Industrialwater＆Wastewater
工业用水与废水
Vol.30NO.21999
油田采出水处理技术综述
邓秀英
(江汉油田勘察设计研究院
湖北潜江
433123)
摘要:介绍了油田采出水不同出路采用不同的处理工艺,重点介绍处理水回注、处理水用
于热采锅炉给水、处理水外排的处理流程。
关键词:油田采出水;水处理;回注;锅炉给水中图分类号:X743文献标识码:C文章编号:1006_4826(1999)02_0007_03
SummaryofTreatmentTechniquesofExtractedWaterfromCrudeOilProduction
DENGXiu_yingABSTRACT:Differentprocessesareintroducedtotreatextractedwateroffieldfordifferentpurpos-es.Processestousetreatedwaterasrecyclewater,steamboilerwaterandtodischargeareemphasized.
KEYWORDS:extractedwaterfromcrudeoilproduction;watertreatment;recycle;steamboilerwater前言
(2)高矿化度
随着油田的不断开发,地层中的油逐渐减少,油油田采出水矿化度最低也在1000mg/L以上,田常采用注水方式保持油层压力来提高采油率。在高可达14×104
mg/L,中原油田采出水总矿化度高
稠油区,注入高压蒸汽降低原油粘度,使稠油得到开
达8×104～14×104
mg/L,渤海油田采出水矿化度采。注水或注入蒸汽都会使原油含水率增高,含水为1.1×104mg/L,Cl-达6996mg/L,高矿化度加速原油从油井中开采出来,经过加工将原油中的水分了腐蚀速度,同时也给废水生化处理造成困难。
离出来,分离出来的水称为“油田采出水”。对注水(3)含油量高
地区,油田采出水处理后回注入地层;对稠油热采一般采出水中含油量均在1000mg/L左右,远区,油田采出水处理后作为热采锅炉给水;部分油田大于各种出路所要求的水质标准。采出水必须外排于自然水体。由于上述三种不同出(4)水中含微生物
路对水质的要求不同,就要求有不同的水处理工艺,采出水中常见微生物有硫酸盐还原菌、铁细菌、本文重点对三种不同出路的水处理工艺进行阐述。腐生菌,均为丝状菌,多数采出水中细菌含量为1油田采出水特性
102～104个/mL,有的高达108个/mL,细菌大量繁殖由于各油田原油的特性、地质不一样,油田采出不仅腐蚀管线,而且还造成地层严重堵塞。
水水质各异,但又都有相同的特性。(5)含有大量生成垢的离子
(1)含各种有机物
采出水中含有HCO3-、Ca2+、Mg2+、Ba2+、Cr2+等油田采出水中含有多种原油有机成分和各种化生成垢的离子。
学药剂,化学需氧量高。例如:草桥油田采出水中化(6)悬浮物含量高
学需氧量为714mg/L,渤海油田采出水中化学需氧水中悬浮物含量高,颗粒细小,容易造成地层堵量大于500mg/L,远远大于热采锅炉给水和国家污塞。
水综合排放的水质标准。
另外,部分油田采出水中还含有S2-。
收稿日期:1999-04-01
·7·
专
论与综述
Industrialwater＆Wastewater
工业用水与废水
注水站
Vol.30NO.21999
2处理工艺选择
油田采出水处理的目的是净化原水水质,使其达到注水、热采锅炉给水、外排所要求的水质标准,由于对各种出路所要求的水质标准不同,这就要求有不同的处理工艺。2.1
采出水回注处理工艺
采出水回注处理工艺,一般采用二级或三级处理,对低渗透油层再加一级深度处理。前段处理一般采用自然除油、混凝沉降、水力旋流、浮选。通过前面任意一种或两种工艺处理后,再根据不同要求加一级过滤或二级过滤,过滤对控制水中含油量和悬浮物颗粒粒径很有效。我院开发的全自动核桃壳过滤器已成功地应用于各油田采出水处理,其处理效果显著,过滤后出水均能满足注水要求。由于原油的密度不同,在选择前段处理工艺时应注意,对于油水密度差大于0.05g/cm3时,可以根据投资及占地情况选用任意工艺,对于油水密度差小于等于0.05g/cm3时,采用水力旋流、自然除油效果均不好,对于这种水,采用浮选是最有效的处理方法。在选用沉降除油时,为了使处理效果更好,有时可在前面增加粗粒化设施。
一般对高渗透油层(渗透率>0.6μm),前段处理任意选用两级处理,后续一级过滤即可达到注水水质要求;对低渗透油层,一般采用两级过滤,甚至三级过滤。下面就不同渗透率举例如下:
中原文东油田油层渗透率为0.01～0.02μm2,属低渗透油层,其污水处理站采用工艺为:油田采出水※聚结分离器※混凝分离器※三滤料过滤器※精细过滤器※大港王徐庄油田渗透率为0.1～0.6μm,属中
22
油田采出水※斜板除油浮选过滤器※
其过滤级数与油层的渗透率相适应。
2.2采出水作为热采锅炉给水处理流程
锅炉给水水质除要求除油、悬浮物、细菌外,还要求去除二氧化硅、总硬度、总碱度,因而对采出水用于热采锅炉给水的处理流程在回注处理的基础上,还应增加去除二氧化硅、总硬度、总碱度的处理工艺。用于热采锅炉给水的污水一般是稠油污水,其前段处理一般都需采用浮选。
1988年,曙五联曾设计了一套稠油污水处理后进锅炉系统的实验流程,其流程如下:油田采出水※浮选※粗粒化※精滤※※澄清※过滤※活性炭※锅炉系统后来哈尔滨建筑大学又对新疆油田采油一厂的稠油污水进行了深度处理后用于热采锅炉给水的实验研究,采用了以下两种处理流程:
流程一:
油田采出水※浮选曝气※混凝沉淀※※砂滤※活性碳锅炉系统流程二:
油田采出水※浮选※混凝沉淀※砂滤※※纤维球过滤※※锅炉系统流程一与曙五联流程基本相似,均采用活性炭吸附来去除COD,但曙五联采用澄清予处理去除部分硬度,去除COD较少。流程一采用曝气去除水中挥发性有机物,且氧化水中还原性物质,这两个流程处理后水中的硬度、碱度还需进行软化处理才能进入锅炉。流程一中增加曝气,增加了后续除氧的负担。流程二设电渗析,电渗析可去除水中的硬度、碱度和部分COD,可减轻软化处理的工作量,但电渗析投资及运行费用均较高。一般热采锅炉给水处理流程采用流程一,最好不用曝气。采用封闭流程隔氧,后续用离子交换法软化水后进锅炉。
以上两种出路的水都对含氧量有控制,其流程选用上最好采用压力流程或密闭重力流程,并在水中加除氧剂,国内一般采用天然气、氮气、柴油、隔膜隔氧。
专论与综述
渗透油层,南一污水处理流程为:油田采出水※粗粒化器※浮选※核桃壳过滤器※双滤料过滤器注水站新疆东河油田油层渗透率
油田采出水※水力旋流※深床过滤器※※※注水站辽河油田稠油污水处理工艺为:
3
·8·
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工业用水与废水
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2.3
采出水外排处理工艺
如下结论:如采用生化处理,Cl-
浓度不宜过高,否则从油田采出水原水水质看,水中一般不含第一将对微生物生长起抑制作用,我国规定Cl-浓度不类污染物,主要是第二类污染物,其中石油类及悬浮超过1×104mg/L,可采用生化处理;稠油污水温度物处理与前两种出路的处理工艺相同,重要的是如
较高,应使污水温度降至适宜生化处理的温度;油田何去除水中的有机物及硫化物。去除硫化物的处理采出水可生化性较差,如有条件,可加入生活污水提工艺采用汽提法,我院所做的涠洲岛终端处理厂污水高其可生化性,或采用水解酸化提高可生化性。生脱硫就采用了此工艺,其出水含硫量小于1.0mg/L,化处理工艺可采用水解酸化—接触氧化法、SBR法达到国家综合污水排放标准。对于污水中有机物的等,对水中难于被生物降解的有机物,可采用化学沉去除,国内其他行业一般均采用生化处理法,油田采淀法去除。处理流程如下:
出水是否可以采用生化方法处理有机物,首先需要油田采出水※沉降※两级浮选※冷却※分析油田采出水的水质特性。油田采出水有以下几个特性:
※生化处理※化学沉淀※外排
(1)水中矿化度高,Cl-含量高。
该流程中,一级或两级生化处理和化学沉淀是(2)对于粘度较大的原油在脱水过程中一般否同时采用,要根据水质情况而定。目前,生化处理要加热,脱出的水温度一般为60～70℃。方法正在进行中试,一旦实验成功,对油田采出水处(3)BOD5/CODcr值一般较小。
理后外排将有一个很大的突破。
以上特性均不利于生化处理,但并不是说油田对于不能用生化处理的污水,应采用物化方法采出水不可采用生化处理。美国凯尔特石油公司曾进行处理。采用生化处理方法去除油田采出水中的有机物。我3结束语
院所做的涠洲岛终端处理厂的污水处理也是采用生随着我国国民经济的快速发展,环境保护日益化处理来去除水中有机物的。该污水含硫量较高,重要,作为支柱产业的石油工业的污水处理更是重温度不高,Cl-
含量不高,因而先经过脱硫,使水中硫中之重。由于油田采出水回注、热采锅炉给水、外排化物含量达到排放标准后再进入污水处理场,处理三种出路有不同的水质要求,要针对实际情况,具体采用如下流程:
选择最佳的水处理工艺设计,达到净化水质,保护环脱硫后污水自然沉降※合一除油器※境的目的。
核桃壳过滤器※接触氧化塔※排海参考文献:
该处理流程前段除油方法基本与前两种出路的[1]彭忠勋.对油田采出水水质分析及回用处理常规流程探讨[J].注水及水处理水,1995,4(1):21-26
处理方法相同(合一除油器即粗粒化与斜板除油合[2]梁玉新、刘福明.稠油污水用于热采注蒸汽锅炉供水实验为一个设备)。来水温度不高,经过前段脱硫、除油[J].注水及水处理水,1992,1(1):40-49
处理,温度有所降低,但还不是微生物最佳生长环境[3]陈雷、祁佩时、王鹤立.稠油废水深度处理的实验研究[J].温度,这一点考虑欠佳,采用压力式接触氧化法去除中国给排水,1998,14(5):19-21
COD。该工程于1998年10月开始运行,运行时间还[4]孙伯英译.生物化学降解处理采出水[J].国外油田工程,1997第8期
不到一年,微生物驯化还未成熟,其生化处理的效果[5]秦麟源.废水生物处理[M].同济大学出版社,1989还不明确。
对于稠油污水处理后外排,我院对此进行了大作者简介:
邓秀英,女,25岁,助理工程师,1996年毕业于湖南大学土木系,量的调查和研究,就稠油污水的特性进行分析,得出
现在江汉石油管理局勘察设计研究院注水、给排水室工作。
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油田采出水处理技术综述
邓秀英
(江汉油田勘察设计研究院
湖北潜江
433123)
摘要:介绍了油田采出水不同出路采用不同的处理工艺,重点介绍处理水回注、处理水用
于热采锅炉给水、处理水外排的处理流程。
关键词:油田采出水;水处理;回注;锅炉给水中图分类号:X743文献标识码:C文章编号:1006_4826(1999)02_0007_03
SummaryofTreatmentTechniquesofExtractedWaterfromCrudeOilProduction
DENGXiu_yingABSTRACT:Differentprocessesareintroducedtotreatextractedwateroffieldfordifferentpurpos-es.Processestousetreatedwaterasrecyclewater,steamboilerwaterandtodischargeareemphasized.
KEYWORDS:extractedwaterfromcrudeoilproduction;watertreatment;recycle;steamboilerwater前言
(2)高矿化度
随着油田的不断开发,地层中的油逐渐减少,油油田采出水矿化度最低也在1000mg/L以上,田常采用注水方式保持油层压力来提高采油率。在高可达14×104
mg/L,中原油田采出水总矿化度高
稠油区,注入高压蒸汽降低原油粘度,使稠油得到开
达8×104～14×104
mg/L,渤海油田采出水矿化度采。注水或注入蒸汽都会使原油含水率增高,含水为1.1×104mg/L,Cl-达6996mg/L,高矿化度加速原油从油井中开采出来,经过加工将原油中的水分了腐蚀速度,同时也给废水生化处理造成困难。
离出来,分离出来的水称为“油田采出水”。对注水(3)含油量高
地区,油田采出水处理后回注入地层;对稠油热采一般采出水中含油量均在1000mg/L左右,远区,油田采出水处理后作为热采锅炉给水;部分油田大于各种出路所要求的水质标准。采出水必须外排于自然水体。由于上述三种不同出(4)水中含微生物
路对水质的要求不同,就要求有不同的水处理工艺,采出水中常见微生物有硫酸盐还原菌、铁细菌、本文重点对三种不同出路的水处理工艺进行阐述。腐生菌,均为丝状菌,多数采出水中细菌含量为1油田采出水特性
102～104个/mL,有的高达108个/mL,细菌大量繁殖由于各油田原油的特性、地质不一样,油田采出不仅腐蚀管线,而且还造成地层严重堵塞。
水水质各异,但又都有相同的特性。(5)含有大量生成垢的离子
(1)含各种有机物
采出水中含有HCO3-、Ca2+、Mg2+、Ba2+、Cr2+等油田采出水中含有多种原油有机成分和各种化生成垢的离子。
学药剂,化学需氧量高。例如:草桥油田采出水中化(6)悬浮物含量高
学需氧量为714mg/L,渤海油田采出水中化学需氧水中悬浮物含量高,颗粒细小,容易造成地层堵量大于500mg/L,远远大于热采锅炉给水和国家污塞。
水综合排放的水质标准。
另外,部分油田采出水中还含有S2-。
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2处理工艺选择
油田采出水处理的目的是净化原水水质,使其达到注水、热采锅炉给水、外排所要求的水质标准,由于对各种出路所要求的水质标准不同,这就要求有不同的处理工艺。2.1
采出水回注处理工艺
采出水回注处理工艺,一般采用二级或三级处理,对低渗透油层再加一级深度处理。前段处理一般采用自然除油、混凝沉降、水力旋流、浮选。通过前面任意一种或两种工艺处理后,再根据不同要求加一级过滤或二级过滤,过滤对控制水中含油量和悬浮物颗粒粒径很有效。我院开发的全自动核桃壳过滤器已成功地应用于各油田采出水处理,其处理效果显著,过滤后出水均能满足注水要求。由于原油的密度不同,在选择前段处理工艺时应注意,对于油水密度差大于0.05g/cm3时,可以根据投资及占地情况选用任意工艺,对于油水密度差小于等于0.05g/cm3时,采用水力旋流、自然除油效果均不好,对于这种水,采用浮选是最有效的处理方法。在选用沉降除油时,为了使处理效果更好,有时可在前面增加粗粒化设施。
一般对高渗透油层(渗透率>0.6μm),前段处理任意选用两级处理,后续一级过滤即可达到注水水质要求;对低渗透油层,一般采用两级过滤,甚至三级过滤。下面就不同渗透率举例如下:
中原文东油田油层渗透率为0.01～0.02μm2,属低渗透油层,其污水处理站采用工艺为:油田采出水※聚结分离器※混凝分离器※三滤料过滤器※精细过滤器※大港王徐庄油田渗透率为0.1～0.6μm,属中
22
油田采出水※斜板除油浮选过滤器※
其过滤级数与油层的渗透率相适应。
2.2采出水作为热采锅炉给水处理流程
锅炉给水水质除要求除油、悬浮物、细菌外,还要求去除二氧化硅、总硬度、总碱度,因而对采出水用于热采锅炉给水的处理流程在回注处理的基础上,还应增加去除二氧化硅、总硬度、总碱度的处理工艺。用于热采锅炉给水的污水一般是稠油污水,其前段处理一般都需采用浮选。
1988年,曙五联曾设计了一套稠油污水处理后进锅炉系统的实验流程,其流程如下:油田采出水※浮选※粗粒化※精滤※※澄清※过滤※活性炭※锅炉系统后来哈尔滨建筑大学又对新疆油田采油一厂的稠油污水进行了深度处理后用于热采锅炉给水的实验研究,采用了以下两种处理流程:
流程一:
油田采出水※浮选曝气※混凝沉淀※※砂滤※活性碳锅炉系统流程二:
油田采出水※浮选※混凝沉淀※砂滤※※纤维球过滤※※锅炉系统流程一与曙五联流程基本相似,均采用活性炭吸附来去除COD,但曙五联采用澄清予处理去除部分硬度,去除COD较少。流程一采用曝气去除水中挥发性有机物,且氧化水中还原性物质,这两个流程处理后水中的硬度、碱度还需进行软化处理才能进入锅炉。流程一中增加曝气,增加了后续除氧的负担。流程二设电渗析,电渗析可去除水中的硬度、碱度和部分COD,可减轻软化处理的工作量,但电渗析投资及运行费用均较高。一般热采锅炉给水处理流程采用流程一,最好不用曝气。采用封闭流程隔氧,后续用离子交换法软化水后进锅炉。
以上两种出路的水都对含氧量有控制,其流程选用上最好采用压力流程或密闭重力流程,并在水中加除氧剂,国内一般采用天然气、氮气、柴油、隔膜隔氧。
专论与综述
渗透油层,南一污水处理流程为:油田采出水※粗粒化器※浮选※核桃壳过滤器※双滤料过滤器注水站新疆东河油田油层渗透率
油田采出水※水力旋流※深床过滤器※※※注水站辽河油田稠油污水处理工艺为:
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2.3
采出水外排处理工艺
如下结论:如采用生化处理,Cl-
浓度不宜过高,否则从油田采出水原水水质看,水中一般不含第一将对微生物生长起抑制作用,我国规定Cl-浓度不类污染物,主要是第二类污染物,其中石油类及悬浮超过1×104mg/L,可采用生化处理;稠油污水温度物处理与前两种出路的处理工艺相同,重要的是如
较高,应使污水温度降至适宜生化处理的温度;油田何去除水中的有机物及硫化物。去除硫化物的处理采出水可生化性较差,如有条件,可加入生活污水提工艺采用汽提法,我院所做的涠洲岛终端处理厂污水高其可生化性,或采用水解酸化提高可生化性。生脱硫就采用了此工艺,其出水含硫量小于1.0mg/L,化处理工艺可采用水解酸化—接触氧化法、SBR法达到国家综合污水排放标准。对于污水中有机物的等,对水中难于被生物降解的有机物,可采用化学沉去除,国内其他行业一般均采用生化处理法,油田采淀法去除。处理流程如下:
出水是否可以采用生化方法处理有机物,首先需要油田采出水※沉降※两级浮选※冷却※分析油田采出水的水质特性。油田采出水有以下几个特性:
※生化处理※化学沉淀※外排
(1)水中矿化度高,Cl-含量高。
该流程中,一级或两级生化处理和化学沉淀是(2)对于粘度较大的原油在脱水过程中一般否同时采用,要根据水质情况而定。目前,生化处理要加热,脱出的水温度一般为60～70℃。方法正在进行中试,一旦实验成功,对油田采出水处(3)BOD5/CODcr值一般较小。
理后外排将有一个很大的突破。
以上特性均不利于生化处理,但并不是说油田对于不能用生化处理的污水,应采用物化方法采出水不可采用生化处理。美国凯尔特石油公司曾进行处理。采用生化处理方法去除油田采出水中的有机物。我3结束语
院所做的涠洲岛终端处理厂的污水处理也是采用生随着我国国民经济的快速发展,环境保护日益化处理来去除水中有机物的。该污水含硫量较高,重要,作为支柱产业的石油工业的污水处理更是重温度不高,Cl-
含量不高,因而先经过脱硫,使水中硫中之重。由于油田采出水回注、热采锅炉给水、外排化物含量达到排放标准后再进入污水处理场,处理三种出路有不同的水质要求,要针对实际情况,具体采用如下流程:
选择最佳的水处理工艺设计,达到净化水质,保护环脱硫后污水自然沉降※合一除油器※境的目的。
核桃壳过滤器※接触氧化塔※排海参考文献:
该处理流程前段除油方法基本与前两种出路的[1]彭忠勋.对油田采出水水质分析及回用处理常规流程探讨[J].注水及水处理水,1995,4(1):21-26
处理方法相同(合一除油器即粗粒化与斜板除油合[2]梁玉新、刘福明.稠油污水用于热采注蒸汽锅炉供水实验为一个设备)。来水温度不高,经过前段脱硫、除油[J].注水及水处理水,1992,1(1):40-49
处理,温度有所降低,但还不是微生物最佳生长环境[3]陈雷、祁佩时、王鹤立.稠油废水深度处理的实验研究[J].温度,这一点考虑欠佳,采用压力式接触氧化法去除中国给排水,1998,14(5):19-21
COD。该工程于1998年10月开始运行,运行时间还[4]孙伯英译.生物化学降解处理采出水[J].国外油田工程,1997第8期
不到一年,微生物驯化还未成熟,其生化处理的效果[5]秦麟源.废水生物处理[M].同济大学出版社,1989还不明确。
对于稠油污水处理后外排,我院对此进行了大作者简介:
邓秀英,女,25岁,助理工程师,1996年毕业于湖南大学土木系,量的调查和研究,就稠油污水的特性进行分析,得出
现在江汉石油管理局勘察设计研究院注水、给排水室工作。
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专论与综述