油田开采中后期的污水处理

2014-03-08闫方平刘世恩

油气田地面工程 2014年6期

关键词：矿化度悬浮物絮凝剂

闫方平刘世恩郭红王洁

1承德石油高等专科学校2中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司

油田开采中后期的污水处理

闫方平1刘世恩1郭红1王洁2

1承德石油高等专科学校2中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司

絮凝—气泡法处理技术是在絮凝理论的基础上再使用气泡处理技术，二者结合使用达到油田污水处理效果。综合试验分析可知，絮凝—气泡法联合处理污水效果更好。油田废水中原油乳化程度高、分散性高、稳定性强、不易清除，加入配备的絮凝剂，使用气泡进行处理，提高絮体稳定性和吸附面积，可以促进颗粒和原油吸附在絮体上，从而达到良好处理污水效果。

油田；污水；絮凝；微纳气泡；处理技术

油田污水根据油田不同地区、不同底层、不同开采方式等其含量及物质浓度各不相同，污水成分十分复杂，包含多种有机物和无机物杂质，含有各种油类、盐类、添加剂等物质。总体上，油田污水水质具有一些共同性质和特点，如固体悬浮物多、含油量高、矿化度高、含有各种无机盐离子、容易结垢和腐蚀、细菌含量和化学需氧量（COD）较高、油田污水温度较高。

油田污水含有多种有害物质，对水源、土壤、人体都有较大的污染和伤害，直接回注对油藏也有较大的伤害。

1 絮凝—气泡法污水处理技术

絮凝—气泡法处理技术是在絮凝理论的基础上再使用气泡处理技术，二者结合使用达到油田污水处理效果。絮凝技术是指根据油田污水成分和性质特征配备对应的絮凝溶剂，通过反应或结合效应将污水中的颗粒、油污、胶体等形成絮状物沉淀的物质，然后进行分离清除。气泡处理技术是利用微纳气泡，其直径＜50μm，在水中上浮速度慢、停留时间长，破裂时产生的·OH自由基可以吸附油滴、悬浮颗粒等，能处理污水中的有害有机物。絮凝—气泡法处理技术可以对油田污水进行充分处理，回收再利用。

2 试验原理及方法

选取某油田污水作为试验对象，配备相应的絮凝剂，准备有效的微纳气泡发生器，试验原理及方法如下：

（1）选取某油田污水样品，对其污水水质进行分析。从分析结果中可以看出，污水中的Ca2+、Mg2+含量比较高，矿化度、含油量、固体悬浮物含量都较高，pH呈弱碱性。

（2）配备絮凝剂PFSS。取定量Na2SiO3·9H2O于容器中并加入相应的去离子水，溶解后在搅拌作用下加入硫酸溶液，控制整体pH值为1.5左右。再将溶液放入40℃的恒温条件下，加入一定比例的FeSO4·7H2O，同时加入一定量的氧化剂NaClO3，混合均匀后稀释到浓度为10 g/L，即得到絮凝剂溶液。

（3）单独进行絮凝试验和气泡处理试验。对油田污水单独进行絮凝处理试验和气泡处理试验，对试验结果进行分析和记录，以便与絮凝—气泡法处理试验结果进行对比，容易得出结果并分析。

（4）絮凝—气泡法处理污水。取5 L油田污水于气泡发生器水槽中，在快速搅拌下瞬间加入一定量的絮凝剂溶液，1min后变成慢速搅拌10min，取样测溶液pH值、离子含量、悬浮物含量、油污含量；打开气泡发生开关产生气泡，从水槽充满气泡时开始计时，每30min取样测其溶液pH值、离子含量、悬浮物含量、油污含量，同时分析配聚效果。

3 试验分析

3.1 单一试验结果

进行污水絮凝处理试验时，为方便分析，取絮凝剂PFSS含量（以Fe浓度为准）50和200mg/L，分两组进行，单独进行微纳气泡处理试验时连续处理180min，中间记录各项成分的变化情况数据。从最终成分测量数据分析结果看出，PFSS溶剂对油田污水进行絮凝处理可以在一定程度上降低污水中的Mg2+、Ca2+、HCO3-含量，以及污水的矿化度、含油量和固体悬浮物含量，且随着絮凝剂剂量的增加，各种物质成分具有进一步减少的趋势。当加入PFSS含量为50和200 mg/L时，矿化度分别降低2.5%、4.8%，油含量下降21.2%、33.2%，固体悬浮物含量下降39%、63.2%。对污水进行气泡处理时，矿化度、油含量和固体悬浮物含量分别下降5.4%、51.6%和50.7%。

3.2 絮凝—气泡法处理试验结果

为了更好地对比絮凝—气泡法和单一处理法对污水处理的效果，对絮凝—气泡法处理油田污水试验结果进行分析，从Mg2+、Ca2+、HCO3-含量，污水的矿化度、含油量和固体悬浮物含量等指标的变化趋势进行对比分析。

（1）污水中离子含量的变化。分别取絮凝剂PFSS含量为50和200mg/L，同时进行微纳气泡法处理，得絮凝—气泡法处理污水时污水中离子含量的变化趋势。从变化趋势中可看出：进行絮凝—气泡法处理油田污水时，污水中的Mg2+、Ca2+、HCO3-含量逐步降低，且降低的幅度和最终降低的值比单一处理结果要大，处理效果要好；絮凝剂PFSS量较大时处理效果较好，而且处理速度较快，在60 min后，污水中的离子含量基本无变化。总体上，絮凝—气泡法处理油田污水比单独絮凝处理法或气泡处理法效果好。

（2）污水中pH值的变化。该试验用油田污水呈弱酸性，通过试验观察pH值变化趋势可以看出，进行絮凝—气泡法处理油田污水时，污水中pH值的变化幅度和最后稳定值都比单一处理方法pH值大。这说明絮凝—气泡法处理致使油田污水由弱酸性缓慢变成弱碱性或中性，污水中的酸性盐离子物质得到有效清除，污水质量逐渐达到油田回注水质的要求，从pH值变化可以得出絮凝—气泡法处理油田污水效果较优。

（3）污水中油污含量的变化。油田污水中油含量直接影响了水质能否达到回注利用的要求，因此对污水中油含量进行清除处理具有十分重要的意义。从试验中油含量变化趋势可以看出，进行絮凝—气泡法处理油田污水时，污水中油含量的降低效果比单一试验要明显，经过90min后，污水中油含量的降低趋势变缓，这说明絮凝—气泡法处理污水只能达到一定的程度，但是却可以良好处理污水中的油含量。

（4）污水中固体悬浮物含量的变化。对污水中固体悬浮物含量的变化情况进行测试，测试结果显示，进行絮凝—气泡法处理油田污水时，污水中固体悬浮物含量的降低效果比单一处理方法好，特别是在增加絮凝剂PFSS剂量时，固体悬浮物的降低效果更明显，这说明增加PFSS量时可以提高絮凝—气泡法处理污水的效果。

3.3 试验结果对比

综上试验和分析可以看出，絮凝—气泡法联合处理污水效果更好。油田废水中原油乳化程度高，分散性高、稳定性强、不易清除，加入配备的絮凝剂，使用气泡处理，提高絮体稳定性和吸附面积，可以促进颗粒和原油吸附在絮体上，从而达到良好处理污水效果。