含聚表采油污水处理技术研究进展

赵慧铃

摘要：现如今，我国的经济在迅猛发展，社会在不断进步，国内外对采油污水处理的研究大多集中在回注和外排处理技术上，采油污水深度处理的研究成果较少。鉴于以上情况，在胜利油田某注聚区块的联合站针对含聚采油污水开展了“气浮+过滤+超滤+反渗透”工艺的现场试验研究，并将产水与清水进行了配聚合物效果的比较。

关键词：采油污水;聚合物;反渗透;资源化利用

引言

随着中国油田进入开发中后期，聚合物驱成为油田三次采油提高采收率的重要手段，目前已在大庆、辽河、胜利、大港及河南等油田得到普遍运用，并且取得显著的增产效果。目前，中国海洋石油总公司已经在渤海部分平台开展了聚合物驱采油技术的应用，代表性的油田为绥中36-1稠油油田。随着油田开发的深入，聚合物驱油技术有望在油田得到更大空间的推广和应用。聚合物驱采出液经过脱水后得到含油污水，污水处理后回注地层重复利用。然而陆地聚驱采油污水处理工艺流程长、停留时间长、设备体积大，有些需要增加生化处理流程，占地面积大，因此不适用于空间小、承重能力有限的海上平台聚驱采油污水处理。同时，海上平台现有水处理工艺无法将含聚采油污水处理达到高标准回注水水质。绥中36-1油田设计污水处理能力为4.5万m3/d，但受目前处理工艺水平制约，其实际处理能力只有2万m3/d。目前，海上油田含聚采油污水处理是世界性难题，也是制约聚驱实践的关键技术之一。

1含聚表采油污水特点及处理难点

含聚表采油污水的产生是油田开采技术发展过程中产生的一种新型废水，同时也是近些年采油污水处理的研究重点。与基于水驱的生产方式不同，复合驱使用聚合物、碱性物质、表面活性剂和其他化学物质，使所产生流体的化学组成更加复杂。采出液中存在的化学物质会增加水的黏度。油滴的乳化稳定性和固体微粒悬浮性得到极大加强，并形成更加复杂稳定的水包油乳状液，这导致油水分离和水处理的难度增加。和寻常采油污水相比，含聚表采油污水具有以下特點：1）在复合驱油中使用聚合物会导致产生的水黏度增加，并且随着聚合物含量的上升，产出的水的黏度会逐渐提高。2）当剪切力作用时，采出液更容易乳化，从而导致采出液中油滴的直径更小。聚合物材料的存在使流体中的油液滴通常小于5μm，大于10μm的液滴占比小于10%，使得分离油水变得愈发困难。3）油-水相中聚合物分子的分布增加了水化层厚度，同时增加了界面强度，也增加表面张力。形成了难以破乳的界面膜使得油滴聚集成大油滴上浮的概率减小，导致乳状液分离特性差。4）表面活性成分主要分布于油水界面，并且与聚合物协同作用形成了坚固且有弹性的薄膜，使破乳更加困难。5）大量表面活性剂和碱的注入，把地层中的矿物质析出，采出液呈偏碱性，其pH值大于7，通常在9到11之间，不适合絮凝沉降操作。同时，所产生的矿物质的析出导致所形成的流体中固体悬浮物的含量增加，这增加了采出液的处理难度。6）随着复合驱的更广泛应用，使得采出液黏度升高，乳状液结构更加复杂、性质更加稳定，原油与固体悬浮物含量升高。通过增加处理的复杂度来降低水处理厂的运营能力，这会使处理后的水质恶化。这种情况下，回注会导致注水系统设备及管道老化、腐蚀、结垢，降低其使用寿命。升高的泵送压力会降低采收率并影响原油产量。外排会导致许多微生物生长，导致管道腐烂，堵塞并污染水体或地层。此外，由于地理差异、地质条件、保水特性、石油生产技术和原油收集系统的不同，导致每个油田的废水质量也有很大差异，对相关的废水处理技术需要提出更高要求。高效处理含油废水直接关系到我国石油工业的可持续发展。

2含聚表采油污水处理技术研究进展

2.1水处理设备的小型化、高效化

传统重力沉降罐、过滤器、斜板除油器等水处理设备体积大，处理效率低，尤其不适于含聚采油污水的处理，加大多种技术组合的含聚污水专用小型、高效水处理设备的研发与应用，可以有效提高水处理效率、降低水处理成本。我国海上注聚油田由于聚合物返排，严重影响了现有水处理工艺的处理效果，对小型、高效水处理设备的需求尤为紧迫。

2.2膜再生

油田采出水组成复杂，污水中含有大量的油滴、微粒、胶体等杂质，在过滤的过程中会吸附、沉积在膜表面或膜的孔道内，即使经过良好的膜表面改性，膜通量的衰减也不可避免。根据天津院研制的功能陶瓷膜特性，膜表面进行了亲水疏油改性，受油污染影响较小，清洗的目的主要是针对吸附在膜表面或堵塞在膜孔道的微粒及胶体杂质。清洗实验操作参数：跨膜压差为0.05MPa、温度为65℃、清洗时间为60min、清洗剂采用质量分数为0.2%的自制碱性和酸性清洗剂。清洗前后膜纯水通量测试结果：实验前为614L/（m2·h），实验后为255L/（m2·h），洗清后为609L/（m2·h）。清洗后膜通量恢复了99%以上，恢复效果良好。

2.3气浮法

气浮法原理是将空气或天然气送入废水中，在水中形成小气泡，使废水中粒径为0.25～25μm的乳化油和分散油紧贴气泡并随气泡浮动。随气泡上浮于水面形成富集状态。该方法还可以在除油过程中去除悬浮在废水中的部分固体颗粒。根据将气体引入水中的方式气浮法可分为3类：溶气浮选、诱导浮选和电浮选。为提高气浮除油的效果，有时还要投加浮选剂和混凝剂增大油珠的尺寸和油珠表面的疏水性。该类方法适用于分散油含量高，乳化程度低的含油污水，优点为处理时间短、效果好，缺点是土地需求量大和表面浮油后续处理难度高。

结语

（1）利用“气浮+过滤+超滤+反渗透”工艺处理含聚采油污水后综合用作配聚用水在技术上是可行的，所产清水配聚后黏度显著优于黄河水，与蒸馏水相当。（2）本工艺对含聚采油污水中的污染物有很好的去除作用。对采油污水中石油类、悬浮物、聚丙烯酰胺、COD、一价离子、二价离子的去除率分别为99.5%、98%、91%、97%、96.8%、91.3%，出水浓度分别为0.5、1.7、4.4、7.2、212.5、93.3mg/L。（3）试验中所产生的污泥和浓水的去向需进一步探讨确定。

参考文献

[1]孙涛，王静，王茜，等.化学驱含油污水外排处理技术研究进展[J].油气田地面工程，2020，39（4）：1-8.

[2]孙景欣.沉降罐加气浮技术处理含聚污水的现场试验研究[J].工业用水与废水，2016，47（5）：29-32.