新疆油田稠油污水处理资源化利用技术_骆伟

doi:10.3969/j.issn.1006-6896.2009.09.037新疆油田稠油污水处理资源化利用技术骆伟1王爱军1张志庆1冉蜀勇2朱泽民2(1.新疆油田设计院;2.新疆油田公司基建处)摘要:新疆油田公司近些年通过引进专有技术和发展新技术,并在油田采出水处理方面进行巨额投入,形成了具有本油田特点的油田采出水处理技术,如离子调整旋流反应法处理技术和重核—催化强化絮凝净水技术等。新技术的成功应用彻底改变了过去大量高温稠油污水经简单收油后直接外排,既浪费水资源和热能,又污染环境的局面,解决了环境污染和热能利用等问题,降低了运行成本,有着良好的社会效益和经济效益。关键词:采出水;离子调整;旋流反应;重核;强化絮凝1水质特点1.1地层水水型及污水的温度新疆油田稠油采出水的水型均为NaHCO3水型,矿化度不高,在2162～5352mg/L之间。油田采出水温度高,常常在65℃～90℃之间,虽利于药剂反应,但易造成投加药剂上浮,悬浮物去除效果差。1.2油水密度差范围大油水密度差范围大,最小为0.0432g/cm3,最大为0.186g/cm3。1.3乳化严重对比6座稠油采出水处理站,百重7乳化程度最高,油珠粒径<20μm的含油占总含油的80%以上,由于油珠粒径很小,这部分含油很难靠重力沉降去除,给污水除油带来困难。1.4带较高的ξ电位新疆油田采出水ξ电位在-23～-30mV范围内。较高的ξ电位形成的双电位层阻碍油珠及絮体的絮凝,增大了净水药剂的使用量。1.5水中不稳定离子的影响(1)HCO-3含量为103.28～2704.4mg/L,CO2-+HCO-3的弱酸缓冲体系,会加速腐蚀。(2)Ca2++Mg2+含量为9.08～1235.8mg/L。在适宜的条件下可与CO2-、HCO-3、SO2-4等阴离子结合,生成CaCO3、MgCO3、CaSO4、Mg-SO4垢或悬浮物。(3)Fe2+及Fe3+含量为4.1～23.8mg/L,高价铁(Fe3+)以化合物形式存在,构成悬浮物;低价铁(Fe2+)以溶解状态存在,它可与H2S生成难溶的FeS,使水变黑;水中含铁量的增加是水腐蚀加剧的标志。2回用注蒸汽锅炉对水质的要求注汽锅炉给水水质要求为:①不在锅炉内发生结垢、腐蚀、积盐等现象;②不污染交换树脂;③保证热力系统正常进行;④不污染油层,有利于驱油;⑤给水满足《蒸汽发生器给水规范(SY/T0097-2000)》对水质的要求。新疆油田稠油污水回用锅炉的各项指标除SiO2外,其余各项均满足该标准。SiO2能够与Ca2+、Mg2+等离子共同沉积,造成锅炉炉管结垢;且SiO2含量超过其溶解度时也能单独结垢。SiO2的溶解度与压力关系密切,压力越高,溶解度越大。新疆油田稠油污水中SiO2的含量达到了80～120mg/L。考虑去除SiO2的运行费用高,约为3元/m3,水处理软化措施比较好,软化处理后的硬度都为零。新版《蒸汽发生器给水规范》(讨论稿)已将SiO2的含量提到小于等于150mg/L可不处理,因而新疆稠油污水回用锅炉过程中没有采取除硅措施,现场开炉检查的情况也证实了结垢趋势不严重。3新疆油田采出水处理技术特点3.1离子调整旋流反应法技术新疆油田采出水通过加入以锌、钙为主要成分的离子调整剂,调整污水的pH值,使乳状液破乳,悬浮固体颗粒聚并,油水固液迅速分离,水质得到净化,并通过改变离子调整剂的配方以适应油田污水水质的变化及不同油田的污水处理。药剂的总量控制在200mg/L以内,净水药剂费用小于1.2元/m3。净水药剂经油田污水多功能旋流处理器,保证离子调整剂与污水反应的时间间隔和混合强度,满足对混合强度的不同要求,使油、气、水及固体悬浮物迅速分离[1]。在多功能旋流处理器内,新生的悬浮物颗粒在穿过陈化后的污泥层时被吸附拦截,62油气田地面工程第28卷第9期(2009.9)这样多功能旋流处理器出口的水质已经基本达到了注水水质标准。3.2重核—催化强化絮凝净水技术重核—催化强化絮凝净水技术就是首先加入比重大的金属阳离子,形成较为密实的“重核”,加大絮体的比重,利于絮体沉降。其次加入催化剂,选择带有高正电荷密度的催化剂,先于混凝剂和絮凝剂投加在污水中,对水中的胶体颗粒进行脱稳预处理,使胶体表面的ζ电位减少,降低水质净化难度,同时再投加混凝剂。最后加入絮凝剂吸附桥架,使污水形成较大的絮体而沉降,水质迅速得到净化。经研究,采用新的混凝动力学理论的均匀各向同性紊流技术可以增加强化絮凝作用;从亚微观的角度分析,在药剂的混合及絮凝工艺中形成的空间分布均匀、高密度、高强度的微涡旋,可改变絮体的运动方向,增大絮体的有效碰撞的几率。药剂投加后,不改变水中离子含量,对油田采出水进行综合利用无影响,且能保持原水水质特性。药剂的总加入量控制在220mg/L以内,药剂费用控制在小于等