CN101164920B

CN101164920B - 油田采出废水的深度处理与资源化利用方法

Info

Publication number: CN101164920B
Application number: CN2007100575422A
Authority: CN
Inventors: 肖羽堂
Original assignee: Nankai University
Current assignee: Nankai University
Priority date: 2007-06-05
Filing date: 2007-06-05
Publication date: 2011-01-19
Anticipated expiration: 2027-06-05
Also published as: CN101164920A

Abstract

本发明涉及一种油田采出废水的深度处理与资源化利用方法。油田采出水是在油田生产过程中伴随原油提取产生的废水。本发明工艺是油田采出废水在油田污水站前处理的基础上，先经过投加化学氧化药剂KMnO₄进行氧化去除水中还原性物质，然后出水经过超滤膜的分离，去除水中沉淀物质和悬浮杂质，提高了废水的回用效能。以处理后的回用水配制聚合物溶液，可有效提高聚合物溶液粘度，以此高粘度聚合物水溶液回注进行油田三次采油，可大大提高石油的三次采收率，提高油田生产的经济效益。

Description

油田采出废水的深度处理与资源化利用方法

技术领域

本发明涉及一种油田采油生产过程中所产生的采出废水的深度处理与资源化利用方法。具体而言，就是使油田采出水经过污水站常规工艺系统处理后进行深度处理，使其可以回用于配制聚合物溶液，提高采出水配制聚合物溶液粘度，可用于油田二次采油驱替采油，提高石油三次采收率，从而实现油田采出废水的深度处理与资源化再利用。

背景技术

油田采出水是伴随采油作业采出的经原油脱水分离后的含油污水，除含有固体悬浮物、分散油及浮油、乳化油外，还含有挥发酚、硫化物、Fe²⁺等还原性活性污染物以及化学药剂等多种成分和硫酸盐还原菌、铁细菌等微生物。考虑到环境保护和节约水资源等问题，将这部分污水进行处理后配制聚合物作为生产用水回注地层是最经济有效的办法。随着油田开发的不断深入，采出水含水率逐渐上升。对大量的油田采出水进行处理后进行回注驱替采油，对油田的经济发展有着重要的意义。污水配制聚合物注入是一条解决油田采出水处理问题的一种有效途径。另外，污水配制的聚合物驱油可以有效地提高水驱效果，改善水驱程度，进一步提高地下剩余油的采收率。

研究表明，污水配制聚合物注入对聚合物溶液的粘度存在着不同程度的降解，污水对聚合物降解降粘的主要原因，是现场高压密闭污水中的挥发酚、硫化物、Fe²⁺等还原性活性物质对聚合物产生的严重降解，导致了注入液粘度达不到要求，降低了聚合物驱的效果。虽然增加聚合物的注入浓度可以提高水溶液的粘度，但相应增加了生产操作成本，使聚合物驱难以发挥应有的经济效益。因此，利用聚合物及相应配套的污水处理技术，在满足油田污水配制聚合物溶液需求的前提下可大幅度降低聚合物驱过程中聚合物用量，有利于三次采油的发展及油田的稳产增效。

目前，利用聚合物及相应配套的污水回注处理技术主要有化学药剂法。该法一般采用加入缓蚀剂、阻垢剂和杀菌剂。油田注水系统常用的有机缓蚀剂主要有：季铵盐类、咪唑磷酸胺类、脂肪胺类、酰胺衍生物类、吡淀衍生物类、胺类和非离子表面活性剂复合物等。阻垢剂是油田最为常用的抑制和减缓结垢的一项工艺技术。油田中广泛使用的聚合物阻垢剂主要是聚丙烯酸及其衍生物。缺点是其生物降解性差，且在高温、高pH值、高Ca²⁺含量下阻垢能力较差。加入杀菌剂是抑制油田注入水系统中硫酸盐还原菌、铁细菌等微生物腐蚀危害最广泛、最有效的方法之一。目前，国内油田应用的主要为有机胍类、双季铵盐类、异噻唑啉酮、季铵型杀菌剂等。为了提高杀菌效能，可将两种或两种以上的杀菌剂进行复配，利用协同效应，来提高药效。

国内许多油田仍采用老三段(即大罐收油—斜管沉降—过滤技术)对油田采出废水进行处理后回注，效果很差。目前，将采出水处理后进行回注的新工艺一般为：重力分离，气浮分离与精细过滤。对于低渗透油田采出水处理，因低渗透油田对水质要求更严格，通常只有利用精细过滤和膜分离技术才可达到其要求。因此，本发明方法是在油田采出水采用老三段(即大罐收油—斜管沉降—过滤技术)处理工艺的基础上，后续再采用高级化学氧化—超滤膜分离技术的同注处理工艺系统。该工艺是把老三段(即大罐收油—斜管沉降—过滤技术)处理工艺的出水先通过化学氧化过程，除掉某些还原性物质后，消除回注水中的还原性活性物质挥发酚、硫化物、Fe^2-等对聚合物聚丙烯酰胺(PAM)产生的严重降解，提高注入液粘度，降低聚合物驱用量和增加聚合物驱的效果。再通过膜分离减少沉淀物和显著降低出水的SS，满足同注要求，从而达到提高油田回注水的采油效果。

国内外文献检索表明，本发明技术未见文献报道。

发明内容

本发明的目的是在于提供一种油田采出废水的深度处理与资源化利用方法，使经本发明工艺处理后的采出废水配制的聚合物溶液的粘度，远高于直接以未经处理的采出废水配制聚合物溶液的粘度。以此种处理后的采出废水配制的聚合物溶液作为三次采油的驱油注入剂，可有效提高油井采收率，与此同时起到了废水回收资源化利用，实现废水治理与资源化的有机结合。

为实现上述目的，本发明技术方案为：在油田采出废水的深度处理之前，油田采出废水必须先经过前处理，经过前处理后的采出水再通过高级化学氧化处理，最后通过膜过滤，膜过滤后的出水配制聚合物进行回注采油。采出废水经过前处理——高级化学氧化——膜过滤组合工艺处理后，消除了回注水中的还原性活性物质挥发酚、硫化物、Fe²⁺等对聚合物聚丙烯酰胺(PAM)产生的严重降解，使出水满足污水配制聚合物注入的回注要求，提高注入液粘度，从而增强了油田采出废水回注的采油效果。

所述的用于油田采出废水深度处理与资源化利用所采用的前处理方法，为目前油田采出废水处理站所采用的常规大罐收油—斜管沉降—石英砂过滤或核桃壳过滤的组合工艺系统。

所述的用于油田采出废水深度处理与资源化利用所采用的高级化学氧化法为高锰酸钾(KMnO₄)氧化法，其氧化反应器内KMnO₄投加量一般为3～30mg/L；氧化反应时间一般为3～15min。

所述的用于油田采出废水深度处理与资源化利用所采用的膜过滤，为管式陶瓷膜过滤，采用的膜材料为二氧化锆陶瓷膜(ZrO₂)，膜孔径为30～100nm；膜过滤运行方式为错流过滤，过膜压力可选30～100KPa，过水通量可选0.3～0.7L/min。可在线进行连续运行，整个处理过程可在水温20～95℃内运行。

所述的膜过滤出水配制聚合物溶液采用聚丙烯酰胺(PAM)，膜过滤出水配制聚合物溶液的方式采用管道静态混合器。

所述的化学氧化-膜过滤反应器的运行方法，如图1所示，经前处理后的油田采出废水在进入反应器水箱之前与加的入氧化剂在反应器水箱中进行混合，然后开启进水水泵，打开1、4、5阀门产水；同时打开2阀门让浓水回流；打开3阀门调整产水流量。运行结束后打开阀门7放空反应器和膜装置中的所有液体。当设备运行一段时间后，需对陶瓷膜进行清洗，此时打开1、2、3、6阀门，打开运行水泵，分别用清水和清洗剂加热后对膜管清洗。

本发明的有益效果：

(1)油田采出废水经油田采出污水站常规工艺处理后的出水S^2-浓度<10mg/L，Fe²⁺浓度<10mg/L，总Fe浓度<15mg/L，总有机酚浓度<4.5mg/L。经本发明方法处理后，出水无色透明，S^2-浓度降至0，Fe²⁺浓度降至0，总Fe浓度降至0.1mg/L以下，总有机酚浓度0.1mg/L以下。

(2)经本发明工艺处理后的采出水配制聚合物溶液的粘度，可比未经深度处理的采出水配制聚合物的粘度有很大提升。

(3)本发明方法可有效处理油田采油过程中产生的采出废水。用该技术处理油田采出废水显著提高污水配制聚合物溶液的粘度，注水可直接达回注要求，在满足油田污水配制聚合物溶液需求的前提下可大幅度降低聚合物驱过程中的聚合物用量，有利于三次采油的稳产增效。

附图说明

图1为本发明的处理工艺流程示意图。图2为实例1的粘度对比曲线图；图3为实例2的粘度对比曲线图。

具体实施方式

实施例1

以大港油田家二站J11井的注入水(已经过油田采出废水处理站常规处理工艺大罐收油—斜管沉降—过滤技术前处理的出水)为处理对象，油田采出废水经过前处理后出水S^2-浓度2.5mg/L、Fe²⁺浓度3.0mg/L、总Fe浓度3.9mg/L、总有机酚浓度2.1mg/L。经过前处理后的采出水再通过高级化学氧化处理，加入氧化剂KMnO₄为5mg/L，在反应器水箱中混合反应15min，最后通过膜过滤出水无色透明，S^2-浓度降至0，Fe²⁺浓度降至0，总Fe浓度降至0.05mg/L，总有机酚浓度0.1mg/L。

膜过滤出水投加海特10203-1型聚合物PAM，聚合物聚丙烯酰胺(PAM)投加量为1500mg/L。在此后连续33天的粘度值与直接以采出废水配制聚合物溶液的粘度对比曲线，实例1的粘度对比曲线图见图2。

实施例2

以大港油田家二站J11井的注入水(已经过油田采出废水处理站常规处理工艺大罐收油—斜管沉降—过滤技术前处理的出水)为处理对象，油田采出废水经过前处理后出水S^2-浓度为4.9mg/L、Fe²⁺浓度5.2mg/L、总Fe浓度7.4mg/L、总有机酚浓度2.7mg/L。经过前处理后的采出水再通过高级化学氧化处理，加入氧化剂KMnO₄量为15mg/L，在反应器水箱中混合反应5min，最后通过膜过滤出水无色透明，S^2-浓度降至0，Fe²⁺浓度降至0，总Fe浓度降至0.1mg/L，总有机酚浓度0.1mg/L。

膜过滤出水投加2022型聚丙烯酰胺(PAM)聚合物，聚合物PAM投加量为1500mg//L。在此后连续33天的粘度值与直接以采出水配制聚合物溶液的粘度对比曲线，实例2的粘度对比曲线见图3。

Claims

1.一种油田采出废水的深度处理与资源化利用方法，其特征在于油田采出废水必须先经过大罐收油→斜管沉降→石英砂过滤或核桃壳过滤组合工艺系统前处理，经过前处理之后的出水再通过高锰酸钾(KMnO₄)氧化处理，最后通过二氧化锆管式陶瓷膜过滤，膜过滤后的出水采用管道静态混合器配制聚合物聚丙烯酰胺(PAM)进行回注；采出废水经过大罐收油→斜管沉降→石英砂过滤或核桃壳过滤→高锰酸钾氧化→二氧化锆管式陶瓷膜过滤组合工艺处理后，消除了回注水中的还原性活性物质挥发酚、硫化物、Fe²⁺对聚合物产生的严重降解，使出水满足污水配制聚合物的回注要求，提高注入液粘度，从而增强了油田采出废水回注的采油效果；二氧化锆管式陶瓷膜的孔径为30～100nm，膜过滤运行方式为错流过滤，过膜压力选30～100KPa，过水通量选0.2～1.5L/min，在线进行连续运行，整个处理过程在水温20～95℃内运行。

2.根据权利要求1所述的一种油田采出废水的深度处理与资源化利用方法，其特征在于氧化剂高锰酸钾(KMnO₄)投加量一般为3～30mg/L，氧化反应时间一般为3～15min。