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油田回注水處理技術(shù)

為了提高原油采收率，需向油井中回注大量的水，同時在油、氣的生產(chǎn)過程中也會有地層伴生水產(chǎn)生。為了獲得合格的油、氣產(chǎn)品，需要將伴生水以及注水與油、氣進行分離，分離所產(chǎn)生的水中仍然含有一定量的油、氣以及其他的固體或液體雜質(zhì)，這些含有一定量油、氣以及其他雜質(zhì)的水被稱為含油污水，其中的雜質(zhì)有懸浮固體、油、溶解物質(zhì)(低分子質(zhì)量有機物和無機鹽類、溶解氣) 等。由于水資源缺乏，油田普遍將采油污水進行處理后回注地下，但其具有較高的油藏傷害性、較強的腐蝕性和一定的結(jié)垢性，因此，《長慶油田污水回注指標(biāo)控制標(biāo)準(zhǔn)》對所屬站點的回注水中油、懸浮物和顆粒物粒徑等指標(biāo)有嚴(yán)格的要求。

1 含油污水水質(zhì)

長慶油田陜北特低滲透區(qū)塊某聯(lián)合站的設(shè)計處理能力為500 m3/d，本次水質(zhì)實測期間的處理設(shè)備運行負(fù)荷為82．8%。實測含油污水水質(zhì): 石油類物質(zhì)濃度為266 mg/L、硫化物濃度為2．69 mg/L、懸浮物濃度為1 980 mg/L、鐵含量為42．5 mg/L; 回注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn): 石油類物質(zhì)濃度為30 mg/L、硫化物濃度為2 mg/L、懸浮物濃度為15 mg/L、鐵含量為0．5mg/L。

2 主要設(shè)備及特點

根據(jù)含油污水的水質(zhì)特征及回注水水質(zhì)要求，主要去除因子為懸浮物、石油類物質(zhì)、硫化物及鐵，且保證處理后的回注水中顆粒物直徑＜1．0 μm。目前該區(qū)域部分聯(lián)合站常用的處理工藝為兩級過濾，即黑核桃殼過濾器+ 纖維球過濾器。本工程的含油污水處理在兩級過濾的基礎(chǔ)上增加氣浮裝置，即采用氣浮+ 兩級過濾。筆者主要考察氣浮裝置的增加對兩級過濾除污效果的強化能力。

2. 1 溶氣氣浮系統(tǒng)

本工程選用直溶氣浮，具體結(jié)構(gòu)如圖1 所示。本氣浮系統(tǒng)將空壓機、壓力溶氣罐、回流泵合為一體，在一定條件下，氣液混合泵在運轉(zhuǎn)時會有很高的自吸能力把氣體吸入高效反應(yīng)器，形成溶氣水，直接釋放到氣浮池中，產(chǎn)生大量的微細(xì)氣泡，粘附于經(jīng)過混凝反應(yīng)后的廢水中的“礬花”上，使絮體上浮，并最終通過斜板溶氣氣浮機進行清除。該系統(tǒng)主要設(shè)備為高效管道反應(yīng)器(PFＲ) 和斜板溶氣氣浮機(CDAF) 。

高效管道反應(yīng)器由3 個特殊設(shè)計的混合管道組成，分別加入絮凝劑和溶氣水。該反應(yīng)器具有精確、穩(wěn)定的GT 值，混凝劑投加后水中污染物脫穩(wěn)過程穩(wěn)定，保證絮體均勻增長; 同時在絮凝過程中加入了溶氣水，釋放出的氣泡能結(jié)合進絮體的內(nèi)部，產(chǎn)生共聚反應(yīng)，大大提高了分離效率。

斜板溶氣氣浮機在浮選機腔內(nèi)設(shè)置了斜板，水流處于層流狀態(tài)，提高了分離負(fù)荷和效率; 同時該系統(tǒng)采用了斜管高壓溶氣技術(shù)，省去了大體積的溶氣罐，溶氣壓力達(dá)到了0．6 MPa，容器量大，加強了氣浮的挾污能力，適合處理含油量大、懸浮物高的污水。

2. 2 黑核桃殼過濾器

黑核桃殼過濾器是利用過濾分離原理研制成功的分離設(shè)備，采用了耐油濾材作為過濾介質(zhì)，具有比表面積大、吸附力強、截污量大的特性，可以有效去除水中的油和懸浮物。過濾時，水流自上而下，經(jīng)布水器、濾料層、集水器完成過濾。反洗時，攪拌器翻轉(zhuǎn)濾料，水流自下而上，使濾料得到徹底清洗再生。主要運行參數(shù): 過濾速度為20～25 m/h; 運行周期為8～24 h; 反洗方式為水反洗，反洗耗水為1%～3%，反洗強度為4～15 L/(m2·s) ，反洗歷時為20～30 min，反洗膨脹率為30%～50%。

2. 3 纖維球過濾器

雙親可逆纖維球過濾器采用高新技術(shù)使纖維分子結(jié)構(gòu)優(yōu)化重組，生成性能穩(wěn)定的新分子基因，從而達(dá)到雙親雙疏的目的。在過濾時濾料表現(xiàn)出親油親水特性，具有良好的自然沉降性進而形成理想的濾床，同時吸附攔截水中的油及懸浮物，反洗時表現(xiàn)出疏油的特性，具有良好的再生性。主要運行參數(shù): 過濾速度為30 m/h; 運行周期為8～24 h; 反洗方式為水反洗，反洗耗水為1%～3%，反洗強度為30 L/(m2·s) ，反洗歷時為20～30 min; 水頭損失≤0．15MPa。

3 結(jié)果與分析

3. 1 無氣浮裝置下的處理效果

目前，部分聯(lián)合站僅采用黑核桃殼過濾器+ 纖維球過濾器系統(tǒng)處理含油污水。在本次研究中，首先關(guān)閉氣浮裝置運行含油污水處理系統(tǒng)，進、出水水質(zhì)見表1。可見無氣浮狀態(tài)下，對石油類物質(zhì)、硫化物、懸浮物、鐵的去除率分別為95．4%、14．5%、95．6%、98．9%; 回注水懸浮物和硫化物濃度未達(dá)到《長慶油田污水回注指標(biāo)控制標(biāo)準(zhǔn)》。

3. 2 加氣浮裝置下的處理效果

增加氣浮裝置進行含油污水處理，進、出水水質(zhì)見表2。可見增加氣浮狀態(tài)下，對石油類物質(zhì)、硫化物、懸浮物、鐵的去除率分別為99．9%、29．7%、99．5%、99．0%，所有分析因子均符合《長慶油田污水回注指標(biāo)控制標(biāo)準(zhǔn)》。可知，氣浮工段可去除74．4%的石油類物質(zhì)和83．8% 的懸浮物，同時去除了22．7%的硫化物和16．7%的鐵，大大降低了后續(xù)過濾系統(tǒng)的處理負(fù)荷，緩解了過濾阻力的增加速度，延遲了濾料的反洗周期，降低了運行成本。

對比表1、2 可知，增加氣浮后，出水石油類、硫化物、懸浮物、鐵濃度分別降低了97．4%、17．8%、88．5%、2．2%，使得石油類物質(zhì)和懸浮物的出水濃度大幅下降，保證了回注水的水質(zhì)穩(wěn)定。

4 結(jié)論

在黑核桃殼過濾器和纖維球過濾器的兩級過濾基礎(chǔ)上，在過濾之前加裝氣浮裝置，可顯著提高對含油污水的處理效果，出水石油類物質(zhì)、硫化物及懸浮物的濃度分別降低了97．4%、17．8%、88．5%，減輕了后期過濾的負(fù)荷; 而且回注水水質(zhì)穩(wěn)定，達(dá)到《長慶油田污水回注指標(biāo)控制標(biāo)準(zhǔn)》。