石油开采废水处理技术的现状与展望

2022-09-11

我国油田开采多采用注水输油的方式, 随着开采时间的增加, 耗水量也越来越高, 产生大量的石油开采废水, 为了解决这些废水问题, 基本都采用循环利用的方式, 将脱油废水进行再次利用。

1 当前我国石油开采废水处理的基本现状

石油开采中产生的废水中, 主要的污染物包括原油和悬浮物。因此, 石油开采废水的处理主要包括除油和除悬浮物两个步骤。并且附加防垢、杀菌等操作后, 实现水的再利用。

1.1 除油

这一环节在石油废水处理过程中比较重要, 废水中的原油主要以浮油 (直径大于100μm) 、分散油 (直径在10-100μm之间) 和乳化油 (直径为1×10-3-10μm) 三种形式存在, 根据原油存在的不同形式, 采用两级除油法, 即一级重力除油、二级混凝除油法。

1.1.1 重力除油

重力除油属于初步除油, 利用油和水的相对重力不同, 来除去废水中的浮油和分散油。现阶段我国主要采用立式除油罐和斜板式隔油池两种主要的重力除油方式。

立式除油罐的设计符合油水运动的基本规律, 迎合废水流动的重力流程, 采用物理的方式进行除油, 除油效果非常显著, 对于含油量在5000mg/L以下的废水, 其除油率可高达80%, 是石油开采废水重力除油的主要措施。

斜板式隔油池也是浮油处理的重要措施之一, 相对于平流式隔油池来说, 斜板式隔油池主要是在其内部加设一道斜板。表面看无很大差异, 却使处理浮油与分散油的效果明显提升, 通常在废水油粒半径为25微米时, 只需将废水在斜板式隔油池停留30分钟以内, 就可以出去废水中80%以上的浮油, 除油效果同样是非常的明显。

同时, 也可以把立式除油罐与斜板式隔油池相结合, 在立式储油罐内设置波纹斜板, 使其兼具两种技术的有点, 进一步提升除油效果, 通过一次操作, 基本可以出去废水中的全部浮油和分散油。

1.1.2 混凝破乳除油

经过重力除油后, 废水中的浮油和分散油已基本去除, 混凝破乳除油主要是为了除去废水中直径更小的乳化油, 其对于乳化油的去除效果非常明显。这种除油方式主要是利用混凝破乳剂, 其具有脱稳破乳的效果, 能够将废水中的乳化油粒与水分离, 实现除油的效果。在除油工作中, 混凝破乳除油法主要运用混凝破乳剂与混凝除油工艺实施具体的除油工作。

混凝破乳剂主要是通过改变废水中乳化油的性状来实现除油, 它能够凝结废水中的乳化油, 同时还能提升乳化油在废水中的浮力。在具体的除油工作中, 主要采用两种混凝剂, 即有机混凝剂与无机混凝剂, 在实际工作中起到了重要的作用, 近年来废水除油工艺不断取得发展, 在乳化油除油工作中也出现了有机高分子混凝破乳剂, 并且得到了广泛应用。

1.2 除悬浮物

石油开采废水中的悬浮物的去除工作较为简单, 主要是通过过滤的方式来进行, 通常有压力式滤罐和重力式滤罐两种, 压力式滤罐可在工厂预制, 具有安装方便, 占地面积小, 操作运行方便等优点, 因此在油田中应用较多。压力式滤罐又分为立式和卧式两种, 直径一般在3米以内。与立式滤罐相比, 卧式滤罐过滤断面悬浮物负荷不易均匀, 因此没有得到立式滤罐一样的广泛应用。当前, 为保证出水水质, 很多油田都采用两级过滤处理, 第一级为双层滤料过滤, 通常选用石英砂和无烟煤作为滤料, 第二级进行精细过滤, 采用纤维素滤料, 以保证出水中的含油量、悬浮物浓度达到要求, 能够进行回注水操作。

2 当前我国石油开采废水处理中存在的主要问题

目前, 我国很多油田都进入了开采的中后期, 由于进行二次抽采、三次抽采, 使废水水质更加复杂, 因此, 对废水的处理技术也要求更高。

2.1 聚合物驱采废水

目前很多油田开始使用聚合物化学驱采技术, 在水中加入了大量的聚合物和表面活性剂, 使废水水质比原来的工艺复杂很多, 原油主要以乳化油的状态存在, 同时存在很多的聚合物和活性剂, 使乳化油的稳定性更高, 使得重力除油的效果大打折扣。同时由于聚结材料的种类较少, 聚结效率不高, 导致粗粒化聚结工艺的除油效果较差。因此, 必须完善聚结除油机理, 开发新型聚结材料, 改善聚结工艺条件, 以解决聚合物驱采的废水处理问题。

2.2 蒸汽驱采稠油废水

目前, 各大油田蒸汽驱采油规模也不断扩大, 蒸汽驱采稠油废水中含油量高并且稠油的相对体积质量和水很接近, 重力分离效果甚微, 同时, 没有一种高效、快速的破乳剂, 水中的二氧化硅等污染物的处理落后, 都给蒸汽驱采稠油废水的处理带来了极大问题。

2.3 低渗透油藏开采废水

为了不堵塞地层, 并且保持低渗透油藏的渗透性, 低渗透油层回注水质的要求非常严格, 回注水的滤膜系数和污染物颗粒直径要求非常高, 而目前的精细过滤、活性炭吸附等技术都很难达到, 膜处理技术虽然能达到要求, 但其耐久性、抗腐蚀性等都需要进一步提高。

3 我国石油开采废水处理工作的展望

我国石油开采废水处理的技术已经逐渐制约了驱油技术的发展, 影响了驱油技术的大规模发展, 因此, 发展石油开采废水处理技术是我们亟待解决的问题。结合聚合物驱采废水、蒸汽驱采稠油废水、低渗透油藏开采废水的发展, 我们应当尽快研制更高效的混凝破乳剂, 提高除油效率, 保障石油开采废水的再利用;研发更有效地聚结材料, 提高物理法除油效率;积极研发和更新膜处理技术, 提高颗粒物和乳化油的去除效率。