含聚表采油污水處理技術研究進展

趙慧鈴

摘要：現如今，我國的經濟在迅猛發展，社會在不斷進步，國內外對采油污水處理的研究大多集中在回注和外排處理技術上，采油污水深度處理的研究成果較少。鑒于以上情況，在勝利油田某注聚區塊的聯合站針對含聚采油污水開展了“氣浮+過濾+超濾+反滲透”工藝的現場試驗研究，并將產水與清水進行了配聚合物效果的比較。

關鍵詞：采油污水;聚合物;反滲透;資源化利用

引言

隨著中國油田進入開發中后期，聚合物驅成為油田三次采油提高采收率的重要手段，目前已在大慶、遼河、勝利、大港及河南等油田得到普遍運用，并且取得顯著的增產效果。目前，中國海洋石油總公司已經在渤海部分平臺開展了聚合物驅采油技術的應用，代表性的油田為綏中36-1稠油油田。隨著油田開發的深入，聚合物驅油技術有望在油田得到更大空間的推廣和應用。聚合物驅采出液經過脫水后得到含油污水，污水處理后回注地層重復利用。然而陸地聚驅采油污水處理工藝流程長、停留時間長、設備體積大，有些需要增加生化處理流程，占地面積大，因此不適用于空間小、承重能力有限的海上平臺聚驅采油污水處理。同時，海上平臺現有水處理工藝無法將含聚采油污水處理達到高標準回注水水質。綏中36-1油田設計污水處理能力為4.5萬m3/d，但受目前處理工藝水平制約，其實際處理能力只有2萬m3/d。目前，海上油田含聚采油污水處理是世界性難題，也是制約聚驅實踐的關鍵技術之一。

1含聚表采油污水特點及處理難點

含聚表采油污水的產生是油田開采技術發展過程中產生的一種新型廢水，同時也是近些年采油污水處理的研究重點。與基于水驅的生產方式不同，復合驅使用聚合物、堿性物質、表面活性劑和其他化學物質，使所產生流體的化學組成更加復雜。采出液中存在的化學物質會增加水的黏度。油滴的乳化穩定性和固體微粒懸浮性得到極大加強，并形成更加復雜穩定的水包油乳狀液，這導致油水分離和水處理的難度增加。和尋常采油污水相比，含聚表采油污水具有以下特點：1）在復合驅油中使用聚合物會導致產生的水黏度增加，并且隨著聚合物含量的上升，產出的水的黏度會逐漸提高。2）當剪切力作用時，采出液更容易乳化，從而導致采出液中油滴的直徑更小。聚合物材料的存在使流體中的油液滴通常小于5μm，大于10μm的液滴占比小于10%，使得分離油水變得愈發困難。3）油-水相中聚合物分子的分布增加了水化層厚度，同時增加了界面強度，也增加表面張力。形成了難以破乳的界面膜使得油滴聚集成大油滴上浮的概率減小，導致乳狀液分離特性差。4）表面活性成分主要分布于油水界面，并且與聚合物協同作用形成了堅固且有彈性的薄膜，使破乳更加困難。5）大量表面活性劑和堿的注入，把地層中的礦物質析出，采出液呈偏堿性，其pH值大于7，通常在9到11之間，不適合絮凝沉降操作。同時，所產生的礦物質的析出導致所形成的流體中固體懸浮物的含量增加，這增加了采出液的處理難度。6）隨著復合驅的更廣泛應用，使得采出液黏度升高，乳狀液結構更加復雜、性質更加穩定，原油與固體懸浮物含量升高。通過增加處理的復雜度來降低水處理廠的運營能力，這會使處理后的水質惡化。這種情況下，回注會導致注水系統設備及管道老化、腐蝕、結垢，降低其使用壽命。升高的泵送壓力會降低采收率并影響原油產量。外排會導致許多微生物生長，導致管道腐爛，堵塞并污染水體或地層。此外，由于地理差異、地質條件、保水特性、石油生產技術和原油收集系統的不同，導致每個油田的廢水質量也有很大差異，對相關的廢水處理技術需要提出更高要求。高效處理含油廢水直接關系到我國石油工業的可持續發展。

2含聚表采油污水處理技術研究進展

2.1水處理設備的小型化、高效化

傳統重力沉降罐、過濾器、斜板除油器等水處理設備體積大，處理效率低，尤其不適于含聚采油污水的處理，加大多種技術組合的含聚污水專用小型、高效水處理設備的研發與應用，可以有效提高水處理效率、降低水處理成本。我國海上注聚油田由于聚合物返排，嚴重影響了現有水處理工藝的處理效果，對小型、高效水處理設備的需求尤為緊迫。

2.2膜再生

油田采出水組成復雜，污水中含有大量的油滴、微粒、膠體等雜質，在過濾的過程中會吸附、沉積在膜表面或膜的孔道內，即使經過良好的膜表面改性，膜通量的衰減也不可避免。根據天津院研制的功能陶瓷膜特性，膜表面進行了親水疏油改性，受油污染影響較小，清洗的目的主要是針對吸附在膜表面或堵塞在膜孔道的微粒及膠體雜質。清洗實驗操作參數：跨膜壓差為0.05MPa、溫度為65℃、清洗時間為60min、清洗劑采用質量分數為0.2%的自制堿性和酸性清洗劑。清洗前后膜純水通量測試結果：實驗前為614L/（m2·h），實驗后為255L/（m2·h），洗清后為609L/（m2·h）。清洗后膜通量恢復了99%以上，恢復效果良好。

2.3氣浮法

氣浮法原理是將空氣或天然氣送入廢水中，在水中形成小氣泡，使廢水中粒徑為0.25～25μm的乳化油和分散油緊貼氣泡并隨氣泡浮動。隨氣泡上浮于水面形成富集狀態。該方法還可以在除油過程中去除懸浮在廢水中的部分固體顆粒。根據將氣體引入水中的方式氣浮法可分為3類：溶氣浮選、誘導浮選和電浮選。為提高氣浮除油的效果，有時還要投加浮選劑和混凝劑增大油珠的尺寸和油珠表面的疏水性。該類方法適用于分散油含量高，乳化程度低的含油污水，優點為處理時間短、效果好，缺點是土地需求量大和表面浮油后續處理難度高。

結語

（1）利用“氣浮+過濾+超濾+反滲透”工藝處理含聚采油污水后綜合用作配聚用水在技術上是可行的，所產清水配聚后黏度顯著優于黃河水，與蒸餾水相當。（2）本工藝對含聚采油污水中的污染物有很好的去除作用。對采油污水中石油類、懸浮物、聚丙烯酰胺、COD、一價離子、二價離子的去除率分別為99.5%、98%、91%、97%、96.8%、91.3%，出水濃度分別為0.5、1.7、4.4、7.2、212.5、93.3mg/L。（3）試驗中所產生的污泥和濃水的去向需進一步探討確定。

參考文獻

[1]孫濤，王靜，王茜，等.化學驅含油污水外排處理技術研究進展[J].油氣田地面工程，2020，39（4）：1-8.

[2]孫景欣.沉降罐加氣浮技術處理含聚污水的現場試驗研究[J].工業用水與廢水，2016，47（5）：29-32.