na + ）/ Mg 2+ 1 时，则（ Cl- - Na + ） Mg 2+ ，形成CaCl2水型。一、含油污水的性质

5、(4) pH值 含油污水的pH值是判断腐蚀与结垢趋势的重要因素之一，一般的说，水的pH值越高，结垢的趋势就越大；若水的pH值较低，则结垢的趋势减小。一、含油污水的性质 (5) 悬浮固体含量（TSS) 在已知体积的油田含油污水中，用薄膜过滤仪过滤出来的固体数量是估计水的结垢堵塞趋势的一个重要依据。一、含油污水的性质膜滤系数（ MF ）是在一定的滤膜直径、平均孔径、过滤压力和过滤水体积的条件下，水通过滤膜所需时间的函数。 在SY/T5329-94标准规定的条件下，使1000 ml水通过滤膜所需的时间为MF值，用下式计算:MF=1000/20t;式中 t过滤1000 ml 水样所需时间，min; M

6、F膜滤系数，无量纲。相同条件下测定水的值，若MF值降低说明水质变差了。 含油污水中的杂质 悬浮固体：粒径为110m。 胶体：粒径为1.0*10-31 m。 溶解物质：粒径小于1.0*10-3 m。 油：粒径小于1.0*10-3 m大于100 m。一、含油污水的性质 按污水处理的观点，细小杂质分为四类： 含油污水中的杂质 阳离子组分：钙、镁、铁、钡、锶等。 阴离子组分：氯离子、碳酸根和碳酸氢根、硫酸根。 一、含油污水的性质 从腐蚀与堵塞的观点，杂质分为两类： (6) 浊度 浊度是水的“浑浊”的一个量度，浊度高意味着水是不“清洁”的，含有较多的悬浮固体。一、含油污水的性质 (7) 温度 温度将影响

7、水的结垢趋势，水的pH值以及各有关气体在水中的溶解度。 (8) 相对密度 由于水中含有溶解的杂质，一般含油污水的相对密度均大于1.0。一、含油污水的性质 (9) 溶解氧 溶解氧对含油污水的腐蚀性和堵塞都有明显的影响。它是很强的氧化剂，它易使二价铁离子氧化成三价铁离子，从而形成沉淀。 (10) 硫化物 油田含油污水中的硫化物（主要是H2S）可能是自然存在水中的，也有可能是由于水中存在硫酸盐还原菌(SRB)产生的。H2S与铁反应则生成腐蚀产物黑色的硫化亚铁。一、含油污水的性质硫酸盐还原菌（SRB） 一、含油污水的性质j189 (11) 细菌总数 由于细菌的存在，即可能引起腐蚀，又可能引起堵塞。铁细

8、菌 腐生菌（TGB) (12) 含油量 水中含油将会降低注水效率，它能在油层中产生“乳化块”，它可以作为一些固体的极好粘合剂，从而增加了它们的堵塞效果。一、含油污水的性质 含油污水中油的存在方式和性质 从含油污水处理角度出发，按污水中的油珠颗粒直径划分为四种。一、含油污水的性质浮油：分散油：乳化油：溶解油： (13) 生化需氧量（BOD)一、含油污水的性质 (14) 化学需氧量（COD)污水杂质引发的问题 1、腐蚀。 2、结垢。 影响腐蚀的因素1、溶解气体。2、水的导电性。3、PH值。4、温度。5、压力。6、水流速度。7、金属的组成。垢形成的机理 1、结晶机理。 2、沉积机理。 垢的种类 1、

9、碳酸盐类水垢： 碳酸钙 CaCO3 2、硫酸盐类水垢： 硫酸钙（石膏） CaSO42H2O 无水石膏 CaSO4 硫酸钡 BaSO4 垢的种类 3、铁化合物： 碳酸亚铁 FeCO3 硫化亚铁 FeS 氢氧化亚铁 Fe(OH)2 氢氧化铁 Fe(OH)3 氧化铁 FeO3垢的生成与影响因素 碳酸钙水垢 Ca 2+CO32- = CaCO3 Ca 2+2HCO3- = CaCO3+CO2 +H2O 影响因素：1、二氧化碳 3、温度2、pH值 4、盐量垢的生成与影响因素 硫酸钙水垢 Ca 2+SO42- = CaSO4 影响因素：1、温度2、盐量垢的生成与影响因素 铁化合物 防垢的方法 1、控制pH

10、值。 2、去除溶解气体。 3、防止不相溶的水混合。 污水处理装置的防垢 1、化学方法。 2、沉降过滤法。 3、磁化方法。 4、静电方法。 5、杀菌法。一、含油污水的性质 油田污水处理的目的是去除水中的油、悬浮物、添加剂以及其它有碍注水、易造成注水系统腐蚀、结垢的不利成分。所采用的技术包括重力分离、粗粒化、浮选法、过滤、膜分离以及生物法等十几种方法。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，因此处理工艺应有所选择。 一、含油污水的性质二、国内外采用的污水处理技术 三、国内外采用的污水处理工艺四、污水处理应达到的水质指标五、展望六、水处理药剂与作用原理油田污水处理技术及

11、工艺二、国内外采用的污水处理技术 一、物理法 技术分类 物理法 1-1：重力分离技术二、国内外采用的污水处理技术 物理法 1-2：离心分离技术二、国内外采用的污水处理技术 物理法 1-3：粗粒化法二、国内外采用的污水处理技术 物理法二、国内外采用的污水处理技术 1-4：过滤法物理法二、国内外采用的污水处理技术 1-5：膜分离技术二、国内外采用的污水处理技术 二、化学法 技术分类 化学法 2-1：混凝沉淀法二、国内外采用的污水处理技术 化学法 2-2：化学氧化法二、国内外采用的污水处理技术 二、国内外采用的污水处理技术 三、物理化学法 技术分类 三、物理化学法 物理化学法 3-1：气浮法二、国内

12、外采用的污水处理技术 物理化学法 3-2：吸附法二、国内外采用的污水处理技术 二、国内外采用的污水处理技术 四、生物法 技术分类 四、生物法 二、国内外采用的污水处理技术 五、电磁法 五、电磁法 五、其他方法 二、国内外采用的污水处理技术 综上所述，含油废水处理方法较多，各有见油田污水主要处理方法效果比较表 二、国内外采用的污水处理技术 方法名称适用范围去除粒径/m主要优缺点重力分离法浮油及分散油60效果稳定，运行费用低，处理量大；占地面积大粗粒化法分散油及乳化油10设备小，操作简便；易堵，有表面活性剂时效果差过滤法分散油及乳化油10水质好，设备投资少，无浮渣；滤床要反复冲洗吸附法溶解油10水

13、质好，设备占地少；投资高，吸附剂再生困难浮选法乳化油、分散油10效果好，工艺成熟；占地大，药剂用量大，有浮渣膜分离法乳化油及溶解油10效果好；占地大，药剂用量大，污泥难处理电解法乳化油10效率高；耗电量大，装置复杂，有氢气产生，易爆超声波法分散油及乳化油10分离效果好；装置价格高，难于大规模处理生物法溶解油10处理效果好，无二次污染，费用低；占地大一、含油污水的性质二、国内外采用的污水处理技术 三、国内外采用的污水处理工艺四、污水处理应达到的水质指标 五、展望 六、水处理药剂与作用原理油田污水处理技术及工艺 油田污水成分比较复杂，油分含量及油在水中存在形式也不相同，且多数情况下常与其他废水相混

14、合，因此单一方法处理往往效果不佳。同时，因各种力法都有其局限性，在实际应用中通常是两三种方法联合使用，使出水水质达到排放或回注标准。另外，各油田的生产方式、环境要求以及处理水的用途的不同，使油田污水处理工艺差别较大。三、国内外采用的污水处理工艺 一、三段污水处理流程 三段污水处理流程主要是指自然除油-混凝除油-压力过滤。目前在国内各油田普遍采用。三、国内外采用的污水处理工艺 工艺分类 三段污水处理流程含油污水处理工艺 S51重力除油罐含油污水处理工艺 三段污水处理流程含油污水处理工艺 S51混凝除油罐含油污水处理工艺 三段污水处理流程含油污水处理工艺 S51压力过滤罐生产进口生产出口滤料生产进

15、口滤料生产出口生产进口滤料生产出口生产进口滤料生产出口生产进口滤料生产进口生产出口滤料生产进口压力过滤罐滤料反洗进口反洗出口三段污水处理流程含油污水处理工艺 S51 三段污水处理流程的优点是污水处理效果好，适应性强，当联合站输送的含油污水水质及水量变化大时，也能适应。 三段污水处理流程的缺点是流程复杂，设备和构筑物投资大。含油污水处理工艺 三段污水处理流程二、二段污水处理流程 三、国内外采用的污水处理工艺 工艺分类 三、国内外采用的污水处理工艺 二段污水处理流程三、粗粒化混凝除油单阀滤罐过滤流程 三、国内外采用的污水处理工艺 工艺分类 粗粒化混凝除油单阀滤罐过滤流程三、国内外采用的污水处理工艺

16、 四、自流处理流程 当污水处理站和注水站合并建站时，可采用自流流程，省去净化罐及外输泵等环节。此流程可节省基建投资，占地面积和能源。三、国内外采用的污水处理工艺 五、自然除油粗粒化压力除油压力过滤流程 三、国内外采用的污水处理工艺 工艺分类 自然除油粗粒化压力除油压力过滤流程三、国内外采用的污水处理工艺 六、自然除油混凝除油浮选压力过滤精细过滤流程三、国内外采用的污水处理工艺 工艺分类 自然除油混凝除油浮选压力过滤精细过滤流程三、国内外采用的污水处理工艺 七、含油污水密闭流程 三、国内外采用的污水处理工艺 工艺分类 S219天然气密闭工艺流程图收油罐沉降罐缓冲罐加压泵滤罐净化罐外输泵分离器调压

17、阀过滤器水封罐余气放空来水天然气气源外输三、国内外采用的污水处理工艺 108八、压力密闭流程 压力密闭处理可以利用含油污水的水溶性烃类气体进行浮选除油，利用脱水器压力而不需加压泵加压，避免污油乳化，同时可减少油气损失，又因含油污水处于无氧状态，这样确保水质稳定、结垢少、腐蚀性小。三、国内外采用的污水处理工艺 工艺分类 一、含油污水的性质二、国内外采用的污水处理技术 三、国内外采用的污水处理工艺四、污水处理应达到的水质指标 五、展望 六、水处理药剂与作用原理油田污水处理技术及工艺水质要求： 1. 粘土膨胀 2. 机械杂质 3. 微粒运移 4. 细菌堵塞 5. 反应沉淀物 6. 原油1. 溶解氧2

18、. CO23. H2S4. 细菌1. 无机垢2. 有机垢注水引起的油层损害主要类型：堵塞、腐蚀、结垢。四、污水处理应达到的水质指标水质要求主要根据油藏孔隙结构和渗透性分级、流体物理化学性质以及水源水型有关。SY/T 5329-94 碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法起草单位：胜利石油管理局地质科学研究院被代替标准：SY 5329-88发布日期：1995-1-18实施日期：1995-7-1四、污水处理应达到的水质指标水质稳定，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；水中不得携带大量悬浮物，以防堵塞注水井渗滤端面及渗流孔道；对注水设备腐蚀性小；当一种水源不足，需要第二

19、种水源进行混合注水时，应首先进行室内实验，证实两种水的配伍性好，对油层无伤害才可注入。(1) 水质基本要求四、污水处理应达到的水质指标四、污水处理应达到的水质指标 推荐水质主要控制指标注入层平均空气渗透率，m20.10.10.60.6标准分级ABCA1A2A3B1B2B3C1C2C3控制指标悬浮固体浓度(mg/l)1233455710悬浮颗粒直径中值(um)11.5222333.54含油量(mg/L)56881015152030平均腐蚀速率(mm/a)0.076点腐蚀A1、B1、C1级：试片各部均无点蚀。 A2、B2、C2级：试片有轻微点蚀。 A3、B3、C3级：试片有明显点蚀。SRB菌含量(

20、个/ml)010250102501025铁细菌含量(个/ml)n102n103n104腐生菌含量(个/ml)n102n103n104 注： 1n10 碎屑岩油藏注水水质推荐标准SY/T-5329-94 (2) 辅助水质指标溶解氧含量；硫化氢、侵蚀性二氧化碳含量；铁离子含量；pH值。四、污水处理应达到的水质指标一、含油污水的性质二、国内外采用的污水处理技术 三、国内外采用的污水处理工艺四、污水处理应达到的水质指标 五、展望 六、水处理药剂与作用原理油田污水处理技术及工艺五、展望 随着全球范围水资源短缺的加剧，以及人们对环境污染认识的加深， 油田污水处理后回用已经越来越受到重视。近期的研究有如下趋

21、势：五、展望1.新型水处理药剂的研制和开发 混凝剂是油田采出水、钻井污水等处理中重要的药剂，研制混凝能力强、能够快速破乳、沉降速度快、絮凝体体积小、在碱性和中性条件下同样有效的新型混凝剂，是水处理药剂开发者致力的方向。五、展望 近年来，研制和应用原料来源广的聚合铝、铁、硅等混凝剂成为热点，无机高分子混凝剂的品种已经逐步形成系列；而在有机方面，有机混凝剂复合配方的筛选和高聚物枝接是研究的重点。五、展望2.先进设备的研制和新技术的应用 横向流含油污水除油器，光催化氧化技术，电絮凝技术等都取得了较好的效果。另外，微波能技术和超声波技术也都是今后研究的重点。五、展望3.生物处理技术 生物处理技术被认为

22、是未来最有前景的污水处理技术，一直是水处理工作者研究的重点和难点。特别是近年来，基因工程技术的长足发展，以质粒育种菌和基因工程菌为代表的高效降解菌种的特性研究和工程应用是今后污水生物处理技术的发展方向。五、展望4.膜分离技术的研究及推广 膜分离技术用于油田污水处理，目前尚处于工业性试验阶段，难以大规模工业应用的原因主要是膜的成本和膜污染问题。因此，今后的研究重点是：开发质优价廉的新材料膜；减少膜污染的方法；清洗方法的优化以及清洗剂的开发。五、展望5.开发工艺更为先进的复合反应器，提高处理效率，减少占地面积。 膜生物反应器工艺，作为膜分离技术和生物处理技术的结合体，集中了两种技术的优点，已经在一些工业废水处理中应用，但目前未见其应用于油田污水处理的报道。但就其自身特点而言，膜生物反应器应用于油田污水处理的趋势已经不可逆转。一、含油污水的性质二、国内外采用的污水处理技术 三、国内外采用的污水处理工艺四、污水处理应达到的水质指标 五、展望 六、水处理药剂与作用