含铁油田采出水絮凝处理技术的研究

路建萍，李俊华

（陕西省石油化工研究设计院，陕西 西安710054）

油田污水具有pH 值低、含铁量高、细菌含量高、悬浮物量高的特征，具有较强的腐蚀性和结垢性，直接影响油田的正常生产[1]。现要求污水处理后回注，为确保注水水质达标，解决旬邑采油厂油田采出水处理系统及注水系统的腐蚀结垢问题，本文通过对油田采出水离子含量、细菌含量、腐蚀速率、pH 值等测定，优选pH 值调节剂和除铁剂，并与絮凝药剂联合，对油田采出水进行室内絮凝处理研究。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

无水乙醇、AgNO3、Na2S2O3、乙二胺四乙酸二钠、铬酸钾、HCl、NH3·H2O、Na2CO3、NaOH、H2SO4、氨水、NH4Cl、乙酸铵、盐酸羟胺、邻菲啰呤，均为分析纯；SRB- 硫酸盐还原菌测试瓶、TGB- 腐生菌测试瓶、FB- 铁细菌测试瓶；PAC、PFC、PAM、除铁剂，均为工业品；旬邑采油厂采出水；A3 钢片。

UV-1750 紫外- 可见分光光度计、pHS-3C 精密pH 酸度计、FA2004 分析天平、SHB-Ⅲ循环水式多用真空泵、玻璃砂芯过滤装置、101-2AB 型电热鼓风干燥箱、滤膜（0.45μm）、无菌注射器。

1.2 实验方法

1.2.1 采出水的性质分析 油田采出水的性质如离子含量、细菌含量、平均腐蚀率、悬浮物含量，水质离子含量分析依据SY/T 5523-2000《油气田水分析方法》标准规定进行；腐蚀速率测定依据SY/T 5373-2000《油田采出水用缓蚀剂性能评价方法》标准规定测定；细菌含量、悬浮物含量的测定依据SY/T 5329-2012《碎屑岩石注入水水质推荐指标及分析方法》标准规定进行。

1.2.2 采出水的絮凝处理 采出水的絮凝实验依据SY/T 5796-1993《絮凝剂评定方法》标准进行。

2 结果与讨论

2.1 油田采出水水质分析

旬邑采油厂采出水的水质分析结果见表1。

表1 油田回注水水质分析Tab.1 Water quality analysis of oilfield water injection

从表1 可知，油田采出水具有pH 值较低、铁含量高、细菌含量高、平均腐蚀率高等特点。

2.2 油田污水的絮凝处理

对于铁含量较高的油田采出水来说，影响污水絮凝处理的重要因素为污水体系的pH 值、絮凝剂种类及投加量、除铁剂投加量。藉此进行污水絮凝处理优化实验，对处理后絮体情况、沉降性能、水透光率等进行考察。各影响因素的基本条件为污水体系pH 值7.5，无机絮凝剂加量为90mg·L-1，有机絮凝剂加量为5mg·L-1，除铁剂加量为50mg·L-1。

2.2.1 体系pH 值对水处理效果的影响 考虑到油田 采 出 水 中 含 有Ca2+、Mg2+、Ba2+等 离 子，选 用Na2CO3或生石灰调节污水pH 时，会增加产泥量或加大水中Ca2+含量而引起结垢问题[2]，则用NaOH作为pH 调节剂。其他影响因素同2.2，不同体系pH值对水处理效果影响见表2。

表2 不同pH 值对水处理效果的影响Tab.2 Influence of the different pH to watertreatment effectiveness

由表2 可知，在6.5～8.0 范围内，随着pH 值升高，絮体逐步变大，且形成速度加快、沉降加快，上清液清澈，透光率上升，这主要是pH 值变化对絮凝剂形成絮体的速度及大小影响较大[3]。综合处理效果和经济成本，选择污水体系pH 值为7.5。

2.2.2 无机絮凝剂对水处理效果的影响 其他影响因素同2.2，针对油田采出水特点，研究了无机絮凝剂PFC 和PAC 对水处理效果的影响，其结果见表3。

表3 无机絮凝剂种类及加量对水处理效果的影响Tab.3 Influence of the inorganic flocculant typeand dosage to water treatment effectiveness

由表3 可见，两种无机絮凝剂都有一定的处理效果，但PFC 的处理效果不如PAC，其形成的絮体较小，形成速度较慢且沉降较慢，上清液透光性能也较差，故无机絮凝剂选择PAC。这主要无机絮凝剂的电荷密度大，形成的絮体速度较快[4]，但PFC降低污水pH 值的幅度较大，故处理效果较差。随着PAC 加量由70mg·L-1增大到90mg·L-1，絮体变大且沉降速度快，上清液透光率由80.3%增加到95.5%，这是由于随着无机絮凝剂加量的增加，污水中胶体体系稳定性破坏越彻底，能更好的去除水中的悬浮物，增强水处理效果。因此，选择无机絮凝剂PAC 的用量为90mg·L-1。

2.2.3 有机絮凝剂对水处理效果的影响 实验选用不同分子量的有机絮凝剂PAM 对污水进行絮凝处理，其他影响因素同2.2，研究不同分子量、不同投加量的有机絮凝剂PAM 对水处理效果的影响，其结果见表4。

表4 有机絮凝剂种类及加量对水处理效果的影响Tab.4 Influence of the organic flocculant typeand dosage to water treatment effectiveness

由表4 可见，在（900～1200）万范围内，水处理效果随PAM 分子量的增大而增强；（1200～1400）万范围内，水处理效果随PAM分子量的增大而降低。这是因为聚合物分子量大，分子链增长，桥联作用强，水处理效果好[5,6]。但分子量过高时，分子在水中的运动会变得迟缓，吸附的固体颗粒空间距离也会变得太大，导致难以聚集，处理效果变差[7]。随着PAM加量由3mg·L-1增大到5mg·L-1，水处理效果增强，但投加量再增大时，效果变化不明显。所以有机絮凝剂PAM 与无机絮凝剂PAC 复配处理油田污水，分子量和投加量分别以1200 万和5mg·L-1为宜。

2.2.4 无机絮凝剂、有机絮凝剂与除铁剂联合作用对水处理效果的影响 其他影响因素同2.2，除铁剂对水处理效果的影响结果见表5。

表5 除铁剂加量对水处理效果的影响Tab.5 Influence of the iron removal agent dosageto water treatment effectiveness

由表5 可以看出，除铁剂加入后，絮体迅速地变大，沉降速度加快，且随着加量的增大，除铁率增大，水处理效果增强；但超过一定量时，水处理效果增强不明显，且药剂成本也相应增加。综合考虑，除铁剂投加量以50mg·L-1为宜。

2.2.5 处理后水质分析 油田采出水经过絮凝综合处理后，对其结果进行水质分析，并与注水水质标准进行对比，结果见表6。

表6 油田采出水处理前后结果对比Tab.6 Results contrast to untreated and treatedoilfield produced water

由表6 可以看出，油田采出水经处理后满足回注水要求。

3 结论

（1）对旬邑含铁油田采出水絮凝处理的最佳实验条件为：污水体系pH 值7.5，无机絮凝剂PAC 浓度为90mg·L-1，有机絮凝剂PAM（1200 万）浓度为5 mg·L-1，除铁剂浓度为50mg·L-1。

（2）在上述条件下，处理后水中悬浮物含量、含油量、总铁量分别可降低到1.0、4.3、0.4mg·L-1，腐蚀速率、细菌含量分别降低到0.045mm·a-1和10 个·mL-1，水质达到回注水水质标准。

［1] 王玉春.绥靖油田腐蚀现状及腐蚀机理研究［J].榆林学院学报，2009，19（2）:62-64.

［2] 黄战卫，毕凯，包军，等.油田采出水的改性回注处理工艺研究［J].西安石油大学学报（自然科学版），2010，25（6）:38-41.

［3] 屈撑囤，王新强，谢娟，等.阳离子聚合物处理油田采油污水研究［J].西安石油大学学报（自然科学版），2006，21（2）:23-25.

［4] 屈撑囤，王新强.KY-3 型聚合物与聚合氯化铝复配处理采油污水研究［J].油田化学，2000，17（4）:324-326.

［5] 蒋子铎，樊西惊.胶体与界面化学原理及其应用［M].武汉：湖北科学技术出版社，2001.

［6] 陈宗淇，王光信，徐桂英，等.胶体与界面化学［M].北京：高等教育出版社，2001.

［7] 屈撑囤，樊西惊，王耀武.PDMDAAC 与黏土的相互作用研究［J].油田化学，1996，13（1）:7-10.