埕东油田采油污水回用配聚处理工程实践.pdf

水 污 染 治 理 埕东油田采油污水回用配聚处理工程实践 杜春安 1 袁长忠 1 潘永强 1 陈景军 2 1. 胜利油田采油工艺研究院， 山东 东营 257000; 2. 胜利油田河口采油厂， 山东 东营 257200 摘要 采用生物氧化去除还原性物质和生物竞争抑制硫酸还原菌的集成技术处理油田采油污水用于配制聚合物溶液。 运行结果表明 采用处理后的采出水配制聚合物溶液， 黏度达 20 mPas 以上， 且长时间保持稳定， 能够满足现场生产 需求。 关键词 采油污水; 生物氧化; 生物竞争; 回用; 配制聚合物溶液 PROJECT OF OIL FIELD PRODUCED WATER TREATMENT FOR PREPARING POLYMER SOLUTION IN CHENGDONG OILFIELD Du Chun＇an1Yuan Changzhong1Pan Yongqiang1Chen Jingjun2 1. Shengli Oil Production Research Institute， SINOPEC， Dongying 257000， China; 2. Hekou Oil Production Plant of Shengli Oilfield Company， SINOPEC， Dongying 257200， China AbstractThe combined technology of biological oxidation and biological competition was developed and used to treat oil field produced water to increase viscosity of polymer solution． The running results show that the technology can remove all of the reducible substances， such as hydrogen sulfide etc． The viscosity of the polymer solution prepared with the treated produced water can be maintained above 20 mPa s and keep stable， which meets the needs of production． Keywordsoil field wastewater; biological oxidation; biological competition; reuse; preparation of polymer solution 目前， 我国油田开发已广泛采用以聚合物驱为主 的三次采油技术， 现场应用中多采用清水配制聚合 物， 既消耗了宝贵的淡水资源， 又造成采油污水富余， 需要达标外排或无效回灌。利用采出水配聚不仅节 约淡水资源， 而且减少污水的排放， 保护环境。 胜利油区埕东油田西区的采出污水含有还原性 硫化物和金属离子， 导致污水配制聚合物溶液的黏度 大幅度降低， 使该区二元驱项目难以实施。针对这一 问题， 埕东油田采用生物氧化去除还原性物质和生物 竞争抑制集成技术处理采油污水， 采用处理后的采出 水配制聚合物溶液， 其黏度大幅度提高， 可满足现场 生产需求。该工艺的推广应用， 不仅可以节约淡水资 源， 而且减少了富余污水外排环境， 为油田污水的资 源化利用探索了一条新途径。 1工程概况 埕东油田 2004 年开始实施泡沫复合驱， 并注聚， 污水配注聚合物溶液的黏度保持在 19 ～ 21 mPas， 20062008 年间， 由于聚合物溶液黏度降低而加注 黏度改进剂， 2008 年 3 月停加药剂后， 污水配注聚合 物溶液的黏度又降为 2 ～ 5 mPas， 由于聚合物溶液 黏度低， 影响了泡沫驱的开发效果， 成为制约泡沫驱 继续实施的瓶颈问题。 针对这一问题， 首先对埕东油田配聚污水进行了 水质分析 表 1 ， 并通过实验确定污水中的硫化氢、 SRB、 Fe2 等是造成聚合物溶液黏度降低的重要原 因。并确定采用生物氧化去除还原性物质和生物竞 争抑制硫酸盐还原菌的集成技术， 使用处理后的污水 配制的聚合物溶液黏度达 20 mPas 以上， 且保持长 时间稳定， 达到聚驱生产要求。 表 1污水水质分析 ρ SS / mg L －1 ρ 含油 / mg L －1 ρ COD / mg L －1 ρ H 2S / mg L －1 SRB/ 个 mL －1 ρ TDS / mg L －1 ρ Fe2 / mg L －1 pH 8. 0 ～ 40. 2 20. 0 ～ 60. 7 260 ～ 4204 ～ 8110 ～ 600 5 998 ～ 6 500 0. 1 ～ 0. 3 6. 6 ～ 6. 9 1 环境工程 2012 年 6 月第 30 卷第 3 期 2处理工艺 2. 1工艺流程 工艺流程如图 1 所示。 图 1工艺流程 实验将采出水泵入预生化装置， 去除大部分悬浮 油等污染物， 降低后续生化处理负荷， 回收原油可用。 出水进入生物氧化池， 池内布有生物填料和曝气系 统， 接入硫化细菌及烃类降解菌， 在硫化细菌的作用 下将污水中还原态物质转化为高价态的化合物， 从而 达到去除污水中硫化氢的目的， 烃类降解菌则可以去 除大部分油、 COD 等细菌赖以繁殖的营养底物。生 物氧化池出水进入生物除氧池， 依靠好氧菌的生长消 耗氧气， 能够将氧含量消耗到 0. 1 mg/L 以下， 池内同 时接入硝酸盐还原菌， 通过生物竞争抑制硫酸盐还原 菌生长。生物除氧池出水进入沉降池， 出水用于配制 聚合物。 2. 2主要构筑物及工艺说明 1 生物氧化池。生物氧化主要依靠生物膜上的 硫化细菌及烃类降解菌等去除污水中的还原性物质， 并降解部分有机物。生化氧化池采用撬装式， 4 池并 联， 单池尺寸 14. 4 m 2. 4 m 3. 1 m 分 4 级 。填 料采用框架式组合弹性纤维填料， 具有挂膜快、 生物 附着量大、 致密、 不易脱落、 无堵塞现象的特点。采用 罗茨风机供氧， 保证溶解氧含量 2 ～ 4 mg/L。为保证 布水、 曝气均匀， 池体底部分格设置布水管。 2 生物除氧池。依靠好氧菌的生长消耗氧气， 可将氧含量降至 0. 1 mg/L 以下， 池内同时接入硝酸 盐还原菌， 一方面通过消耗硫酸盐还原菌的底物抑制 其生长; 另一方面， 在反硝化过程中形成的亚硝酸根 等离子对硫酸盐还原菌具有较好的抑制作用， 从而抑 制硫酸盐还原菌生长。 3 沉降池。通过重力沉降作用去除污水中的悬 浮物等， 保证出水效果。 3运行结果 经一段时间的调试后， 各处理单元处于稳定运行 状态， 该工艺对污水中硫化氢等还原性物质去除率达 100 ， 且能有效抑制 SRB 的活性， 化学需氧量、 含油 量等大幅度降低。处理效果见表 2。 表 2系统处理前后水质分析 项目 ρ H 2S / mg L －1 ρ Fe2 / mg L －1 DO/ mg L －1 SRB/ 个 mL －1 ρ 油 / mg L －1 ρ SS / mg L －1 采油污水5. 00. 20. 0160040. 022 除氧沉淀池000. 052. 514. 710 3. 1配聚黏度 系统运行期间， 取样检测配制的聚合物溶液黏 度， 结果如图 2 所示。通过该工艺处理后污水配制的 聚合物溶液黏度一直维持在 25 ～ 35 mPas， 处理效 果稳定， 而未处理采出水配制的聚合物溶液黏度仅 1 ～ 3 mPa s 左右。 图 2系统处理前后污水配制的聚合物溶液黏度 3. 2配聚黏度长期稳定性 驱油是一个长期的过程， 对于注入的聚合物， 其 黏度应在地层中保持长期稳定性才能有效发挥提高 石油采收率的作用。考察了 70 ℃ 条件下处理后污水 配制聚合物溶液的长期稳定性 见图 3 。由图 3 可 知 处理后污水配制的聚合物溶液具有较好的稳定 性， 放置 14 d 后， 其黏度保持在 20 mPas 以上， 可满 足现场生产需要。 图 3聚合物溶液在模拟油藏条件下长期稳定性 4经济效益分析 利用该系统处理后的污水配制聚合物溶液， 不仅 可以保持聚合物溶液黏度， 保证该区泡沫驱和聚合物 驱的开发效果， 能够提高原油产量， 而且节约淡水资 源， 年 节 约 清 水 131. 4 104m3， 直 接 经 济 效 益 达 63. 72 万元， 同时， 还减少了富余污水的产出与处置， 因此， 具有良好的经济效益与环境效益。 下转第 8 页 2 环境工程 2012 年 6 月第 30 卷第 3 期 ②滤池出入口阀门关闭阶段， 时间 2 min。 ③大流量反冲洗。反洗水泵启动， 滤池以大流量 进行 反 冲 洗， 冲 洗 时 间 2 ～ 5 min。 冲 洗 强 度 为 12 L/ s m2 。 ④气水合洗。反洗水泵以小流量继续进行反冲 洗， 同时反洗罗茨风机启动， 滤池进行“风水合洗” ， 时间 2 min。 ⑤小流量反洗。反洗水泵以小流量继续进行反 冲洗， 时间 2 ～ 5 min。 ⑥冲洗结束， 滤池入口及出口门开启投入运行， 时间 1 ～ 2 min。 2. 5主要设备参数 1 滤池反洗水泵。出水流量 600 m3/h; 扬程 20 m; 数量 3 台。 2滤 池 反 洗 风 机。 流 量 20 m3/min;扬 程 7. 0 m; 数量 2 台。 2. 6设计中应注意的问题 1 进水浊度的控制 ［2］。当滤池进水浊度小于 15 度时， 运行周期长， 可达 24 h 以上， 从而降低了反 冲洗频率， 减少了反冲洗水的用量， 增加了有效处理 能力。 2 变孔隙滤池保持正常运行的关键是有效地清 洗， 因此通过小流量的气水合洗可以防止粗细砂分 层。为了防止承托层在气水合洗时乱层， 滤池的布气 管应布置在承托层上。 3 由于在变孔隙滤池前需加石灰进行混凝澄清 处理， 因此澄清池出水含有过饱和碳酸钙， 会在变孔 隙滤池中产生沉淀， 导致滤料板结， 因此采用在滤池 入口加酸中和过饱和碳酸钙。 2. 7工程施工中采取的措施 由于变孔隙滤池对布气的均匀性要求较高， 因此 在安装中应进行进气装置的布气试验来检测支管是 否安装水平。 3结论 变孔隙滤池处理效果好， 浊度去除率可达97 ～ 99 ， 出水水质完全能够达到电厂循环冷却水补充水 的水质要求。“中水→曝气生物滤池→澄清处理 加 石灰→变孔隙滤池” 工艺已经越来越多的应用于电 厂回用水处理中， 并且取得了很好的处理效果。同时 节省了大量的自来水， 产生了良好的经济效益和环境 效益。 参考文献 ［1］王小青． 变孔隙深层过滤技术的应用［J］． 科技情报开发与经 济， 2002， 12 3 151- 152． ［2］肖泽鹏． 变孔隙砂滤池的结构与运行［J］． 湖南电力技术， 1993 3 19- 21． 作者通信处王萍100082北京市海淀区西直门北大街 60 号首钢 国际大厦 7 层 E- mailanny_wan sina. com 2011 － 11 － 07 櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅 收稿 上接第 2 页 5结论 采用生物氧化去除还原性物质和生物竞争抑制 硫酸还原菌的集成技术处理油田采油污水， 出水用于 配制聚合物溶液， 可有效地去除污水中的还原性物 质， 抑制硫酸盐还原菌活性， 保持聚合物溶液黏度。 处理后的污水配注聚合物溶液黏度大于 20 mPas， 且长时间保持稳定， 可满足现场生产需求。该技术在 经济及技术上都是可行的。 该技术的实施， 将处理后的油田污水替代清水， 用于配聚， 不仅节约淡水资源， 而且可以降低油田富 余污水压力， 避免富余污水的无效回灌或外排， 对其 他油田采油污水循环利用具有很好的示范作用。 参考文献 ［1］林翔． 埕东油田聚驱过程聚合物黏度影响因素［J］． 油气田地 面工程， 2010， 29 3 34- 35． ［2］郑雅梅， 成怀刚， 王铎， 等． 纳滤软化海水配制驱油聚丙烯酰胺 溶液的研究［J］． 石油炼制与化工， 2009， 40 1 65- 68． ［3］翟建， 鲁秀国． 水解酸化 － UBF － 接触氧化组合工艺处理聚醚 生产污水工程实践［J］． 环境工程， 2010， 28 2 13- 16． ［4］王其伟， 郑经堂， 杨军， 等． 泡沫复合驱聚合物溶液黏度损失原 因分析［J］． 油田化学， 2008， 25 1 51- 54． ［5］李立， 景天豪， 曹志永， 等． 聚合物驱污水除硫增粘技术的研究 及应用［J］． 石油天然气学报 江汉石油学院学报 ， 2009， 31 3 306- 308． 作者通信处杜春安257000山东省东营市西三路 188 号胜利油 田采油工艺研究院微生物中心 E- mailcyydca800515 163. com 2011 － 10 － 14 收稿 8 环境工程 2012 年 6 月第 30 卷第 3 期