油田污水处理技术及工艺

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1mPa·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)含油污水水的类型型硫酸钠（（NaSO4）水型：：当Na+/Cl-＞1，用（Na+-Cl-）/SO42-比值来定定水型，，当（（Na+-Cl-）/SO42-＜1时，（（Na+-Cl-）＜SO42-，Na+和Cl-化合后多余的的Na+将与SO42-化合，生成NaSO4水型。一、含油污水水的性质(3)含油污水的类类型碳酸氢钠（NaHCO3）水型：当Na+/Cl-＞1，（Na+-Cl-）/SO42-＞1，生成NaHCO3水型。一、含油污水水的性质(3)含油污水的类类型氯化镁（MgCl2）水型：当Na+/Cl-＜1，（Cl--Na+）/Mg2+＜1。一、含油污水水的性质(3)含油污水的类类型氯化钙（CaCl2）水型：当Na+/Cl-＜1，（Cl--Na+）/Mg2+＞1时，则（Cl--Na+）＞Mg2+，形成CaCl2水型。一、含油污水水的性质(4)pH值含油污水的pH值是判断腐蚀蚀与结垢趋势势的重要因素素之一，一般般的说，水的的pH值越高，结垢垢的趋势就越越大；若水的的pH值较低，则结结垢的趋势减减小。一、含油污水水的性质(5)悬浮固体含量量（TSS)在已知体积的的油田含油污污水中，用薄薄膜过滤仪过过滤出来的固固体数量是估估计水的结垢垢堵塞趋势的的一个重要依依据。一、含油污水水的性质膜滤系数（MF）是在一定的的滤膜直径、、平均孔径、、过滤压力和和过滤水体积积的条件下，，水通过滤膜膜所需时间的的函数。在SY/T5329-94标准规定的条条件下，使1000ml水通过滤膜所所需的时间为为MF值，用下式计计算:MF=1000/20t;式中t——过滤1000ml水样所需时间间，min;MF——膜滤系数，无无量纲。相同条件下测测定水的值，，若MF值降低说明水水质变差了。。含油污水中的的杂质悬浮固体：粒粒径为1~10μm。胶体：粒径为为1.0*10-3~1μm。溶解物质：粒粒径小于1.0*10-3μm。油：粒径小于于1.0*10-3μm~大于100μm。一、含油污水水的性质按污水处理的的观点，细小小杂质分为四四类：含油污水中的的杂质阳离子组分：：钙、镁、铁铁、钡、锶等等。阴离子组分：：氯离子、碳碳酸根和碳酸酸氢根、硫酸酸根。一、含油污水水的性质从腐蚀与堵塞塞的观点，杂杂质分为两类类：(6)浊度浊度是水的““浑浊”的一一个量度，浊浊度高意味着着水是不“清清洁”的，含含有较多的悬悬浮固体。一、含油污水水的性质(7)温度温度将影响水水的结垢趋势势，水的pH值以及各有关关气体在水中中的溶解度。。(8)相对密度由于水中含有有溶解的杂质质，一般含油油污水的相对对密度均大于于1.0。一、含油污水水的性质(9)溶解氧溶解氧对含油油污水的腐蚀蚀性和堵塞都都有明显的影影响。它是很很强的氧化剂剂，它易使二二价铁离子氧氧化成三价铁铁离子，从而而形成沉淀。。(10)硫化物油田含油污水水中的硫化物物（主要是H2S）可能是自然然存在水中的的，也有可能能是由于水中中存在硫酸盐盐还原菌(SRB)产生的。H2S与铁反应则生生成腐蚀产物物—黑色的硫化亚亚铁。一、含油污水水的性质硫酸盐还原菌菌（SRB）一、含油污水水的性质j189(11)细菌总数由于细菌的存存在，即可能能引起腐蚀，，又可能引起起堵塞。铁细菌腐生菌（TGB)(12)含油量水中含油将会会降低注水效效率，它能在在油层中产生生“乳化块””，它可以作作为一些固体体的极好粘合合剂，从而增增加了它们的的堵塞效果。。一、含油污水水的性质含油污水中油油的存在方式式和性质从含油污水处处理角度出发发，按污水中中的油珠颗粒粒直径划分为为四种。一、含油污水水的性质浮油：分散油：乳化油：溶解油：(13)生化需氧量（（BOD)一、含油污水水的性质(14)化学需氧量（（COD)污水杂质引发发的问题1、腐蚀。2、结垢。影响腐蚀的因因素1、溶解气体。。2、水的导电性性。3、PH值。4、温度。5、压力。6、水流速度。。7、金属的组成成。垢形成的机理理1、结晶机理。。2、沉积机理。。垢的种种类1、碳酸酸盐类类水垢垢：碳碳酸酸钙CaCO32、硫酸酸盐类类水垢垢：硫硫酸酸钙（（石膏膏）CaSO4·2H2O无水石石膏CaSO4硫酸钡钡BaSO4垢的种种类3、铁化化合物物：碳碳酸酸亚铁铁FeCO3硫化亚亚铁FeS氢氧化化亚铁铁Fe(OH)2氢氧化化铁Fe(OH)3氧化铁铁FeO3垢的生生成与与影响响因素素碳酸钙钙水垢垢Ca2++CO32-=CaCO3↓Ca2++2HCO3-=CaCO3↓+CO2↑+H2O影响因因素：：1、二氧氧化碳碳3、温度度2、pH值4、盐量量垢的生生成与与影响响因素素硫酸钙钙水垢垢Ca2++SO42-=CaSO4↓影响因因素：：1、温度度2、盐量量垢的生生成与与影响响因素素铁化合合物防垢的的方法法1、控制制pH值。2、去除除溶解解气体体。3、防止止不相相溶的的水混混合。。污水处处理装装置的的防垢垢1、化学学方法法。2、沉降降过滤滤法。。3、磁化化方法法。4、静电电方法法。5、杀菌菌法。。一、含含油污污水的的性质质油田污污水处处理的的目的的是去去除水水中的的油、、悬浮浮物、、添加加剂以以及其其它有有碍注注水、、易造造成注注水系系统腐腐蚀、、结垢垢的不不利成成分。。所采采用的的技术术包括括重力力分离离、粗粗粒化化、浮浮选法法、过过滤、、膜分分离以以及生生物法法等十十几种种方法法。各各油田田或区区块的的水质质成分分复杂杂、差差异较较大，，处理理后回回注水水的水水质要要求也也不一一样，，因此此处理理工艺艺应有有所选选择。。一、含含油污污水的的性质质二、国国内外外采用用的污污水处处理技技术三、国国内外外采用用的污污水处处理工工艺四、污污水处处理应应达到到的水水质指指标五、展展望六、水水处理理药剂剂与作作用原原理油田污污水处处理技技术及及工艺艺二、国国内外外采用用的污污水处处理技技术一、物物理法法技术分分类物理法法1-1：重力力分离离技术术二、国国内外外采用用的污污水处处理技术物理法法1-2：离心心分离离技术术二、国国内外外采用用的污污水处处理技术物理法法1-3：粗粒粒化法法二、国国内外外采用用的污污水处处理技术物理法法二、国国内外外采用用的污污水处处理技术1-4：过滤滤法物理法法二、国国内外外采用用的污污水处处理技术1-5：膜分分离技技术二、国国内外外采用用的污污水处处理技术二、化化学法法技术分分类化学法法2-1：混凝凝沉淀淀法二、国国内外外采用用的污污水处处理技术化学法法2-2：化学学氧化化法二、国国内外外采用用的污污水处处理技术二、国国内外外采用用的污污水处处理技术三、物物理化化学法法技术分分类三、物理化学法

物理化化学法法3-1：气浮浮法二、国国内外外采用用的污污水处处理技术物理化化学法法3-2：吸附附法二、国国内外外采用用的污污水处处理技术二、国国内外外采用用的污污水处处理技术四、生物物法技术分类类四、生物法

二、国内内外采用用的污水水处理技术五、电磁磁法五、电磁磁法五、其他方法

二、国内内外采用用的污水水处理技术综上所述述，含油废水处处理方法较多，，各有见油田污污水主要要处理方方法效果果比较表表二、国内内外采用用的污水水处理技术方法名称适用范围去除粒径/µm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<60出水水质好，设备简单；膜清洗困难，运行成本高混凝沉淀法乳化油>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、含油油污水的的性质二、国内内外采用用的污水水处理技技术三、国内内外采用用的污水水处理工工艺四、污水水处理应应达到的的水质指指标五、展望望六、水处处理药剂剂与作用用原理油田污水水处理技技术及工工艺油田污水水成分比比较复杂杂，油分分含量及及油在水中存存在形式式也不相相同，且且多数情情况下常常与其他废废水相混混合，因因此单一一方法处处理往往往效果不佳佳。同时时，因各各种力法法都有其其局限性性，在实际际应用中中通常是是两三种种方法联联合使用用，使出水水水质达达到排放放或回注注标准。。另外，，各油田的生生产方式式、环境境要求以以及处理理水的用用途的不同同，使油油田污水水处理工工艺差别别较大。。三、国内内外采用用的污水水处理工工艺一、三段段污水处处理流程程三段污水水处理流流程主要要是指自自然除油油---混凝除油油---压力过滤滤。目前前在国内内各油田田普遍采采用。三、国内外采采用的污水处处理工艺工艺分类三段污水处理理流程含油污水处理理工艺S51重力除油罐含油污水处理理工艺三段污水处理理流程含油污水处理理工艺S51混凝除油罐含油污水处理理工艺三段污水处理理流程含油污水处理理工艺S51压力过滤罐生产进口生产出口滤料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理流程含油污水处理理工艺S51三段污水处理理流程的优点点是污水处理理效果好，适适应性强，当当联合站输送送的含油污水水水质及水量量变化大时，，也能适应。。三段污水处理理流程的缺点点是流程复杂杂，设备和构构筑物投资大大。含油污水处理理工艺三段污水处理理流程二、二段污水水处理流程三、国内外采采用的污水处处理工艺工艺分类三、国内外采采用的污水处处理工艺二段污水处理理流程三、粗粒化—混凝除油—单阀滤罐过滤滤流程三、国内外采采用的污水处处理工艺工艺分类粗粒化—混凝除油—单阀滤罐过滤滤流程三、国内外采采用的污水处处理工艺四、自流处理理流程当污水处理站站和注水站合合并建站时，，可采用自流流流程，省去去净化罐及外外输泵等环节节。此流程可可节省基建投投资，占地面面积和能源。。三、国内外采采用的污水处处理工艺五、自然除油油—粗粒化—压力除油—压力过滤流程程三、国内外采采用的污水处处理工艺工艺分类自然除油—粗粒化—压力除油—压力过滤流程程三、国内外采采用的污水处处理工艺六、自然除油油—混凝除油—浮选—压力过滤—精细过滤流程程三、国内外采采用的污水处处理工艺工艺分类自然除油—混凝除油—浮选—压力过滤—精细过滤流程程三、国内外采采用的污水处处理工艺七、含油污水水密闭流程三、国内外采采用的污水处处理工艺工艺分类S219天然气密闭工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、国内外采采用的污水处处理工艺108八、压力密闭闭流程压力密闭处理理可以利用含含油污水的水水溶性烃类气气体进行浮选选除油，利用用脱水器压力力而不需加压压泵加压，避避免污油乳化化，同时可减减少油气损失失，又因含油油污水处于无无氧状态，这这样确保水质质稳定、结垢垢少、腐蚀性性小。三、国内外采采用的污水处处理工艺工艺分类一、含油污水水的性质二、国内外采采用的污水处处理技术三、国内外采采用的污水处处理工艺四、污水处理理应达到的水水质指标五、展望六、水处理药药剂与作用原原理油田污水处理理技术及工艺艺水质要求：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.CO23.H2S4.细菌菌1.无机机垢垢2.有机机垢垢注水水引引起起的的油油层层损损害害主主要要类类型型：：堵塞塞、、腐腐蚀蚀、、结结垢垢。。四、、污污水水处处理理应应达达到到的的水水质质指指标标水质质要要求求主主要要根根据据油油藏藏孔孔隙隙结结构构和和渗渗透透性性分分级级、、流流体体物物理理化化学学性性质质以以及及水水源源水水型型有有关关。。SY/T5329-94碎屑屑岩岩油油藏藏注注水水水水质质推推荐荐指指标标及及分分析析方方法法起草草单单位位：：胜胜利利石石油油管管理理局局地地质质科科学学研研究究院院被代代替替标标准准：：SY5329-88发布布日日期期：：1995-1-18实施施日日期期：：1995-7-1四、、污污水水处处理理应应达达到到的的水水质质指指标标水质质稳稳定定，，与与油油层层水水相相混混不不产产生生沉沉淀淀；；水注注入入油油层层后后不不使使粘粘土土矿矿物物产产生生水水化化膨膨胀胀或或悬悬浊浊；；水中中不不得得携携带带大大量量悬悬浮浮物物，，以以防防堵堵塞塞注注水水井井渗渗滤滤端端面面及及渗渗流流孔孔道道；；对注注水水设设备备腐腐蚀蚀性性小小；；当一一种种水水源源不不足足，，需需要要第第二二种种水水源源进进行行混混合合注注水水时时，，应应首首先先进进行行室室内内实实验验，，证证实实两两种种水水的的配配伍伍性性好好，，对对油油层层无无伤伤害害才才可可注注入入。。(1)水质质基基本本要要求求四、、污污水水处处理理应应达达到到的的水水质质指指标标四、、污污水水处处理理应应达达到到的的水水质质指指标标推荐水质主要控制指标注入层平均空气渗透率，μm2＜0.10.1~0.6＞0.6标准分级ABCA1A2A3B1B2B3C1C2C3控制指标悬浮固体浓度(mg/l)≤1≤2≤3≤3≤4≤5≤5≤7≤10悬浮颗粒直径中值(um)≤1≤1.5≤2≤2≤2≤3≤3≤3.5≤4含油量(mg/L)≤5≤6≤8≤8≤10≤15≤15≤20≤30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(个/ml)0＜10＜250＜10＜250＜10＜25铁细菌含量(个/ml)n×102n×103n×104腐生菌含量(个/ml)n×102n×103n×104注：1＜n＜10《碎屑岩油藏注水水质推荐标准》SY/T-5329-94

(2)辅助助水水质质指指标标溶解解氧氧含含量量；；硫化化氢氢、、侵侵蚀蚀性性二二氧氧化化碳碳含含量量；；铁离离子子含含量量；；pH值。。四、、污污水水处处理理应应达达到到的的水水质质指指标标一、、含含油油污污水水的的性性质质二、、国国内内外外采采用用的的污污水水处处理理技技术术三、、国国内内外外采采用用的的污污水水处处理理工工艺艺四、、污污水水处处理理应应达达到到的的水水质质指指标标五、、展展望望六、、水水处处理理药药剂剂与与作作用用原原理理油田田污污水水处处理理技技术术及及工工艺艺五、、展展望望随着着全全球球范范围围水水资资源源短短缺缺的的加加剧剧，，以以及及人人们们对对环环境境污污染染认认识识的的加加深深，，油油田田污污水水处处理理后后回回用用已已经经越越来来越越受受到到重重视视。。近近期期的的研研究究有有如如下下趋趋势势：：五、、展展望望1.新型型水水处处理理药药剂剂的的研研制制和和开开发发混凝凝剂剂是是油油田田采采出出水水、、钻钻井井污污水水等等处处理理中中重重要要的的药药剂剂，，研研制制混混凝凝能能力力强强、、能能够够快快速速破破乳乳、、沉沉降降速速度度快快、、絮絮凝凝体体体体积积小小、、在在碱碱性性和和中中性性条条件件下下同同样样有有效效的的新新型型混混凝凝剂剂，，是是水水处处理理药药剂剂开开发发者者致致力力的的方方向向。。五、展展望近年来来，研研制和和应用用原料料来源源广的的聚合合铝、、铁、、硅等等混凝凝剂成成为热热点，，无机机高分分子混混凝剂剂的品品种已已经逐逐步形形成系系列；；而在在有机机方面面，有有机混混凝剂剂复合合配方方的筛筛选和和高聚聚物枝枝接是是研究究的重重点。。五、展展望2.先进设设备的的研制制和新新技术术的应应用横向流流含油油污水水除油油器，，光催催化氧氧化技技术，，电絮絮凝技技术等等都取取得了了较好好的效效果。。另外外，微微波能能技术术和超超声波波技术术也都都是今今后研研究的的重点点。五、展展望3.生物处处理技技术生物处处理技技术被被认为为是未未来最最有前前景的的污水水处理理技术术，一一直是是水处处理工工作者者研究究的重重点和和难点点。特特别是是近年年来，，基因因工程程技术术的长长足发发展，，以质质粒育育种菌菌和基基因工工程菌菌为代代表的的高效效降解解菌种种的特特性研研究和和工程程应用用是今今后污污水生生物处处理技技术的的发展展方向向。五、展展望4.膜分离离技术术的研研究及及推广广膜分离离技术术用于于油田田污水水处理理，目目前尚尚处于于工业业性试试验阶阶段，，难以以大规规模工工业应应用的的原因因主要要是膜膜的成成本和和膜污污染问问题。。因此此，今今后的的研究究重点点是：：开发发质优优价廉廉的新新材料料膜；；减少少膜污污染的的方法法；清清洗方方法的的优化化以及及清洗洗剂的的开发发。五、展展望5.开发工工艺更更为先先进的的复合合反应应器，，提高高处理理效率率，减减少占占地面面积。。膜生物物反应应器工工艺，，作为为膜分分离技技术和和生物物处理理技术术的结结合体体，集集中了了两种种技术术的优优点，，已经经在一一些工工业废废水处处理中中应用用，但但目前前未见见其应应用于于油田田污水水处理理的报报道。。但就就其自自身特特点而而言，，膜生生物反反应器器应用用于油油田污污水处处理的的趋势势已经经不可可逆转转。一、含含油污污水的的性质质二、国国内外外采用用的污污水处处理技技术三、国国内外外采用用的污污水处处理工工艺四、污污水处处理应应达到到的水水质指指标五、展展望六、水水处理理药剂剂与作作用原原理油田污污水处处理技技术及及工艺艺一、基基本概概念水处理理剂：：分为为污水水处理理剂和和水质质稳定定剂六、污污水处处理药药剂与与作用用原理理二、混混凝剂剂及作作用原原理1、混凝凝：六、污污水处处理药药剂与与作用用原理理二、混混凝剂剂及作作用原原理2、胶体体的稳稳定性性：：六、污污水处处理药药剂与