油田含油污水處理技術(shù)的發(fā)展與建議
行業(yè)動態(tài)
1 引言
我國油田的水處理技術(shù)經(jīng)過二十多年的發(fā)展與實踐，已基本進(jìn)入了工藝技術(shù)配套、管理有章可循的穩(wěn)定發(fā)展階段，成為油田注水系統(tǒng)的一個重要的不可分割的一部分。分析國內(nèi)油田水處理技術(shù)的特點，可以歸納為：起步時間晚，起步程度高。一些主要水處理技術(shù)、設(shè)備和檢測手段在引進(jìn)和借鑒國外產(chǎn)品和技術(shù)上，都有所創(chuàng)新和提高，基本上找出了國內(nèi)不同油田，不同地層對注入水要求的工藝技術(shù)。
2 含油污水處理的技術(shù)水平
從目前情況看，沉降隔油、砂濾式水處理流程仍是目前各油田的主要水處理流程。含油污水的除油技術(shù)主要是重力沉降分離、板式聚結(jié)、接觸過濾、溶氣氣浮、旋流除油器和凈水劑的應(yīng)用。從應(yīng)用的廣度看，重力沉降分離，板式聚結(jié)器的應(yīng)用較為廣泛，其它技術(shù)的應(yīng)用范圍還很窄或處在初始階段。
重力分離設(shè)備主要有撇油罐，立式除油罐和臥式除油器等幾種。重力分離的特點是能接受任何濃度的含油污水，主要用于處理水質(zhì)、水量波動較大的含油污水，水在重力設(shè)備中的停留時間較長（一般是2～5小時），因此，該種設(shè)備能去除水中大量的游離油但不能去除乳化油，處理后的水質(zhì)一般達(dá)不到注水要求（去除油粒直徑在100μm以上）。重力分離設(shè)備往往作為水處理的 設(shè)備，既可用于脫后水緩沖，又可作為多級水處理的預(yù)處理設(shè)備。
板式聚結(jié)較重力分離法的效率要高，去除油滴的直徑在30μm以上，水在設(shè)備中的停留時間一般在5～30min，主要設(shè)備有壓力臥式斜板聚結(jié)器，平行板聚結(jié)器，皺折板聚結(jié)器等，一般用于含油污水多級處理的首級處理設(shè)備或用在重力沉降的設(shè)備之后。
浮選技術(shù)是采用一定的手段使污水中產(chǎn)生微氣泡，氣泡與污水中的懸浮固體顆粒和油珠相吸附而浮出水面，并在水體表面形成含油泡沫，然后用撇油器將油撇去的一種水處理設(shè)備，80年代在遼河、勝利、中原三個油田的含油污水中相繼采用了這種水處理技術(shù)。華北油田在岔北聯(lián)和古一聯(lián)也曾開展過這方面的試驗工作，并在古一聯(lián)投入了工業(yè)應(yīng)用。水在浮選池中停留時間是4～5min，除油效率可達(dá)95%以上。目前較常用的是溶氣氣浮和剪切氣浮兩種方法。影響浮選效率的主要因素是浮選劑的選擇，氣泡粒徑，進(jìn)氣速度，氣泡分散程度，污水流速，水溫，pH和化學(xué)因素等。阻礙該技術(shù)推廣的首要問題是密閉和惰性氣源問題。起初應(yīng)用的國外產(chǎn)品主要是美國Wemoce公司生產(chǎn)的浮選機。國內(nèi)目前也有同類產(chǎn)品的生產(chǎn)，油田的應(yīng)用產(chǎn)品以沈陽水處理設(shè)備廠和江蘇無錫節(jié)能凈化設(shè)備廠生產(chǎn)的氣浮設(shè)備為主。
介質(zhì)過濾器一般不作為除油的主設(shè)備，而用于含油量較?。?/span>≤20mg/L）污水的深度處理。旋流除油技術(shù)除在海上油田應(yīng)用，在陸上油田還沒有被引起足夠的重視和應(yīng)用，國內(nèi)也沒有同類產(chǎn)品的制造和生產(chǎn)。在此基礎(chǔ)上，國外在1989年又研制了一種新的盤棧離心器，不僅除油效率高，還可有效地清除污水中的固體雜質(zhì)。污水含油量在1000 mg/L時，處理后的水中含油量可達(dá)4mg/L，進(jìn)口污水含油量在9000mg/L時，出口含油量可達(dá)30mg/L以下，是目前除油效率較高的設(shè)備。
凈水劑的應(yīng)用一般以增加水處理設(shè)備效率去除污水中乳化油為目的，投加凈水劑仍是目前水質(zhì)處理有效的方法之一。
2.1 含油污水中的懸浮固體去除方法
多年來，去除含油污水中的懸浮固體一直采用的是投加凈水劑配合沉降和砂濾罐過濾。在低滲透油田的水質(zhì)處理上還沒有開發(fā)出一套行之有效的水質(zhì)深度處理設(shè)備系列。目前，國內(nèi)消化外國過濾技術(shù)開發(fā)生產(chǎn)的過濾設(shè)備有核桃殼過濾器、并口濾芯過濾器、纏繞式微孔過濾器、雙濾料過濾器、燒結(jié)管過濾器等。雖然過濾器種類不斷增加，但與國外相比，過濾器的種類還比較單一。江漢石油總機廠生產(chǎn)的核桃殼過濾器在國內(nèi)油田含油污水處理中相對來說較為 ，處理后的水中懸浮固體含量≤3mg/L，油≤10mg/L，并在1990年12月通過了石油總公司的鑒定，但除在勝利油田應(yīng)用外，國內(nèi)其它油田還沒有大面積的應(yīng)用；井口過濾器的制造技術(shù)還沒有突破性的進(jìn)展，也沒有形成為油田所歡迎的產(chǎn)品系列和供貨渠道；桂林過濾器廠生產(chǎn)的PE和PEC系列微孔過濾器雖然可以把含油污水中懸浮固體含量降低到2mg/L以下，油含量降低到5mgL以下，但突出的問題是在含油污水中使用時堵塞較快，反吹再生周期短，反吹再生效果差，濾芯再生液的研制工作還沒有突破性的進(jìn)展。因此，PE、PEC微孔過濾器在含油污水處理中的應(yīng)用還存在一定的難度。總之，過濾設(shè)備作為含油污水處理的主要設(shè)備，如果這方面的技術(shù)和研制工作還沒有飛躍性的發(fā)展，很難想象油田注水水質(zhì)會有一個大的提高。
2.2 殺菌技術(shù)
含油污水中的細(xì)菌一直是水質(zhì)二次污染的主要因素之一，目前油田的殺菌技術(shù)和手段還很薄弱，還沒有一個很好的控制細(xì)菌含量的方法。油田污水中常用的殺菌劑為1227（十二烷基二甲基芐基氯化銨），替換的藥劑種類也沒有超越表面活性劑的范圍。其它類的殺菌劑的應(yīng)用還不多見，一些油田含油污水中采用加氯殺菌，雖然在一定程度上可以緩解油田殺菌劑單一帶來的細(xì)菌抗藥性，但是有機氯化物的生成也不容忽視，有資料報道：二氧化氯，臭氧以及逐漸釋放氯氣的有機氯化物可以作為很好的殺菌藥劑，但價格昂貴，非油田水處理所能負(fù)擔(dān)；紫外線殺菌技術(shù)作為一種物理殺菌方法，已有室內(nèi)試驗報道，由于工程造價和管理的難度較大，用于油田水處理還不現(xiàn)實。國內(nèi)油田控制細(xì)菌的極普遍的方法是兩種殺菌劑交替投加。
2.3 控制含油污水中的溶解氧技術(shù)
控制含油污水的溶解氧含量的密閉技術(shù)在油田的研究工作已有多年，對密閉方式的選擇一直有較大的爭議，現(xiàn)場已有應(yīng)用并能為大多數(shù)人接受的是：天然氣調(diào)壓密閉工藝流程、氮氣密閉工藝流程和低壓氣密閉工藝技術(shù)，這些工藝技術(shù)由于使用的儀表較多，工程造價較高以及氣源、技術(shù)管理等方面的因素，只在勝利油田、中原油田為數(shù)不多的幾個水處理站應(yīng)用?，F(xiàn)階段，在全國各油田大面積推廣還相當(dāng)困難，氣提和真空脫氣技術(shù)在目前水處理站的應(yīng)用還不多。大多數(shù)油田依然采用的是敞開式水處理流程。由于一般油田產(chǎn)出水溫度較高，儲水罐上都有一定厚度的浮油，整個儲水罐上部始終處于正壓狀態(tài)，大氣中的氧氣不易進(jìn)入，污水中的氧氣含量一般還沒有超過0.1mg/L，在這種情況下，通過投加除氧劑就能把污水中的氧氣含量控制在0.05mg/L以下。目前，用化學(xué)方法除氧仍是目前控制含油污水中溶解氧含量的一個比較實際且常用的技術(shù)手段。
2.4 確保水質(zhì)穩(wěn)定的容器、管線內(nèi)涂層技術(shù)
近年來，各油田為了防止注水水質(zhì)的二次污染，都開展了注水管線的內(nèi)防腐的研究和實踐工作，主要應(yīng)用的有聚氨酸涂料、環(huán)氧粉末涂料，8511耐磨防腐涂料、8701環(huán)氧涂料、H87環(huán)氧涂料和水泥砂漿襯里等技術(shù)。對保證合格輸送水質(zhì)起到了積極作用。但注水管線仍有腐蝕和結(jié)垢的現(xiàn)象發(fā)生，腐蝕多以點蝕為主，現(xiàn)在比較成熟和 的技術(shù)是聚合物水泥砂漿襯里工藝。
2.5 水質(zhì)的化學(xué)穩(wěn)定技術(shù)
配合水處理流程，穩(wěn)定水質(zhì)的化學(xué)手段在近十多年中得到了飛速發(fā)展，在借鑒國外技術(shù)上，國內(nèi)也逐漸開發(fā)和研制了凈化、殺菌、阻垢、除氧、緩蝕等水處理藥劑，基本上滿足了國內(nèi)油田水質(zhì)穩(wěn)定的需要，就目前來講，應(yīng)用于含油污水處理的凈水藥劑大多還沒有超出無機鐵鹽和鋁鹽的范圍。聚合物高分子凈水劑的應(yīng)用由于經(jīng)濟(jì)上的原因一般與無機混凝劑配合投加的多，單獨用于含油污水處理的并不多見，但由于有機高分子優(yōu)越的混凝特性，高分子混凝劑的開發(fā)仍是今后藥劑開發(fā)的一個方向，阻垢劑的研究從60年代開始，從鉻系配方到磷系配方，再到聚羧酸鹽和全有機配方的開發(fā)促進(jìn)了高效阻垢藥劑的發(fā)展。目前應(yīng)用較為廣泛的是有機多元膦酸（ATMP、HEDP、EDTMP），聚羧酸鹽引進(jìn)膦酸基團(tuán)的阻垢藥劑在國內(nèi)已有報道，但還沒有在生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。磷系配方的一個致命弱點是易造成細(xì)菌繁殖，因此應(yīng)做好殺菌工作。近年來，污水中使用的緩蝕劑的研究和開發(fā)都著眼于能形成螯合物吸附膜的藥劑，應(yīng)用較好的是分子中含氮的長碳鏈化合物，它們既具油溶性，又具有表面活性，還可以在金屬表面形成吸附，增加了保護(hù)膜的厚度，應(yīng)用較多的是胺類衍生物和咪唑啉類藥劑。殺菌劑方面值得一提的是國外開發(fā)的一種名為1-溴-3-氯-5-甲基-5-乙基海因的產(chǎn)品，商品名為：DANTOBROM.RW，據(jù)報道，殺菌效果相當(dāng)于其它殺菌劑的7倍。英國的System UVEX Ltd公司研制成功的一種System UVEX設(shè)備可以將菌數(shù)由106個/ml降到103個/ml；國內(nèi)也生產(chǎn)了二氯或三氯三聚異氰酸鈉殺菌劑，效果很好，并有出口。但在采出水處理的應(yīng)用上由于費用太高而停留在室內(nèi)試驗階段。總之，雖然國內(nèi)含油污水處理藥劑的研究、開發(fā)、生產(chǎn)已初具規(guī)模，但生產(chǎn)廠家多是石油企業(yè)外的化工部門。如何在眾多的廠家藥劑中選擇適合油田的水處理藥劑，防止不合格藥劑進(jìn)入油田市場，則是搞好水質(zhì)穩(wěn)定的關(guān)鍵。今后的重點是采用 的手段加強藥劑的選擇和進(jìn)藥的質(zhì)量檢測。
2.6 注水水質(zhì)的檢測技術(shù)
近幾年來，我國相繼從美國、日本等 引進(jìn)了整套水質(zhì)檢測設(shè)備。在檢測的水質(zhì)8項內(nèi)容上都已達(dá)到了儀器化。目前，根據(jù)現(xiàn)場需要國內(nèi)的江漢石油總機廠，中原油田與中國洛陽船舶工藝研究所研制的兩種水質(zhì)檢測車已分別投入市場，根據(jù)用戶不同要求，可完成注水水質(zhì)的全面檢測和自動打印結(jié)果，是一項很好的適合野外水質(zhì)檢測的工具車。
3 對我國油田水處理發(fā)展的幾點建議
（1）流程設(shè)計要“一步到位”，老流程改造要切合實際。
從華北油田污水處理站的工藝發(fā)展上看，污水處理站的改造周期一般在3～5年，并且流程改造的工程很大。有的改造不足1年又要改造。建議今后的流程設(shè)計要對油田的發(fā)展做出正確評估，包括油田今后的原油增減量、含水變化、泥砂變化、含油乳化程度、水量變化、地層對水質(zhì)要求、國內(nèi)、國際技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r等都要做出相應(yīng)的預(yù)測，這樣在流程設(shè)計時才能權(quán)衡利弊，一步到位，既可減少流程改造的費用，延長改造的周期，又可降低工程造價，達(dá)到優(yōu)化設(shè)計的目的。
（2）開展水處理技術(shù)的聯(lián)合攻關(guān)。
就目前來說，各油田都在研究有效的水處理方法，有些技術(shù)已取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，但缺少交流，造成互相封閉，技術(shù)傳播慢，重復(fù)研究現(xiàn)象嚴(yán)重，今后應(yīng)該加強這方面的協(xié)同攻關(guān)。
（3）加強水處理工藝流程的研究，開發(fā)高效的水處理設(shè)備，研究和生產(chǎn)適合油田的水處理藥劑，占領(lǐng)油田市場。在設(shè)備、藥劑的研究和開發(fā)上形成系列，滿足油田的需要。
（4）加強水質(zhì)檢測技術(shù)和密閉技術(shù)的研究工作，防止水質(zhì)的二次污染。
