随着胜利油田的不断开发, 低渗透区块在开发中占有越来越重要的地位, 目前已开发低渗透单元284个, 原油产量占油田年产量的13%, 其中注水开发单元达258个, 注水已成为低渗透油田补充能量的主要手段。注入水以污水为主, 清水为辅, 但是在注水过程中由于处理技术不完善, 导致注入水质无法满足低渗透油田的注水需求, 长期回注已造成地层堵塞, 注水压力不断升高。同时随着油田聚合物驱和稠油热采技术的广泛使用, 配聚和热采的清水用量也大幅度攀升, 然而油田采出污水却有9.5 × 104 m3 /d的剩余污水无法有效利用, 只能予以回灌处理, 造成水资源的严重浪费, 因此, 开展污水精细处理技术对缓解低渗透油田回用水质矛盾、提高污水利用率, 节约清水资源具有重要的意义。
室内对主要富集区孤岛联合站分离后的污水进行了水质及离子组成分析, 见表 1、表 2。
从水质分析上看, 该污水悬浮物、油含量、SRB等含量较高, 且波动变化大, 亚铁离子含量0.6mg/ L, 平均水温约为36℃, pH值6.9, 中性偏酸。在离子组成上, 主要为Cl-、Na+(K+)、HCO3-、Ca2+ (Mg2+)、SO42-等。
低渗透油田回注水质指标参照SY/T5329 - 1994标准, 定为A1级指标。联合站污水水质与A1指标对比见表 3, 可看出两者水质差距较大。
在聚合物母液的配制中, 水的组成及性质对聚合物粘度的影响较大, 对于特定的聚合物体系而言, 其主要影响因素为水质比(C/kc)、矿化度(含盐量)及离子组成、温度、含氧、细菌、pH值。其中离子成分主要为Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+等阳离子[1]。
目前油田广泛采用清水配聚, 主要是因为其水质较好, 能保证较高的聚合物母液粘度。而污水因其矿化度高、成分复杂使得粘度损失大、保留率低[2]。为确定孤岛注聚区聚合物粘度的影响因素, 分别从悬浮物、含油、矿化度及离子组成、细菌等影响因素方面研究了该区污水对配聚粘度的影响, 并结合粘度变化趋势, 确立了配聚母液粘度保持较高的水质指标。其与联合站水质比较如表 4
从表 4可以看出, 联合站污水各项指标与配聚需求指标相差较大, 其油含量、悬浮物含量、SRB含量均较高, 污水的矿化度也达7000mg/L~8000 mg/L左右, 该水质无法满足配聚要求, 因此必须对该污水进行深度处理。
根据试验来水水质特点及需求水质指标, 采用除油、除悬浮物、除离子的处理路线, 设计处理工艺流程如下:
主要对来水进行气浮除油处理, 除去大多数原油, 作为精细处理试验的前期预处理工艺。
该污水烃类物质和聚合物含量高, 化学物质成分复杂, 利用微生物可达到有效降解原油等有机物的目的[3], 主要作用是深度除油、降低悬浮物和污水的有机污染物含量, 为过滤处理提供良好的水质。
采用亲水性聚偏氟乙烯(PVDF)材质的中空纤维膜, 外压错流过滤方式, 同时采用气-液冲洗和反洗技术。
试验中反渗透系统采用两套反渗透膜串联使用, 采用浓水部分回流方式, 包括清洗系统等部分。
试验来水为气浮后出水, 其水质含油:9 mg/L~ 16 mg/L, 悬浮物:25.6 mg/L~ 35.7 mg/L, COD值: 120 mg/L~ 245 mg/L, 油含量及COD变化波动大, 经过生化池四级生化除油后, 生化出水油含量降至1.0 mg/L以下, 如图 1。悬浮物含量降为5 mg/L~ 11 mg/L, COD值稳定在50 mg/L左右, 最低为25 mg/L, 如图 2。
试验结果表明, 生化工艺技术除油、除COD效果好, 抗冲击能力强, 能大幅降低污水中有机污染物含量, 使生化出水达到较好水质。
浊度是考察水质的最直观指标, 试验中进入超滤设备的污水为生化后经过双介质过滤后的污水, 其浊度一般在5 NTU~ 9 NTU, 经过超滤后基本维持在0.01 NTU~ 0.02 NTU之间, 虽然在水质突然恶化时有所波动, 但出水浊度均小于0.05 NTU, 如图 3。在COD指标上, 其含量较生化出水也大幅下降, 基本维持在20 mg/L左右, 如图 4, 表明超滤工艺能在一定程度上去除生化工艺未完全降解的部分有机物, 减轻出水有机污染物含量。
在试验中通过TDS测试仪直接测量反渗透系统进水、产出淡水、排放浓水TDS含量, 根据检测分析结果, 进水的TDS在8000 mg/L左右, 淡水的TDS保持在200 mg/L~ 350 mg/L之间, 而排放浓水TDS则在14 000 mg/L ~ 18 000 mg/ L(见表 5)。可以看出:反渗透系统能够较好地截留总溶解固体。同时COD值也由15 mg/L~ 38 mg/L降为0 mg/L ~ 10 mg/L。
反渗透系统进水、产水、排放浓水离子分析结果见表 5。经过反渗透系统处理后产水的矿化度约为221 mg/L左右, 碱度、硬度和亚铁离子等指标都大幅度下降, 见表 5。
气浮后污水经过生化除油、超滤除悬浮物、反渗透除盐等工艺处理后, 相应指标逐级降低, 说明配套处理效果较好, 如表 6
通过对超滤出水、反渗透出水分别与A1标准、配聚需求水质指标的对比(表 7、表 8)可看出, 超滤出水水质已达到A1级标准, 可以用于低渗透油田回注; 反渗透出水水质优于配聚需求水质指标, 可以进行配聚生产试验。
(1) 采用生化、超滤及双膜反渗透等配套工艺技术对油田采出污水进行精细、深度处理是可行的, 能有效去除含油、悬浮物、COD、SRB及多种矿化离子。
(2) 经该配套工艺处理后, 超滤系统产水水质达到低渗透油田A1级水质标准, 反渗透系统出水达到配聚需求水质指标。
2010, Vol. 39 Issue (1): 87-90
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