浅谈大庆油田采出水低温处理技术的应用

2022-11-22

一、引言

在油田开发和生产过程中会产生很多的废水, 同时大部分的废水中都含油, 例如洗井回水、联合站产出水以及钻井废水等。此外, 当油田开发进入中后期, 油井中的含水量越来越高, 把油、气井的产出水经处理后再注入地层中, 不仅可以维持地层的压力, 保证产量, 还可以降低污水的排放量, 形成一种良性的循环, 使产出和注入保持平衡, 符合节能环保的要求。对油田采出水处理后进行回注具有十分重要的社会意义和经济意义。

在1969年建成东油库含油污水处理站以后, 大庆油田经过这些年的建设, 已经先后建成各种水处理站200多座, 处理污水的能力已经超过200×104m3/天。对于油田采出水处理技术, 已经形成了四大技术系列, 包括:低渗透油田含油污水处理工艺、高含水后期含油污水处理工艺、三元复合驱含油污水处理工艺和聚合物驱含油污水处理工艺。大庆油田已经进入特高含水精细挖潜阶段, 随着三次采油技术的广泛使用, 油田采出水的水质特性产生了较大改变, 对其处理难度也越来越大, 很多水处理设备处理废水的能力下降, 因此, 在开发大庆油田时采用了很多技术措施, 包括:提高反冲洗质量、沉降分离效率和改善过滤效果等, 以满足其开发生产的需要。

二、低温对采出水处理的影响

由于采出液低温集输规模越来越大以及温度界限越来越低, 造成进入联合站的采出液的温度下降, 明显增加了污水处理的问题和难度, 污水系统开始有来水含油越来越多、沉降效果越来越差、污水站来水水质越来越差、过滤罐滤料污染越来越严重、过滤负荷变重和过滤罐损坏数量越来越多等现象出现, 甚至还出现了水质处理不达标的情况。

三、低温情况下采出水的处理措施

针对低温条件下污水处理中的滤料污染越来越严重、来水水质越来越差、过滤负荷越来越重等问题, 经研究发现高效低温破乳剂、气水反冲洗技术、变强度反冲洗技术、采出水低温破乳脱水技术、低温含油污水处理技术等使制约低温污水处理的技术难题得以解决。

1. 气水反冲洗技术

气水反冲洗技术是利用高速的气流冲击、剥落并除去粘附在滤料上的污物, 同时高速的气体可以彻底击碎滤料污染块, 并将击碎的破碎污染物冲起来带到外面。所以气水反冲洗技术可以去除粘附在滤料表面的污染物, 而且温度对其的影响很小。

2. 采出水低温破乳脱水技术

在温度较低时, 使用加热工况采用的普通破乳剂对采出水进行脱水, 存在脱水后加药量变大, 油、水指标变差, 成本升高等问题, 因此, 研发出了低温破乳剂。此药剂在接近原油凝固点的低温状态下, 对采出水有着不错的破乳功能, 能够使含水率在80%以上、含聚浓度不超过200mg/L的采出水经脱水后的油中含水率低于20%, 水中含油量低于1000 mg/L。与普通破乳剂相比, 破乳温度由40℃左右下降为35℃左右, 脱后油中含水率下降25%以上, 水中含油量下降50%以上, 而且能够使以加热工况运行的电脱水器的出水含油量和出油含水率达到合格, 加药成本下降10%。

3. 变强度反冲洗技术

变强度反冲洗开始先用较小的强度进行冲洗, 使滤料间进行充分的摩擦碰撞, 让滤料表层板结的破碎加快, 并迅速剥离滤料表面的污染物, 然后用较大强度的水进行冲洗, 使水力的剪切作用加强, 最后对滤料进行漂洗, 让污染物从过滤罐中排出。此项技术加强了碰撞作用和水力剪切的作用, 加强了每个步骤的效果, 这一点单一强度的水反冲洗技术是做不到的。

4. 环保注水技术

环保注水的前提是保护环境, 在这个前提下把处理后的油田污水注入到高渗安全地层中去, 而不是把油田污水外排到自然环境中去。此项技术具有投资少、处理水量大、运行费用低、工艺简单、清洁等优点, 能够达到治理污水和环境保护的双重目的, 是一种新型的污水处理技术。

5. 水质改性技术

水质改性技术是针对采出水含油量和含盐度高、组分复杂等性质, 利用添加水质调整剂来改变水中某些离子的浓度的技术, 使用此项技术能够使采出水形成稳定的分布, 并且能够增加颗粒或液滴的直径, 使其从水中迅速沉降最终达到分离的目的。

四、采出水处理新技术

1. 水力旋流技术

含油污水在压力的作用下以很高的速度沿切向进入筒壁, 在圆筒内做高速旋转的运动, 因为油的密度小于水的密度, 因此在高速旋转产生的离心力作用下油聚集在旋流的中间, 水却在四周, 最终实现了油水的分离。

2. 超声波技术

超声波是机械波的一种, 它在传播时, 具有空化作用、机械作用以及热作用。机械振动能够让油和水等介质产生凝聚、破乳和释气等, 油滴和水滴因为振动而发生位置的移动, 小油珠逐渐凝聚成大油珠, 小水珠逐渐凝聚成大水珠。油和水比重的差异, 使得大水滴快速沉降, 大油珠迅速上浮, 最终达到油水分离。

3. 全物理性膜分离技术

所谓全物理性膜是根据传统的分离膜, 采用新技术而合成的膜, 主要是通过改变膜表面的性质或者引入具有化学破乳功能的官能团, 最终使材料具有化学破乳的功能。当含油污水通过全物理性膜时, 被引入的官能团能够改变其亲水亲油的平衡性, 能够使油乳化, 然后聚集, 进而粗粒化, 最终分离, 从而达到了净化水质的目的。