物理法處理稀油采出水試驗研究

摘要：隨著新疆油田的規模開發，某些偏遠區塊稀油采出水處理裝置成為制約采油廠上產的問題之一。為此開展了物理法處理稀油采出水的試驗研究。針對采出水中不同類型油分，開展了阻油膜分離效率的測試，并將室內試驗結果應用于現場試驗中，結果表明：采用“溶氧反應膜分離過濾”處理工藝對稀油采出水進行處理，處理后水質達到懸浮物≤10 mg/L，含油≤5 mg/L，滿足《油田注入水分級水質指標》（Q/SY XJ0030—2015）低滲指標要求，為解決邊緣區塊稀油采出水的處理提供了解決思路，從而有效保障了采油廠增儲上產工作的開展。

關鍵詞：物理法；稀油采出水；膜分離；回注1研究背景

目前采油廠聯合站內采出水處理系統一般采用“重力除油混凝沉降壓力過濾”三段式處理流程，采出水首先進調儲罐進行油水分離，出水經反應提升泵加壓進入采出水處理反應器反應，同時加入相應采出水處理藥劑，除去采出水中某些腐蝕、結垢離子，出水進入混凝沉降罐，出水進入過濾緩沖罐緩沖，先后進入一級過濾器、二級過濾器過濾，處理后采出水滿足碎屑巖油藏注水水質推薦指標要求［1］，但該工藝存在如下問題：（1） 該工藝流程中過濾器、緩沖罐等采出水處理設備較多，存在處理設備多、工藝流程長、占地面積大、投資高等問題；（2） 采出液含水率較高導致處理設備超負荷運行，降低了采出水處理效率的同時，也對最終處理后采出水各項指標產生了一定的影響。

2水質成分分析

我們選取了新疆油田某采油廠邊緣區塊采出水進行水質分析，分析結果見表1。

由表1得出：（1）稀油采出水水質基本呈弱堿性，水質總鐵含量較低；（2）礦化度在5 000 mg/L～10 000 mg/L，礦化度較高，均為氯化鈣水型；（3）含油和懸浮物均較高。

3物理法處理油田稀油區塊采出水技術研究

3.1室內試驗研究

針對稀油采出水中不同類型油分，開展了油水分離室內試驗，將不同類型的油水混合液分別通過納米阻油膜， 檢測通過納米阻油膜后混合液中含油量，室內試驗結果見表2。

由表2得出：納米阻油膜能有效去除稀油采出水中甲苯、己烷、三氯甲烷、二甲苯、豆油等油分，去除率為97.7%～98.4%。

3.2處理工藝原理

（1） 阻油膜：當阻濾油單元浸沒于水中后，其表面能與水發生綜合反應，產生一層致密、牢固的功能層，產生阻截除油功能；當含油的水要透過阻濾油介質時，來水一側的水分子即可與膜內水分子發生置換透過，而油等憎水性分散質被阻濾油單元阻截在單元表面，從而成功地實現了油水分離；被阻截下來的油粒不能黏附到阻濾油單元，只能存留在其表面，隨著油粒的不斷增加，油粒相互間發生碰撞凝聚而逐步形成大油粒，在浮力作用下浮升，從而實現油水分離的目標。

（2） 溶氧：氧氣與水一起進入溶氧發生器，在發生器中，利用水的渦旋運動將氧氣切割成許多微小氣泡，部分氣泡因外部壓力增高的原因而逐漸壓縮，氧分子間距逐漸縮小，分子間能蓄積逐漸增高，最終小氣泡破裂后形成高能活性氧。高能活性氧以高速進入水體后，在水中逐漸形成初始速度較高、具有較高的移動效率和轉移效率的氧分子團，這些溶氧分子團在水中需要較長時間上浮，會產生氧分子團破裂，從而形成溶氧水。在這個過程中會釋放較大的能量，這種能量具有很強的破乳作用，同時溶氧分子團破裂時釋放出的羥基自由基，可氧化分解有機污染物。

3.3處理工藝

根據前期室內試驗情況，采用“溶氧反應膜分離過濾”工藝處理邊緣區塊稀油采出水。

工藝流程說明：來液進重力沉降罐沉降分離后，出水進入溶氧反應罐與溶氧水混合，在溶氧的作用下，分散油物理聚結、乳化油物理破乳，通過泵提升進入裝有納米阻油網組件的油水分離罐，納米阻油網對水具有極好的親和性，水可以大通量透過網，而油和大部分懸浮物被納米網阻截下來。油水分離罐出水通過提升泵進入除氧器，除去系統中多余的溶解氧，出水進入多級過濾單元，出水滿足《油田注入水分級水質指標》（Q/SY XJ0030—2015）低滲指標要求［2］。工藝流程見圖1。

3.4主要設備及參數

（1） 沉降罐：外形尺寸：直徑×高=7 m×6 m。用于穩定來水水量，減少來水波動。

（2） 溶氧反應罐：處理量5 m3/h，外形尺寸：直徑×高=1.2 m×2.7 m。水力停留時間：＞15 min。

（3） 油水分離罐：處理量5 m3/h，外形尺寸：直徑×高=1.2 m×2.8 m。水力停留時間：＞25 min。

（4） 過濾單元：由3座雙濾料過濾罐組成。單臺處理量5 m3/h，過濾器直徑2.6 m，正常濾速12 m/h；過濾反洗泵2臺，每臺泵參數：Q=60 m3/h，H=50 m，N=11 kW。

（6） 機泵：包括提升泵6臺。其中，過濾提升泵：單泵Q=120 m3/h，H=60 m，N=45 kW。

4應用情況

物理法處理邊緣區塊稀油采出水處理裝置在新疆油田某采油廠運行近半年時間，處理規模120 m3/d，處理工藝采用“溶氧反應膜分離過濾”工藝，處理某邊緣區塊稀油采出水累計約2萬m3，經連續化驗檢測，該工藝處理設備處理結果見圖2和圖3。

通過圖2和圖3可以看出，處理后稀油采出水滿足《油田注入水分級水質指標》（Q/SY XJ0030—2015）低滲指標要求［3］。

5經濟效益

通過研究邊緣區塊稀油采出水就地處理就地回注處理工藝，減少了稀油采出水拉運費用，以稀油采出水拉運費用4元/（m3·km），每次拉運往返距離30 km來算，大約節省人民幣240余萬元，降低了生產成本的同時，保證了采油廠的正常生產。

6結論

本實驗裝置具有如下特點：（1）設備運行安全可靠，減少占地面積；（2）提高系統自動化水平，便于運行管理；（3）抗沖擊負荷，對污染負荷變化、間斷運行有很強的適應性；（4）采用純物理方法的處理工藝，無需加藥，無二次污染。

針對目前新疆油田稀油采出水處理工藝存在問題，結合相關室內試驗，優選出適合新疆油田的“溶氧反應膜分離過濾”處理工藝，使得處理后常規稀油采出水滿足懸浮物≤10 mg/L，含油≤50 mg/L，保障了采油廠安全生產的同時，為類似區塊稀油采出水的處理提供了借鑒思路。

參考文獻：

［1］付鵬飛，田金乙，呂文杰，等.物理法水處理技術［J］.化工學報，2022，1（3）：5972.

［2］叢錦華，趙海霞.物理化學法處理高濃度有機廢水［J］.化工環保，1997，17（8）：9095.

［3］邱斌.淺談油田污水處理新技術［J］.工業技術，2016（17）：103.