油田污水絮凝剂的室内研究

赵亚杰

(陕西延长石油 (集团)公司研究院,陕西,西安,710075)

油田污水絮凝剂的室内研究

赵亚杰

(陕西延长石油 (集团)公司研究院,陕西,西安,710075)

针对吉林油田一次沉降后的采出污水,利用无机絮凝剂硫酸铝、硫酸亚铁、三氯化铁:聚合氯化铝 (PAC)、聚合硫酸铁(PFS):不同分子量、不同水解度的部分水解聚丙烯酰胺(HPAM);自制 HY油田污水絮凝剂等及其复配的产物,进行了絮凝剂种类、用量的筛选,同时考察了沉降速度、搅拌速度和加药顺序等因素对絮凝效果的影响。结果,采用自制的HY絮凝剂与PAC复配,加量在分别 2.5mg/l和 30mg/l,取得了很好的絮凝效果,并可除去污水中的钙、镁离子,并有较强的除油能力。

油田污水、絮凝剂、筛选、复配。

目前,吉林油田注水开发已进入中晚期,油田产出液综合含水率已达 75%以上,按年产 400万吨计算,每年产出污水 1200万吨以上,这些产出水绝大部分回注地层。产出的污水中有大量的机械杂质、原油和细菌等。如对产出污水处理不当,水中的杂质回注地层后,堵塞地层孔隙,使注水能力降低,油井产量大大降低,并很难恢复原来的产能。总之,在诸多的油气层损害因素中,注入水不合格,对油层造成损害的时间最长,影响最大。因此,油田污水处理是一个十分重要的问题。鉴于上述问题,我们针对吉林油田部分采油厂回注水中机械杂质和悬浮物超标较多的问题,对含油污水絮凝剂进行研究,通过室内试验,取得了较好的效果。

1 实验部分

1.1 仪器及药品

1.1.1 实验药品 无机絮凝剂:硫酸铝 (Al2(SO4)3)硫酸亚铁 (FeSO4.7H2O)、三氯化铁 (FeCl3).以上试剂均为分析纯;聚合硫酸铁 (PFS),聚合硫酸铝 (PAC),均为工业品;有机絮凝剂:部分水解聚丙烯酰胺 (HPAM),分子量分别为 789万、968万、667万;水解度 (HD)分别为 28%、38%、28%,产地为广州市南中有机化工厂,分子量为 1100万、水解度为23%为大庆助剂厂产品和分子量为 425万,水解度 (HD)为11.0%,为大连氯酸钾厂产品。

自制高分子有机絮凝剂 HY,HPAM阳离子化改性产品,分子量一般在 800万左右,阳离子度 5%,粘稠状液体,有效含量 10%。分析用药品:络合滴定法滴定 Ca2+、Mg2+离子所用的全部药品,所用药品均为分析纯试剂.

1.1.2 仪器 ZD-1型电光式浊度仪,天津市第二分析仪器厂产品;LD4-2型离心机,北京市医用离心机厂产品;及电动搅拌机,六联恒温水浴等。

1.2 实验用水 本试验所用的水均为中石油吉林油田分公司采油一厂联合站一次沉降后污水。水质情况见表1。目测该水质混浊,不透明,且含油较高。

1.3 实验方法

1.3.1 操作步骤 由于污水中含有较多的悬浮油需要除去,将污水放入分液漏斗中及石油醚萃取,取下部污水作为实验用水。为了便于使用絮凝剂与现场应用的温度一致,实验温度为 40℃。

表1吉林油田新民采油厂联合站一次沉降后污水水质表

取 200ml水样放入 500ml或 100ml烧杯中,置入恒温水域,在快速搅拌 (300转 /分)下,加入规定量的絮凝剂溶液,然后进行慢速搅拌 (60转 /分)10分钟,静止 30分钟,取上部水样,分析处理结果。悬浮物含量的测定:采用浊度计法测定其浊度;污水处理前后水中含油、含铁、和钙、镁离子含量均按石油天然气总公司《碎屑岩油藏注水水质推荐标准及分析方法》要求测定。

2 絮凝剂的筛选、复配和效果对比

2.1 无机絮凝剂的筛选 在实验室内我们对常用的无机絮凝剂硫酸铝、硫酸亚铁、三氯化铁和无机高分子絮凝剂聚合硫酸铁和聚合硫酸铝进行了筛选。在实验过程中,我们分别将上述絮凝剂采用不同的加量,考虑到加药量的成本,无机絮凝剂的加量分别从100 mg/l增至 300mg/l。300 mg/l以上的加药量的效果未予考察。无机高分子絮凝剂的加量分别从10mg/l增至 100mg/l,超过此浓度未予考察。

无机絮凝剂用量最佳效果见表2。由表2可知,无机絮凝剂中,当其浓度达到 300 mg/l时,硫酸铝的絮凝效果较好,可使污水的浊度降至 60.5mg/l;无机聚合物絮凝剂,PAC效果较好,其浓度达到 60 mg/l时,其絮凝效果较好,且矾花较大;PFS在 60 mg/l时,虽然絮凝效果也较好,但水色呈浅黄色,色泽不好,矾花也不及 PAC致密 (自测)。

表2 无机絮凝剂絮凝实验的最佳效果

2.2 HPAM的筛选 用五种不同分子量和水解度的部分水解聚丙烯酰胺 (HPAM)配成 1000 mg/l的水溶液,按不同的量加入污水中,以 HPAM溶液在污水中 5mg/l为起点进行絮凝试验,其絮凝效果见表3。

表3 不同浓度的HPAM絮凝效果

由表3可以看出,分子量在 789万,水解度为 28%r HPAM絮凝效果相对较好,如果继续加大 HPAM的浓度,势必增大水处理的成本,因此未考察过高 HPAM用量对污水处理的影响,试验中污水中的钙、镁离子有较大幅度下降,除油、除铁效果较小。其缺点是水质不够澄清,所形成的絮体较膨松,沉降时间长。

2.3 自制絮凝剂 HY用量的评价 考虑吉林油田水处理的水温和工艺流程,为了便于产品现场应用,我们评价絮凝剂条件的温度和搅拌等因素均相同。我们将 HY絮凝剂配成1000 mg/l的水溶液。按实验要求加入污水中。其结果见表4,由表4可知,HY絮凝剂有较高的絮凝能力和除钙镁离子能力,我们从现场应用成本考虑,其加量未超过 5mg/l,其最高除浊率可达 82.6%,可知是一种有较强的絮凝效果的絮凝剂。出水水质较清,絮体较大,但是沉降速度不够快。

表4 不同浓度的HY絮凝效果

2.4 絮凝剂复配处理污水 为获得最低成本的絮凝剂,我们将所考察的絮凝剂加以复配,以找到最佳的水处理效果。

2.4.1 复配絮凝剂试验方法 复配试验中,先加入无机絮凝剂,当无机絮凝剂在水中搅拌均匀后,再加入有机絮凝剂。若同时加入,二者产生沉淀,使絮凝能力大大降低,处理后污水的浊度下降较少。如果加药顺序相反,其絮凝效果也很差。其它试验条件与前所述相同。

2.4.2 复配试验结果 在室内试验中,我们分别以无机缓蚀剂与 HPAM复配和 HY絮凝剂复配,其结果见表5。HPAM与无机絮凝剂复配后,硫酸亚铁与三氯化铁复配效果较差,与硫酸铝复配效果较好。

无机絮凝剂筛选最佳浓度为 200 mg/l左右;聚合无机絮凝剂中,PAC与 HPAM复配效果较好,PFS与 HPAM复配效果较差,主要是出水呈现出聚铁的淡黄色,水色不好。当无机絮凝剂与 HY复配时絮凝效果明显好于 HPAM,且无机絮凝剂用量大大下降。沉淀速度生成块,生成絮体大而致密水质清有利于将其从水中除去。用 HY絮凝剂与 PAC复配的效果最好,经此类复配的絮凝剂处理后,其水质可达到注入标准。并有除钙、镁离子的能力,同时使水中的残余油含量降至痕量。

3 结论

3.1 对于吉林油田的一次沉降后的油田污水 采用单一的污水絮凝剂,其处理效果均不十分理想,采用有机絮凝剂与无机絮凝剂复配,可取得较好效果。试验结果表明,复配的絮凝剂,除具有较强的去除污水中机械杂质的功能外,还可除去水中的部分钙、镁离子,复配效果较理想的絮凝剂——HY与 PAC复配,不但有上述功能外,还可以去除污水中的残余油。

3.2 自制的含有一定的阳离子度的HPAM类改性产品其絮凝能力明显高于普通的阴离子型部分水解聚丙烯酰胺产品,其主要表现为加量少,絮凝效果好,产生的矾花大而致密,沉降速度快,易于从污水中分离。

3.3 复配的絮凝剂加入时必须注意加药顺序 才会取得好的处理效果。保护油气层,是油田持续发展的重要手段。有效地处理油田污水中的机械杂质,保证合格的注入水的水质是十分重要的,它可以有效地保护油气层,防止油气层堵塞。利于保持油田的稳产、高产。加入低成本、高效能的污水絮凝剂对油田污水处理,其方法简便,应引起足够的重视。

[1]徐玉霞,杨世刚,赵林等.高效絮凝剂在处理辽河油田采油污水中的实验研究[J].断块油气田,2006,13(1):64-66

TE144

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1003-3467(2010)04-0084-02