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1、摘 要随着国内外油田开发力度的不断加大，产生的油田污水越来越多，这些污水严重破坏了生态坏境。同时不断深入的开发油田注水，很多油藏对注入水的水质的要求也变得越来越高。所以，对污水的处理成为各大油田十分重要的工作。本文介绍了污水处理的主要设备和方工艺法，总结一些当下应用比较广泛的油田污水处理技术。并展望了油田污水处理技术未来的发展方向。 关键词：油田污水，处理技术，处理设备目 录第1章 前言1第2章 油田污水处理技术的研究现状22.1 油田污水处理存在的重要意义22.1.1 保证生物健康22.1.2 节约原油22.1.3 保护地下水资源22.1.4 保证生产安全22.1.5 方便生产和生活22.2
2、 油田污水处理的常用设备装置22.2.1 除油罐22.2.2 浮选池32.2.3 射流浮选设备32.2.4 旋流混合反应澄清设备32.2.5 溶气气浮设备42.3 油田污水处理的一般方法42.3.1 物理方法42.3.2 化学方法52.3.3 生物方法6第3章 展望7参考文献8致 谢9II第1章 前言很多油田以注水为开发方式，水通过注水井直接注入油田内，在这里面大部分的水通过采油井跟原油一同回到地面，但是这部分得水在原油向外运输之前必须要除去，而脱出的污水中往往含有一定量的原油，这种含有原油的水被称为油田采出水。随着油田开采力度的加大，采出水的量变得越来越多1。我国很多地区水资源匮乏，如何将油
3、田污水进行处理变废为宝，并且在以后能应用于人们的日常生活和灌溉，这个具有十分重要的意义。油田开采的年代变得越来越长, 采出的混合液的含水率也越来越高,其中有少部分油田已达到了90%以上, 这些油田污水会被继续使用，已成为油田注水的主要水源。然而油田外围低渗透油区的不断的被开发,对油田注水水质要求变得越来越严格。由于油田存在地层差异等原因, 各油田污水不仅水质上存在的差异大, 而且水质变化也很明显, 这使得油田污水的处理变得很困难。若不及时对其进行处理和利用, 任意排放到环境中将会对人们生活和生产造成严重的危害。第2章油田污水处理技术研究现状2.1油田污水处理存在的重要意义2.1.1 保证生物健
4、康油田污水中还有大量的原油以及一些其他的有害物质，如果不经处理，任其自由排放，将会对环境构成严重的危害，还能够污染大气，破坏自然生态平衡，不但能够引起自然界的很多物种死亡，还对人类的健康造成了威胁。从这个层面上来讲，油田污水处理具有深远的意义。2.1.2 节约原油很多流放出来的油田污水中都含有一定量的原油，一般都在0.2%0.9%左右，虽然这个数字不大，但是不容忽视，每年因此而造成的资源浪费是一个很庞大的数字。如果能够通过合理的方式将其回收起来，不仅减少了资源的流失，还促进了环保2。2.1.3保护地下水资源水是我们赖以生存的最宝贵的资源，总体来看，虽然71%的地球被水所覆盖，但是我们真正可以利
5、用的淡水资源确实十分有限的，才占地球真个水体的0.64%。有很多地区的工业发展速度很快，但人口也随着增长，水资源变得紧张，因而不得不对工业生产用水进行定量限制。如果对油田污水进行合理的处理，提高污水的回收利用率，不仅能够对地下水资源进行保护，还能有效地减少地下水资源的开发利用量。2.1.4保证生产安全如果任油田污水到处排放，结果造成了满地的油污，而油又是一种易燃的物质，如果稍有不慎，油污接触到火源，很容易导致火灾的发生，对安全生产和人们生活带了严重的损失和危害。所以，非常有必要对油田污水进行一定的处理。2.1.5方便生产和生活加入石油污水得不到尽快的处理，而是随意的的堆放在矿区，就会造成矿区到
6、处都有很多油污，行人了车辆在路上没有办法正常通行，给生产跟生活带来了严重的不便。近年来，海上石油泄漏事故多有发生，不管是油田泄漏海上油船泄漏，都给渔民的渔业生产带来了非常大的困难，使各国渔业蒙受巨大的损失。为了方便生产和生活，完全有必要对油田的污水进行处理。2.2油田污水处理的常用设备装置2.2.1除油罐320世纪60年代以来，除油罐油就成为了处理油田污水中应用最广、使用数量最多的设备。但它存在这一些缺点，比如处理水的停留时间过长, 罐容积过大, 设备占地面积大, 设备生产耗费的钢材较多。对除油罐的改进主要集中在两个重点上：一是提高效率, 二是减小容积。改进后的设备在油田污水处理中一般会被作为
7、其他高效除油设备的前水量和水质缓冲过程中的预处理罐。2.2.2浮选池4浮选设备是指一类能够向水中加入大量的空气或其他气体的设备。它能使加入的气体以微小气泡的形式高度分散的存在于水中，并且以此作为载体使悬浮的颗粒载浮于水面之上, 从而达到液固液液分离的目的。根据该设备在水中所产生的气泡的大小和方式，油田污水中常常把他们分为以下几类：叶轮气浮设备, 溶气气浮设备和射流气浮设备。国内大部分的油田基本上都会采用第一种的溶气气浮设备, 最近几年发展比较快的是射流气浮和叶轮气浮这两种设备。2.2.3射流浮选设备5射流浮选设备是在20世纪70年代中期最早出现的, 后来WEMCO公司对其进行了改进，改进成了圆
8、筒形的并在后来的应用中取得了较好效果。在1993年, 我国渤海的绥中36-1油田的一期工程就采用了进口的型号为SLF-W的浮选设备来进行处理污水,并且取得了很好效果。国内虽然也进行了系统地研究，但至今没能形成系列产品,目前已有不少的企业以及中国石油大学在进行该设备的国产化研究。射流浮选装置有很多自身的有点，例如占地面积比较小,油水分离的效率很高, 每次污水处理的量大, 不会造成二次污染,不存在运动件, 而且特别适用于海上钻井的污水处理。如果处理过程中配合使用适当的配套药剂，这样就可以使该设备的处理能力更上一层楼。2.2.4旋流混合反应澄清设备 6旋流混合反应澄清设备可以把机械分离和化学处理相结
9、合起来, 操作的可控性比较大, 该装置把能够把气浮装置和大罐沉降的优点结合起来, 适用于能耗比较低而且生产批量较多的大站污水处理, 它能够有效地缩短沉降所用的时间, 而且显著地提高了除油的效率。其具体工作原理和流程为: 进入液进来后喷射进3个各自独立又相互连续的混合加药旋流反应室,然后3种不同的药剂按照顺序定量的加入后混合，由污水切线的方向进入该装置,使得进入液和药剂达到充分混合并且反应, 进而能够产生絮体。最后絮体沉降,絮体的沉降速度稍微大于水流上升的速度, 这样絮体在环形空间的下方就形成了动态浮动的絮体层, 该絮体层进行一系列的吸附,对污水中的油滴和悬浮物有过滤作用, 使反应罐中流出的水得
10、到净化。2.2.5溶气气浮设备目前虽然已经存在的一些气浮工艺装置，但是它们的气浮效果一直不是十分理想, 而且气浮池也常常出现大泡、偏流或者是翻浪等现象, 同时气浮的效果也不是十分稳定。经过处理后得出的产品各项指标也不能达到要求（即除去率偏低）,通常情况下出口油的指标基本维持在150mg/L, 这样就使得后期处理变得十分困难。造成此类现象的原因有两个: 第一个是溶气罐放气的法不易控制水-气界面的高度; 第二个是释放器很易堵塞和脱落。因此就提出了相应的解决方法:首先是在溶气罐上面可以加上液面控制器,这样就能很好地控制水-气液面。其次对释放器采用不同的两级,一级TV型,该级产水量较大, 而且能够防堵
11、塞; 二级仍使用TS型,但是要将丝扣联结设法改为法兰联结,这样就能解决脱落的问题了。2.3油田污水处理的一般方法随着采油污水的来源及油污的组成和状态不同，处理的难易程度也就有所差异。采油污水的处理方法大体可以分为几类，其中包括：物理方法, 化学方法, 物理化学方法, 生物方法。2.3.1物理方法物理处理方法最主要的是去除污水中的大部分的矿物质和固体悬浮物、一些油类等。物理法主要包括一下几种：离心分离法、重力分离法、粗粒化法、过滤法、膜分离法和蒸发法。该方法主要应用于油田各污水处理站对污水进行处理，此外还有低渗透区块注水站对污水进行处理。离心分离，使装有油田污水的容器进行高速的旋转，从而形成离心
12、力场，因为悬浮颗粒和污水的质量有所不同，所以他们受到的离心力也就不同。目前在世界有很多油田，如中东地区、西欧、非洲、美洲等地区的陆地油田和海上油田都使用此方法。我国也引进了数套名为Vortoil水力旋流器的设备，而且在油田污水处理上取得了不错的效果。重力分离法，油田污水治理的最关键之处是依靠水油的比重差来进行重力分离。从前人得出的油水分离的试验结果来看，沉淀的时间越长，浮油从水中分离出来的效果越好。自然沉降的除油罐、依靠重力的沉降罐以及隔油池作为含油污水治理的一些基本手段，已被广泛应用于各油田。粗粒化法，它是指含油污水通过一个特有的设备，这个设备装有粗粒化材料,此过程中油珠粒径就会由小变大。根
13、据斯托克斯公式我们可以知道, 当污水的温度一定时, 油珠上升的速度就会跟它的直径呈现平方关系, 因此可以显著的增加除油效率。目前最常用的比较普通的粗粒化材料除有无烟煤、石英砂、陶粒、蛇纹石等,近些年来由于树的新开发，它也被用作一种新的粗粒化滤料。树脂存在很多优点，经表面活性剂的处理, 不仅使其具有亲油性, 而且还可以反复使用。膜分离法主要包括一下几类：超滤、微滤、纳滤及反渗透，这几种方法都是利用多孔材料具有的拦截能力，利用的方法都是物理截留，从而达到除水中一定大小颗粒的杂质的目的。目前，我国的胜利油田主要以钛金属纤维为介质的滤膜，经过等离子体处理以后，这种滤膜的表面具有一定的斥油亲水能力。此项
14、技术已经在一些采油厂得到了广泛的应用和推广，在水质的精细处理上面取得了显著地效果。2.3.2化学方法污水中经常会存在一定的胶体还有一些溶解性的物质（例如乳化油），而这些物质不能用物理法化学法除去，这就涉及到了使用化学的方法。化学方法目前已经应用于各油田污水处理站，主用的方法是通过向污水中添加一定量的化学药剂，进而达到辅助物理方法提高污水处理效果的目的。它主要包括化学转化、混凝沉淀和中和等一些方法。化学氧化法8，该方法可以说是治理污水中污染物最有效方法,它最大的优点就是能将溶解在污水中的有机物和无机物转化为微毒或无毒物质，或者是将一些物质转化成很容易与水相分离的形态。该法可以分为三类：电解氧化法
15、,化学氧化法以及光化学催化氧化法。最近几年，我国胜利油田采用了电化学中的一项预氧化技术，通过在污水中加入双氧水、次氯酸钠等将水中的Fe2+转变成Fe3+，并且研究表明在pH值7.0到7.5之间时，能够实现铁离子的全部去除，并显著降低污泥的产出量。应用表明：采用该方法能够保证经过处理后的水质全面达标，与地层水的水质相匹配，而且处理过程中不会产生额外的污泥，大幅降低了污泥产出量，最重要的是降低了污水处理成本，进而取得了良好的经济效益。混凝沉淀法，它的原理主要是借助于混凝剂对胶体粒子的吸附、静电中和以及架桥等作用，从而使胶体粒子实现脱稳, 并且使其在絮凝剂的作用下,破坏杂质胶体的稳定性，使其发生絮凝沉淀，最后达到去除污水中的不溶性污染物和悬浮物的目的。目前混凝剂主要有铁盐类、铝盐类、接枝淀粉类、聚丙烯酰胺类等。该方法虽然流程比较简单且建设周期短, 但是产生过程中产生大量的泥渣,而且运行的成本比较高, 还有就是加入的一些化学药剂很有可能造成污水的二次污染。所以此项技术并不是很多的单独用于采油污水处理, 一般应用于预处理。2.3.3生物方法生物方法，该方法是利用微生物特有的生化作用，将污水中较为复杂的有机物通过生物降解分解为比较简单的物质，将某些有毒的物质抓变成无毒物质，进而使污水达到净化。目前常使用的油田污水生物处理法主要有以下几种：生物膜法、活性污泥法、厌氧生物法、自然处理法9
