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1、油田水处理工、注水泵工培训,讲师：雷杰,一、水处理工艺流程,注水业务知识培训内容,二、注水地面系统,三、柱塞泵结构、原理及相关操作,四、注水安全操作,注水业务知识培训,常规油藏开发根据每个阶段采油所用的能量不同，采油方法分多个“层次”，一次采油，二次采油，三次采油。,采油方法,一次采油，利用油层原油的天然能量采油，采出程度低，采油成本低，如弹性驱、溶解气驱等。,二次采油，利用人工补充能量采油，主要是机械能采油，采出程度和采油成本相对高，如注水驱，注气驱,三次采油，利用物理化学能采油，通过改变地层、流体性质特别是界面性质进行采油，采出程度高采油成本也高，如化学驱、混相驱、热力采油等,注水的目的：
2、,1、补充地层能量 2、利用水来驱油,我国大部分油田采用注水开发,一、水源、水质,1、地面水源：江、河、湖的地面淡水，特点是：水质随季节的变化很大，含氧量高，携带大量悬浮物和各种微生物。海水资源丰富，但是含氧量和含盐量高，腐蚀性强，悬浮的固体颗粒随季节变化大。,2、地下水源：地下水源包括浅层地下水和深层地下水。浅层地下水一般产自河流冲击和沉积层中，水量丰富，水质较好。深层地下水的矿化度比地面水的高，水中含铁、锰等离子，对于含铁较高的水应进行除铁。这种水的特点是：水量稳定，水质变化不大，通常无腐蚀性，由于自然过滤，浑浊度不受季节影响，水中含氧稳定便于处理。,（一）水源,3、油层采出水：一般偏碱性
3、，硬度较低，含铁少，矿化度高。含油污水必须经过水质处理后才能回注到地层或外排。采出水回注地层有以下几个优势：（1）采出水含表面活性物质，能提高洗油能力，提高采收率；（2）高矿化度水，回注防止粘土膨胀；（3）采出水回注保护了环境，提高了水的利用率。 （随油田开发时间延长，采出水量不断增多，已成为油田注水的主要水源）,不论选择哪一种水源必须满足以下基本原则：（1）水量充足，供水量稳定；（2）水质良好或相对良好，水处理工艺相对简单或水处理技术可行；（3）优先考虑含油污水，以减少环境污染；（4）应考虑水的二次利用或多次利用，减少资源浪费。,一、水源、水质,一、水源、水质,（二）含油污水的特点及危害,一
4、、水源、水质,水质是指对注入水的所规定的质量指标，包括注入水中的矿物盐、有机质、气体以及悬浮物的组成及含量等。,（三）水质,注水水质基本要求 1、水质稳定，与油层水相混不产生沉淀；2、水注入油层后不使粘土矿物产生水化膨胀或悬浊；3、水中不得携带大量悬浮物，以防堵塞注水井渗滤端面及渗流孔道； 4、对注水设施腐蚀性小；5、当采用两种水源进行混合注水时，应首先进行室内试验，证实两种水的配伍性好，对油层无伤害才可注入；6、具有一定的洗油能力，以确保注水时采收率不低于储量的60%。7、必须严格控制注入水中的机械杂质、油含量，以使注水井保持一定的吸收能力。,来水 处理后水 &nb
5、sp;注水泵进口水,油田污水处理及回注指标标准暂行规定（国标）,1. 粘土膨胀 2. 机械杂质 3. 微粒运移 4. 细菌堵塞 5. 反应沉淀物 6. 原油,1. 溶解氧 2. CO、CO2 3. H2S 4. 细菌,1. 无机垢 2. 有机垢,水质不达标造成的油层损害,注水引起的油层损害主要类型：,堵塞、腐蚀、结垢。,二、油田（含油）污水处理工艺流程,重力除油利就是用油和水的密度差，使油从水中上浮，达到油水分离的目的。重力除油需要有较大的油水分离容器，以便提供足够的沉降时间。 自然除油混凝沉降压力（或重力）过滤流程。重力式处理流程处理效果良好，对原水含油量、水量变化波动适应性强，自然除油回收
6、油品好，投加净化剂混凝沉降后净化效果好。但当处理规模较大时，压力滤罐数量较多、操作量大，处理工艺自动化程度稍低。当对净化水质要求较低，且处理规模较大时，可采用重力式单阀滤罐提高处理能力。,（一）油田（含油）污水除油工艺，根据油水分离的机理不同，目前常用的有重力除油、化学除油、旋流除油、聚结除油、气浮除油和过滤除油等多种。,重力式污水处理标准流程图,污水处理常采用三段常规处理流程。根据各油田原水和注水目的层的特性，在三段常规处理流程基础上做出某些变化以达到净化水水质要求。,采出水的防垢、缓蚀、杀菌和聚凝剂,1、防垢：常用防垢剂为无机磷酸盐、有机磷酸、聚丙烯酸聚合物； 2、缓蚀：降低水的腐蚀性，常
7、用缓蚀剂有：铬酸盐、锌盐、聚磷酸物、硅酸钠、有机磷酸盐和有机胺类。 3、杀菌：常用杀菌剂由无机和有机两类 4、聚凝：常用聚凝剂硫酸铝、硫酸铁、三氯化铁、偏铝酸钠。,三级改性纤维球过滤处理流程工艺图,主要以斜板除油三级改性纤维球过滤絮凝、杀菌处理方法模式,两级核桃壳+两级改性纤维球精细过滤流程,工艺流程：主要是斜板除油两级核桃壳过滤两级改性纤维球过滤絮凝、杀菌技术。,压力式污水处理标准流程图,油水旋流分离器,浮选式污水处理标准流程图,开式生化处理标准流程图,简易流程：简易除油就地回注,工艺流程：含水原油进站后经溢流沉降罐脱水，采出水处理仅设除油罐简易除油后就地回注。采出水由小站直接配注，处理规模
8、在100300m3/d之间。,（二）主要设备的结构及工作原理,自然除油罐：,除油罐是20世纪60年代以来油田采出水处理中应用最广、数量最多的除油设备。该设备依据油水比重差进行自然沉降分离或混凝沉降分离，能除去水中颗粒较大的分散油粒和悬浮固体颗粒；投加混凝剂后可将水中的乳化油或胶体物质絮凝成较大的絮凝体上浮或下沉。其缺点是处理水停留时间长、容积大、耗费钢材较多。,长庆、延长油田先后使用过多种除油装置，目前主要使用斜管除油罐，其特点是在内部增加了粗粒化装置聚丙烯填料，有利于微小油滴的聚集，提高了除油效率。 此外，还采用过压力除油罐技术，主要通过斜管（板）分离技术、聚结技术及化学混凝除油技术，提高了
9、除油效率，总停留时间由重力流程的6h减少到1.5h，但容器壁厚较大，而且对药剂、来液温度都有较高的要求，使用条件较苛刻。,自然除油罐：,自然除油罐结构图,自然除油罐的工作原理,重力储油罐自上而下划分为上部集油区、中上部分流配水区、中部沉降区、中下部集水区和底部排污区。含油污水从进水管流入配水室，然后通过配水室的配水支管和喇叭形配水头流入储油罐，靠油、水及固体悬浮物的相对密度不同做重力沉降。水中粒径较大的油粒在油水相对密度差的作用下，首先上浮到油层,粒径较小的油粒随水流向下流动。在此过程中，水流以速度水向下流动，污水中的粒以速度油向上浮升，当油水时，油粒即可浮升到油层而被除掉；当油=水时，油粒被
10、截留在水中；当油水时，油粒就被水流带走。这样，有的油粒上浮，有的油粒下降，油粒之间就增加了碰撞的机会，不断碰撞使油粒发生凝聚作用，粒径变大，浮升速度也就加快，从而使无上浮能力的部分小油粒也浮至油层而被除掉。水面的油层进入集油槽内，经出油管流入回收油罐。污水水槽和出水槽污水经集水头、集水管、中心柱管、出水槽和出水管流出罐外。污水在罐内的停留时间为2.53.5h，水的下沉流速为0.50.8m/s。在油层部位和集油槽内设有加热盘管，防止原油温度过低而凝固。罐内还有倒U形溢流管，防止溢罐。溢流管和中心柱顶部均开有小孔，防止虹吸。在罐壁外加出水槽和可调堰板，调节堰板高度可控制油层厚度，一般油层厚度为1.
11、52.0m。,混凝除油罐：,混凝含指“凝聚”和“絮凝”过程。一般认为水中胶体失去稳定性，即“脱稳”的过程称为“凝聚”；而脱稳胶体中粒子及微小悬浮物聚集的过程称为“絮凝”。在实际生产应用中很难将“凝聚”和“絮凝”两者截然分开，只是在概念上可以这样理解。,油田含油污水处理中的混凝现象比较复杂，室内试验研究证实，不同的凝聚剂、絮凝剂组合，不同的水质条件，混凝作用机理也有所不同。一般说来，混凝剂对水中胶体颗粒的混凝作用有三种：电性中和、吸附桥架和卷扫作用。这三种作用以何者为主，取决于混凝剂的种类、投加量、水中胶体粒子的性质、含量和水的PH值等因素。,1. 电性中和要使胶体颗粒通过布郎运动相互碰撞聚集，
12、就必须消除颗粒表面同性电荷的排斥作用，亦称“排斥能峰”。降低排斥能峰的办法是降低或消除胶体颗粒的 电位，即在水中投入电解质便可达此目的。含油污水中胶体颗粒大都带负电荷，故通常投入的电解质凝聚剂是带正电荷的离子或聚合离子，如Na+、Ca2+、Al3+等。,2. 吸附桥架不仅带异性电荷的高分子物质（即絮凝剂）与胶体颗粒具有强烈地吸附作用，不带电的甚至带有与胶粒同性电荷的高分子物质与胶粒也有吸附作用。当高分子链的一端吸附了某一胶粒后，另一端又吸附了另一胶粒，形成“胶粒高分子胶粒”的絮体。高分子物质在这里起到了胶粒与胶粒之间相互结合的桥梁作用，故称吸附桥架。起桥架作用的高分子都是线性高分子且需要一定长
13、度，当长度不够时，不能起到颗粒间桥架作用，只能单个吸附胶粒,3. 网扫作用当水中投加的混凝剂量足够大，便可形成大量絮体。成絮体的线性高分子物质，不仅具有一定长度，且大都有一定量的支链，絮体之间也有一定的吸附作用。混凝过程中在相对较短的时间内，在水体中形成大量絮体，趋向沉淀，便可以网捕，卷扫水中的胶体颗粒，以致产生净化沉淀分离，这中作用基本上是一种机械作用。,混凝机理,混凝除油罐的机构及工作原理,1出水管；2进水管；3溢流管； 4伴热管；5出油管； 6中心反应筒；7出水槽；8集油槽； 9液压安全阀；10机械呼吸阀； 11配水管；12配水头； 13中心柱管；14集水管；15集水头；,混凝储油罐较重
14、力储油罐又增设了中心反应筒，以便药液和污水充分混合和反应，加速油、水和固体悬浮物体的分离速度。混凝储油罐中同步发生重力沉降、凝聚和絮凝作用。含油污水和混凝剂经过进水管进入中心反应筒。混凝剂和污水在中心反应筒内以螺旋状上升混合，然后经配水管和配水头流入分离区。污水中的较大油粒在水的浮力作用下上浮到油层。混凝剂产生大量带正电荷的微粒，与污水中的胶体微粒的负电荷中和，使胶体微粒脱稳而凝聚，这一过程称为凝聚。另外混凝剂还可以产生氢氧化物等海绵状絮凝体，起吸附絮凝作用。当絮凝体吸附的悬浮物大部分为油粒时就是上浮；吸附的悬浮物除油。水面的油层进入集油槽内，经过油管流入回收油罐。污水经集水头、集水管、中心柱
15、管、出水槽和出水管流出罐外。在油层部位和集油槽内设有加热盘管，以防止原油温度过低而凝固。罐内还有倒U形溢流管，防止溢罐。溢流管和中心柱顶部均开有小孔，防止虹吸。,过滤设备,从过滤性质来说，一般可以分为物理作用和化学作用。过滤机理可分为：吸附、絮凝、沉淀和截留等几个方面。,基本原理,1. 吸附滤池功能之一是把悬浮颗粒吸附到滤料颗粒表面。吸附性能是滤料颗粒尺寸、絮体颗粒尺寸以及吸附性质和抗剪强度的函数。影响吸附的物理因素包括滤池和悬浮液的性质。影响吸附的化学因素包括悬浮颗粒、悬浮液水体以及滤料的化学性质，其中电化学性质和范德华力（颗粒间分子的内聚力）是两个最重要的化学性质。,过滤设备,2. 絮凝为
16、了得到水的最佳过滤性，有两种基本方法。一种是按取得最佳过滤性而不是为产生最易沉淀的絮凝体，来确定混凝剂的最初投药量。另一种是在沉淀后的水进入滤池时，向其投加作为助滤剂的二次混凝剂。,3. 沉降 小于孔隙空间的颗粒的过滤去除，同一个布满着极大数目浅盘的水池中的沉淀作用是类似的。,4. 截留截留也可以说成筛滤，这是最简单的过滤。它几乎全部发生在滤层的表面上，也就是水进入到滤床的孔隙之处。,压力过滤罐,在油田污水处理系统中，压力过滤罐被广泛采用，压力过滤罐和重力式滤池不同。它采用的是密闭式圆柱形钢制容器，内部装有滤料及进水和排水系统。罐外设置各种必要的管道和阀门等。 压力滤罐分为立式和卧式，直径一般都不超过3m。卧式滤罐由于过滤断面不均匀，远没有立式滤罐应用广泛。在油田，压力滤罐上部布水一般采用多点喇叭口上向布水，下部配水一般采用大阻力配水方式。,压力过滤罐的机构及工作原理,过滤罐内的填充物由滤料、卵石垫层和素混凝土承托层组成。垫层和承托层气支撑滤料和使反冲洗水子在罐内分布均匀的作用。升压后的污水从进水管流入配水室，然后通过配水支管流入压
