趙亞杰

(陜西延長石油 (集團)公司研究院,陜西,西安,710075)

油田污水絮凝劑的室內(nèi)研究

趙亞杰

(陜西延長石油 (集團)公司研究院,陜西,西安,710075)

針對吉林油田一次沉降后的采出污水,利用無機絮凝劑硫酸鋁、硫酸亞鐵、三氯化鐵:聚合氯化鋁 (PAC)、聚合硫酸鐵(PFS):不同分子量、不同水解度的部分水解聚丙烯酰胺(HPAM);自制 HY油田污水絮凝劑等及其復(fù)配的產(chǎn)物,進行了絮凝劑種類、用量的篩選,同時考察了沉降速度、攪拌速度和加藥順序等因素對絮凝效果的影響。結(jié)果,采用自制的HY絮凝劑與PAC復(fù)配,加量在分別 2.5mg/l和 30mg/l,取得了很好的絮凝效果,并可除去污水中的鈣、鎂離子,并有較強的除油能力。

油田污水、絮凝劑、篩選、復(fù)配。

目前,吉林油田注水開發(fā)已進入中晚期,油田產(chǎn)出液綜合含水率已達 75%以上,按年產(chǎn) 400萬噸計算,每年產(chǎn)出污水 1200萬噸以上,這些產(chǎn)出水絕大部分回注地層。產(chǎn)出的污水中有大量的機械雜質(zhì)、原油和細菌等。如對產(chǎn)出污水處理不當,水中的雜質(zhì)回注地層后,堵塞地層孔隙,使注水能力降低,油井產(chǎn)量大大降低,并很難恢復(fù)原來的產(chǎn)能?？傊?在諸多的油氣層損害因素中,注入水不合格,對油層造成損害的時間最長,影響最大。因此,油田污水處理是一個十分重要的問題。鑒于上述問題,我們針對吉林油田部分采油廠回注水中機械雜質(zhì)和懸浮物超標較多的問題,對含油污水絮凝劑進行研究,通過室內(nèi)試驗,取得了較好的效果。

1 實驗部分

1.1 儀器及藥品

1.1.1 實驗藥品 無機絮凝劑:硫酸鋁 (Al2(SO4)3)硫酸亞鐵 (FeSO4.7H2O)、三氯化鐵 (FeCl3).以上試劑均為分析純;聚合硫酸鐵 (PFS),聚合硫酸鋁 (PAC),均為工業(yè)品;有機絮凝劑:部分水解聚丙烯酰胺 (HPAM),分子量分別為 789萬、968萬、667萬;水解度 (HD)分別為 28%、38%、28%,產(chǎn)地為廣州市南中有機化工廠,分子量為 1100萬、水解度為23%為大慶助劑廠產(chǎn)品和分子量為 425萬,水解度 (HD)為11.0%,為大連氯酸鉀廠產(chǎn)品。

自制高分子有機絮凝劑 HY,HPAM陽離子化改性產(chǎn)品,分子量一般在 800萬左右,陽離子度 5%,粘稠狀液體,有效含量 10%。分析用藥品:絡(luò)合滴定法滴定 Ca2+、Mg2+離子所用的全部藥品,所用藥品均為分析純試劑.

1.1.2 儀器 ZD-1型電光式濁度儀,天津市第二分析儀器廠產(chǎn)品;LD4-2型離心機,北京市醫(yī)用離心機廠產(chǎn)品;及電動攪拌機,六聯(lián)恒溫水浴等。

1.2 實驗用水 本試驗所用的水均為中石油吉林油田分公司采油一廠聯(lián)合站一次沉降后污水。水質(zhì)情況見表1。目測該水質(zhì)混濁,不透明,且含油較高。

1.3 實驗方法

1.3.1 操作步驟 由于污水中含有較多的懸浮油需要除去,將污水放入分液漏斗中及石油醚萃取,取下部污水作為實驗用水。為了便于使用絮凝劑與現(xiàn)場應(yīng)用的溫度一致,實驗溫度為 40℃。

表1吉林油田新民采油廠聯(lián)合站一次沉降后污水水質(zhì)表

取 200ml水樣放入 500ml或 100ml燒杯中,置入恒溫水域,在快速攪拌 (300轉(zhuǎn) /分)下,加入規(guī)定量的絮凝劑溶液,然后進行慢速攪拌 (60轉(zhuǎn) /分)10分鐘,靜止 30分鐘,取上部水樣,分析處理結(jié)果。懸浮物含量的測定:采用濁度計法測定其濁度;污水處理前后水中含油、含鐵、和鈣、鎂離子含量均按石油天然氣總公司《碎屑巖油藏注水水質(zhì)推薦標準及分析方法》要求測定。

2 絮凝劑的篩選、復(fù)配和效果對比

2.1 無機絮凝劑的篩選 在實驗室內(nèi)我們對常用的無機絮凝劑硫酸鋁、硫酸亞鐵、三氯化鐵和無機高分子絮凝劑聚合硫酸鐵和聚合硫酸鋁進行了篩選。在實驗過程中,我們分別將上述絮凝劑采用不同的加量,考慮到加藥量的成本,無機絮凝劑的加量分別從100 mg/l增至 300mg/l。300 mg/l以上的加藥量的效果未予考察。無機高分子絮凝劑的加量分別從10mg/l增至 100mg/l,超過此濃度未予考察。

無機絮凝劑用量最佳效果見表2。由表2可知,無機絮凝劑中,當其濃度達到 300 mg/l時,硫酸鋁的絮凝效果較好,可使污水的濁度降至 60.5mg/l;無機聚合物絮凝劑,PAC效果較好,其濃度達到 60 mg/l時,其絮凝效果較好,且礬花較大;PFS在 60 mg/l時,雖然絮凝效果也較好,但水色呈淺黃色,色澤不好,礬花也不及 PAC致密 (自測)。

表2 無機絮凝劑絮凝實驗的最佳效果

2.2 HPAM的篩選 用五種不同分子量和水解度的部分水解聚丙烯酰胺 (HPAM)配成 1000 mg/l的水溶液,按不同的量加入污水中,以 HPAM溶液在污水中 5mg/l為起點進行絮凝試驗,其絮凝效果見表3。

表3 不同濃度的HPAM絮凝效果

由表3可以看出,分子量在 789萬,水解度為 28%r HPAM絮凝效果相對較好,如果繼續(xù)加大 HPAM的濃度,勢必增大水處理的成本,因此未考察過高 HPAM用量對污水處理的影響,試驗中污水中的鈣、鎂離子有較大幅度下降,除油、除鐵效果較小。其缺點是水質(zhì)不夠澄清,所形成的絮體較膨松,沉降時間長。

2.3 自制絮凝劑 HY用量的評價 考慮吉林油田水處理的水溫和工藝流程,為了便于產(chǎn)品現(xiàn)場應(yīng)用,我們評價絮凝劑條件的溫度和攪拌等因素均相同。我們將 HY絮凝劑配成1000 mg/l的水溶液。按實驗要求加入污水中。其結(jié)果見表4,由表4可知,HY絮凝劑有較高的絮凝能力和除鈣鎂離子能力,我們從現(xiàn)場應(yīng)用成本考慮,其加量未超過 5mg/l,其最高除濁率可達 82.6%,可知是一種有較強的絮凝效果的絮凝劑。出水水質(zhì)較清,絮體較大,但是沉降速度不夠快。

表4 不同濃度的HY絮凝效果

2.4 絮凝劑復(fù)配處理污水 為獲得最低成本的絮凝劑,我們將所考察的絮凝劑加以復(fù)配,以找到最佳的水處理效果。

2.4.1 復(fù)配絮凝劑試驗方法 復(fù)配試驗中,先加入無機絮凝劑,當無機絮凝劑在水中攪拌均勻后,再加入有機絮凝劑。若同時加入,二者產(chǎn)生沉淀,使絮凝能力大大降低,處理后污水的濁度下降較少。如果加藥順序相反,其絮凝效果也很差。其它試驗條件與前所述相同。

2.4.2 復(fù)配試驗結(jié)果 在室內(nèi)試驗中,我們分別以無機緩蝕劑與 HPAM復(fù)配和 HY絮凝劑復(fù)配,其結(jié)果見表5。HPAM與無機絮凝劑復(fù)配后,硫酸亞鐵與三氯化鐵復(fù)配效果較差,與硫酸鋁復(fù)配效果較好。

無機絮凝劑篩選最佳濃度為 200 mg/l左右;聚合無機絮凝劑中,PAC與 HPAM復(fù)配效果較好,PFS與 HPAM復(fù)配效果較差,主要是出水呈現(xiàn)出聚鐵的淡黃色,水色不好。當無機絮凝劑與 HY復(fù)配時絮凝效果明顯好于 HPAM,且無機絮凝劑用量大大下降。沉淀速度生成塊,生成絮體大而致密水質(zhì)清有利于將其從水中除去。用 HY絮凝劑與 PAC復(fù)配的效果最好,經(jīng)此類復(fù)配的絮凝劑處理后,其水質(zhì)可達到注入標準。并有除鈣、鎂離子的能力,同時使水中的殘余油含量降至痕量。

3 結(jié)論

3.1 對于吉林油田的一次沉降后的油田污水 采用單一的污水絮凝劑,其處理效果均不十分理想,采用有機絮凝劑與無機絮凝劑復(fù)配,可取得較好效果。試驗結(jié)果表明,復(fù)配的絮凝劑,除具有較強的去除污水中機械雜質(zhì)的功能外,還可除去水中的部分鈣、鎂離子,復(fù)配效果較理想的絮凝劑——HY與 PAC復(fù)配,不但有上述功能外,還可以去除污水中的殘余油。

3.2 自制的含有一定的陽離子度的HPAM類改性產(chǎn)品其絮凝能力明顯高于普通的陰離子型部分水解聚丙烯酰胺產(chǎn)品,其主要表現(xiàn)為加量少,絮凝效果好,產(chǎn)生的礬花大而致密,沉降速度快,易于從污水中分離。

3.3 復(fù)配的絮凝劑加入時必須注意加藥順序 才會取得好的處理效果。保護油氣層,是油田持續(xù)發(fā)展的重要手段。有效地處理油田污水中的機械雜質(zhì),保證合格的注入水的水質(zhì)是十分重要的,它可以有效地保護油氣層,防止油氣層堵塞。利于保持油田的穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)。加入低成本、高效能的污水絮凝劑對油田污水處理,其方法簡便,應(yīng)引起足夠的重視。

[1]徐玉霞,楊世剛,趙林等.高效絮凝劑在處理遼河油田采油污水中的實驗研究[J].斷塊油氣田,2006,13(1):64-66

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1003-3467(2010)04-0084-02