●26●過濾與分離Jourmal of Filtration & Separation2010 Vol.20 No.2油田污水處理研究李靜',祁萬軍",吉慶林3(1.中國石油工程設計有限責任公司北京分公司,北京10083;2.中海 油能源發(fā)展股份有限公司,天津300450;3.中國石油大學(華東),山東東營257061)摘要:分析了 油田污水的特殊性質 ,總結 了其常規(guī)處理工藝及相關裝置,重點分析 了過濾技術在油田污水處理方面的重要性,并比較了常用過濾介質的性能特點。通過試驗分析了油含量和聚合物含量對污水過濾處理的影響,指出了油田污水處理的難度所在。關鍵詞:油田污水;過濾;聚合物;中團分類號:TE992文獻標識碼:A文章編號: 1005- 8265/2010)02-0026-04目前，對油田含油污水的精細處理已經成為熱門(3)水中含有SO子。硫酸鹽容易滋生細菌,細菌大課題,特別隨著國內外各油田進入中后開采期,注水開量繁殖不僅腐蝕管線,而且還會造成地層嚴重堵塞;發(fā)方式被普遍采用，同時為了提高采收率油田助劑也(4)含有大量成垢離子。含有大量的HCO3、Ca?*、被大量使用,致使油田采出液含水量不斷增加、成分更Mg”°等成垢離子,容易在管道及容器內結垢;加復雜,特別是隨著聚合物驅油技術的8益成熟，采出(5)懸浮物含量高。懸浮物含量高,顆粒微小，容易水中所含的高分子聚合物使得污水處理難度進一-步加造成地層堵;大。為了增加經濟效益和達到環(huán)保要求,油田采出水通(6)含高分子聚合物。使污水水質惡化，凈化難度常經過多道處理工序后用于回注，如果處理不達標就加大?；刈?將導致管線腐蝕結垢、滲油口堵塞、注水壓力升2油田采出水常規(guī)處理方式1-4高等一系列問題,特別是某些低滲透和特低透滲油田,對回注水含油量要求小于5 ppm,懸浮物粒徑要小于1目前國內油田采用的污水處理技術一般包括:重μm,懸浮物濃度要小于1 ppm?；刈⑶皩臀鬯牧Τ两导夹g、粗?；夹g、氣浮技術、過濾技術等。重力處理涉及懸浮雜質、防垢、防蝕、殺菌和隔氧等多個方沉降的處理效果完全依賴于污水中各成分的重力差以面,其中,最難處理的是懸浮雜質，包括浮油、分散油、及化學藥劑的效果,設備占地面積大;粗?；夹g處理效果的好壞依賴于粗?；牧系木劢Y性能，聚結性能乳化油、懸浮固體、聚合物等。好的粗?；牧夏苁辜毿∮椭樽?yōu)榇笥椭椋瑥亩沟?油田采出水性質除油更容易;氣浮技術在油田含油污水處理中的應用油田采出水成分復雜,是一一種以水為主體,集固體主要是密閉加壓溶氣氣浮技術,常用氣源為天然氣,氮雜質、油類等懸浮體、溶解氣、鹽類和一些有機物為一氣也有所應用。 此外,膜分離技術、井下油水分離技術、體的復雜混合物,一般含油量高、懸浮物高、礦化度高。三相旋流分離技術等也是目前油田污水處理技術中的通過對國內主要油田污水水樣進行分析，發(fā)現具有如研究熱點。.下特點:2.1自然除油+混凝除油+過濾流程(三段流程)(1)礦化度高。高礦化度會加速腐蝕,并給污水生自然除油階段利用重力進行油水分離，去除浮油;化處理帶來困難;混凝階段進-步去除浮油和部分乳化油;經過這兩個(2)含油量高。高含油量的污水,回注容易堵塞地階段后污水中含油量較低,可以進行過濾操作,在過濾層,外排會造成油污染;階段主要去除污水中的懸浮物和微量油類。收稿日期:2000 04-28作者簡介:李靜(1983-),女,碩士,E-mail:1jing19840415@163.com.2010 Vol.20 No.2過濾與分離Jourmal of Filtration & Separation●27●該流程形成于油田開發(fā)初期,其特點是適應性強,技術具有處理精度高、運行成本較低、占地面積小、結廢水含油量變化幅度較大時，一般也能滿足回注所需構緊湊 、消耗小、容易實現生產的自動化操作和連續(xù)化水質的要求,但該流程所需的構筑物比較多。后來形成操作等優(yōu)點，而且對油田污水中的懸浮物處理效果很的不同處理流程,都是在此基礎上完善、發(fā)展起來的。好，因而一直是油田采用的污水深度處理技術和研究2.2混凝除油+過濾流程(兩段流程)熱點,隨著理論水平和硬件設備的不斷完善,過濾技術隨著混凝技術的提高，利用高質量的破乳劑可將取得了長足進步。經過一次混凝除油處理后的污水含油量控制100 ppm過濾技術作為油田含油污水處理的重要手段,在以下,于是對原來的三段流程進行簡化，形成了二段處油 田的污水凈化處理中應用非常廣泛，我國油田應用理工藝,構筑物的投資僅為原來的3/4。同時處理技術最早、最多的是石英砂過濾器,目前應用較廣泛的還有和設備的更新也使該流程更加實用，如無閥濾池技術雙層濾料過濾器多層濾料過濾器、雙向流過濾器和核與單閥濾罐的引進,使得濾罐可以自動反沖洗,減輕了桃殼過濾器等,大多為壓力式。針對低滲透油田對回注操作工人的勞動強度,節(jié)約了反沖洗泵和反沖洗罐。水水質的更高要求，近年來在國內低滲透油田研究和2.3精細處理流程應用的是精細過濾器,主要涉及纖維球過濾器、微孔管對于低滲透油田,其回注水的水質要求更高,處理過濾器、中空纖維過濾器、濾芯過濾器等。國外油田常難度也更大。目前國內用于低滲透層油層回注水的處用過濾設備有單層濾料和多層濾料過濾器、雙向流過理方法為:常規(guī)處理加“精細過濾”,即在三段式處理工濾器硅藻土過濾器和簡式過濾器、陶瓷膜過濾器、高藝之后再加一套精細處理裝置。精度濾芯過濾器和雙層濾芯過濾器等。2.3.1水力旋流-精細過濾流程3.1 過濾方法當污水中油與水的密度相差較大時，即所含油分3.1.1深層過濾中輕質油含量較高時，可采用水力旋流加精細過濾工深層過濾是- -種常規(guī)過濾技術，其過濾介質是多藝流程,見圖1。水力旋流器在分離密度差較大的混合孔性顆?；蚶w維濾料 ,其過濾原理是:料漿在壓力的推物時處理效果好。動下通過濾料，料漿中的固體懸浮物被截留在濾料之自然水力壓力核桃間的孔隙之中。目前油田使用最為廣泛的深層過濾器污水除油旋流過濾有石英砂過濾器、核桃殼過濾器、無煙煤石英砂雙層復麓器合濾料過濾器等。經過這些過濾器處理后的出水水質一般可達到中高滲透油田的注水要求(B級或C級標回注水雙鍵料過鍵器或改性纖維球過濾器準),原水水質較好的少數情況可以達到A級標準。可圖1水力旋流-精細過濾流程見其處理精度不是很高，目前油田通常用作精細過濾2.3.2氣浮浮選-精細過濾流程的預處理技術。當油田回注水中油與水的密度相差較大時，還可3.1.2 微孔過濾以采用氣浮浮選處理加精細過濾工藝流程,其原理見微孔過濾是- -種較為精細的過濾手段，其過濾原圖2。理是在壓力的推動下是料漿穿過過濾介質，并依靠這回種過濾介質的攔截作用實現過濾?？梢钥闯鲞@種處理行I氣浮水t罐選機濾器維球過→注方法對濾材的要求極高，通常要求濾材上分布有均勻水的微孔,孔徑在2.5~-250 μm。這種過濾方法可去除粒三段常規(guī)流程精細過濾段徑為0.5~5 μm的顆粒。濾材常采用燒結濾管,材料有陶瓷、玻璃砂、聚乙烯等。因此。這種過濾方法一般用作圖2氣浮浮選-精細過濾流程超濾過濾的強化預處理手段。3過濾技術在油田污水處理中的應用3.1.3預涂過濾:從上節(jié)污水處理的各種流程中可以看出，無論采預涂過濾器的核心元件是管式過濾器材或板框式用何種流程,過濾都是最后的關鍵步驟。這是因為過濾濾器材。其過濾原理是過濾之前將預涂劑均勻分布在●28.過濾與分離Joumnal of Filtration & Separation2010 Vol.20 No.2過濾元件上，這樣便生成新的過濾介質，預涂劑的質粒非剛性,易變形,顆粒之間及顆粒與過濾介質之間粘量預涂的操作參數對過濾效果的好壞影響重大,通常性大的難濾物料，并且以其過濾精度高、化學性能穩(wěn)需要大量實驗研究以作為工程參考。一個過濾周期后定、無毒、無害、耐腐蝕抗壓強度好等優(yōu)點引起人們的需要對過濾介質進行反沖洗，反沖洗時預涂劑被洗掉,廣泛關注且在眾多行業(yè)被廣泛應用。并形成廢渣,需要集中處理。一-般預徐過濾器對固體懸本文采用相同精度(10 μm)的三種濾芯進行過濾浮物的過濾效果較高。對比試驗。過濾料漿成分為:油含量100ppm、固體懸3.2過濾介質凹浮物含量100 ppm;過濾速度均為0.917 m/h。試驗結含油污水水質復雜,其中含有懸浮固體、菌體、浮果如圖3所示。油、分散油、乳化油等雜質,不但影響過濾精度，而且由0.09于油與固體懸浮物的結合,使雜質的粘性變大，導致過0.07 I0.06 t濾介質極易被污染,難清洗,需要經常更換,大大提高j 0.04了操作難度和操作費用。如何在保證過濾精度的同時十金屬絲網提高過濾介質的壽命和抗污染性,是過濾技術,尤其是一燒結氈精細過濾技術的關鍵和研究重點。0 102030405060 70采用精細過濾技術來處理回注水的效果很大程度過濾時間/min.上取決于過濾介質的特性，以下為油田污水處理工藝圖3不同材料濾芯過濾性能對比圖中常用的幾種過濾介質。由圖3可以看出:金屬絲網、聚乙烯與燒結氈濾芯的過濾曲線都呈現相同的變化趨勢，三條過濾壓差趨3.2.1金屬絲網燒結微孔過濾材料采用多層不銹鋼編織絲網為原料，通過絲網疊層勢線都明顯分為兩個區(qū)域,圖中豎線左側壓差增長速復合壓制和真空高溫燒結等工藝方法制備而成，從而度明顯大于豎線右側。這是因為豎線左側區(qū)域為深層使其強度和剛度等力學性能大大提高;具有多孔材料過濾控制區(qū)，在此期間發(fā)揮主要作用的是濾芯內部的較為理想的均勻孔隙分布和優(yōu)異的流體滲透性能;有孔道結構，在過濾初期濾芯中的較細孔道很快被顆粒較高的分離效率和可靠的分離精度;再生性能優(yōu)異,使或油污堵塞,壓差增長較快。豎線右側為濾餅過濾控制用壽命長。區(qū),在此區(qū)域,濾芯狀態(tài)已基本穩(wěn)定,濾芯表層也已形除具有較高的分離效率和可靠的分離精度以外，成了均勻疏松的濾餅層,實現濾餅過濾,有效改善了過還具有優(yōu)異的再生性能，從而極大地提高了分離材料濾特性,所以過濾壓差平穩(wěn)增長。的使用壽命，使得凈化分離工藝過程的連續(xù)化與自動三種過濾介質的過濾壓差隨過濾時間延長均呈明化操作成為可能。顯上升趨勢，聚乙烯濾芯的增幅要略大于另外兩種濾3.2.2燒結金屬氈介質芯。這是因為在過濾的過程中,由于聚乙烯濾芯內的細用微米級不銹鋼纖維燒結而成，分長纖維燒結和孔道的攔截及吸附作用，流過濾芯的細小顆粒被截留短纖維燒結兩類。有兩層多孔纖維(粗濾纖維層和精濾在介質的細小孔道中,導致了過濾阻力增加較快。而另纖維層),兩層纖維濾層的兩側分別由支承金屬網和保外兩種濾芯主要靠機械攔截來濾除雜質，大的顆粒就護金屬網夾持,耐壓性得以提高,能在高溫下過濾高粘被攔截下來而小顆粒就流過濾芯孔道進人濾后水,所度(數千至數萬泊)聚合物;空隙率高達70%-90% ,異物以其過濾阻力較小。截留容量大(過濾壽命長);同時這種介質過濾精度高，3.3污水油含量對過濾的影響壓力損失小,洗滌再生性能也很優(yōu)越。油田污水難以凈化，其重要原因就是油類物質的3.2.3聚乙烯燒結濾芯存在,油類分散于水中不僅增大了污水的粘度,使得過聚乙烯燒結濾芯是用超高分子量聚乙烯配以其他濾阻力增加，而且油類極易吸附在過濾介質的表面和輔助材料經高溫燒結而成。在燒結過程中材料形成微內部孔隙中且難以脫離，使得過濾介質迅速失去過濾孔,控制燒結溫度可得到不同孔徑的濾管,適用于過濾能力且難以再生。為了研究油田污水中固含量對過濾不同的雜質。隨著技術的不斷完善，這種濾芯尤其適于效果的影響，本文進行了不同油含量的污水過濾對比處理固體顆粒在0.5~10.0 μm,或雖大于0.5 μm,但顆試驗,污水中固體懸浮物含量為50ppm,油含量分別2010 VoL.20 No.2過濾與分離Jourmal of Filration & Separation●29●為0、50、100、300 ppm;試驗所用過濾介質為金屬絲網降 ,使整個污水凈化過程難度大幅度增加。圖5為污水濾芯(10 μm),過濾特性曲線見圖4。聚合物含量對過濾效果影響試驗圖。0.18[從圖5可以看出隨著聚合物含量的增加，污水過0.1650.14濾壓差增幅增加十分明顯。0.12-目前雖然已有解決聚合物對油田污水水質影響的0.08成功案例，但沒有得到大范圍的推廣。因此聚合物的處0.06←油含量0ppm理仍然需要大量研究。0.04士油含址50ppm-+油含量100ppm+油含量300ppm4結論1015 20過濾時間t/min隨著科學技術的發(fā)展與進步，近年來油田污水的圖4油含量影響試驗曲線圖治理工藝在不斷改善,但從含油污水的處理流程上看，由圖4可知，固含量相同,油含量增加會使過濾壓主要采用老三套含油污水回注處理工藝，新型設備的差的增速大幅度增加,致使過濾特性惡化。油對過濾的不斷引進使其處理效果不斷改善;影響主要是由于粘附效應的存在，使有效濾餅難以形由于油田污水成分的特殊性，使其對過濾介質的成,過濾特性趨于惡化,造成過濾介質的污染,使被堵惡性影響遠遠超過常規(guī)料漿，過濾技術的提高和新型塞后的過濾介質難以沖洗干凈。故油田采出水處理難過濾材料的研發(fā)對油田污水處理至關重要;度要遠遠大于一般性的液固分離難度。油田污水中的油類物質和高分子聚合物對精細過3.4聚合物含量對過濾的影響隨著聚合物驅油技術規(guī)模的不斷擴大，聚合物驅濾影響重大,如何解決這-問題尚需進-步研究。產出液也將大幅增加,并直接影響系統(tǒng)的油水處理。聚參考文獻: .合物對油田污水0.1[1]鄧秀英.油田采出水處理技術綜述[辦工業(yè)用水與廢水,1999.水質的影響主要[2]陳進富油田采出水處理技術與進展[]環(huán)境工程,000.2.表現在大幅度增[3]陳文兵,張永齊.國內油田含油污水處理及展望[D太原理工加污水的粘度，大學學報,2001.7.從而導致污水除電0.04含聚丙烯釀肢25pm[4]程海鷹，張潔.梁利平.采油污水處理現狀及及其深度處理技油、除固體懸浮0.02→含聚丙烯酰肢S0pm術[小.工業(yè)水處理2003.8.物效果大大降[5]康勇,羅茜.液體過濾與過濾介質[M].北京:化工工業(yè)出版社，0 20402008.低，同時過濾速過濾時間/min度也大幅度下圖5聚合物含量影響試驗曲線圖Research on the Treatment of Waste Water in Oilfieldu Jing' ,QI Wan-jun2 ,JI Qing-lin'(1. China Petoleurm Engineering CO.,LTD Beijing Branch, Bejig 10083,China;2. CN0OC Energy Development Co, LTD,Tianjin 300450,China;3. China University of Petroleum, Dongying 257061, China)Abstract:The special nature of the waste water was analyzed, and the usual treatment used in oilfield was summarized in this paper. Theimportance of filtration technology applied in the waste water disposal in oilfeld was selective analysis, and the performance of usual filtermedium is also compared. Through the analysis of oil content and polymer content efect on the waste water tesl, indicated existing dificul-ties in the waste water disposal in oilfield.Key words:waste water in oilfield; fitration;polymer