專利名稱：：三元復(fù)合驅(qū)采出污水氣浮除硅降低懸浮物一體化處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及油田采油
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及一種油田三次采油污水處理方法，是一種三元復(fù)合驅(qū)采出液分離出來的含油污水處理方法。技術(shù)背景三元復(fù)合驅(qū)是油田三次采油技術(shù)之一。三元復(fù)合驅(qū)是繼聚合物驅(qū)油技術(shù)后，又一項提高原油采收率的新技術(shù)。三元復(fù)合驅(qū)與水驅(qū)比具有能將采收率提高20%的技術(shù)效果。三元復(fù)合驅(qū)技術(shù)已逐漸成為油田可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。三元復(fù)合驅(qū)(ASP)是向注入水井中注入按一定比例添加工業(yè)堿(alkaline)、表面活性劑(surfactant)禾口聚合物(polymer)的水，以達(dá)到調(diào)整吸水剖面，提高洗油效率的聯(lián)合驅(qū)油技術(shù)。三元復(fù)合驅(qū)具有很好的乳化和降低界面張力作用，但同時也造成原油采出液組成復(fù)雜。正常開采的原油采出液主要為油外相乳化液，使用常規(guī)的非離子型破乳劑即可使油水分離，使用電脫不會受到影響；而采用三元復(fù)合驅(qū)提高采收率，原油采出液會形成W/0、0/W、W/0/W等多層的乳化液。這種乳化液十分穩(wěn)定，給破乳脫水帶來難度，其中影響最嚴(yán)重的成分是表面活性劑—非離子型乳化劑(如OP-IO、平平加等)、陰離子表活劑(石油磺酸鹽類)，其次為堿。為了降低界面張力，三元復(fù)合驅(qū)配方中需要加入大量的N&C03或NaOH等。個別的三元復(fù)合驅(qū)中加入硅酸鹽類物質(zhì)來降低成本或降低界面張力，這樣使采出液的破乳及后續(xù)的污水處理更加困難。由于在注入水中加入強堿，在地層中巖石礦物被溶蝕析出，造成污水中硅含量大大增加，三元復(fù)合驅(qū)污水中含硅量增加的原因是油層中巖石主要成分為長石、石英、巖屑及粘土礦物等，粘土礦物主要以伊利石、綠泥石、高嶺石、蒙脫石為主。這些礦物主要化學(xué)成分以硅鋁酸鹽為主，其化學(xué)組成是長石K[AlSi308]+Ca[Al2Si208];石英Si02;伊利石(K，H30+)(A1,Mg，F(xiàn)e)2[(Si，Al)A。](OH)2;綠泥石Y3[ZA0](0H)2+Y3(0H)6，其中Y為Mg、Al、Fe,Z為Si和Al;高嶺石Al4[Si04](0H)8;蒙脫石(Na，Cah(Al，Mg，F(xiàn)e)2[(Si，Al)A。](OH)2nH20在三元復(fù)合驅(qū)強堿體系中，NaOH與地下巖石礦物發(fā)生如下反應(yīng)長石K[AlSi308]+Ca[Al2Si208]+OH——A1(0H)3I+K++Ca2++Si032_石英Si02+20H—Si0廣+H20粘土礦物與NaOH發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)與長石基本相同。由以上堿與地層巖石礦物的化學(xué)反應(yīng)，均溶蝕出大量Si032、從而造成三元復(fù)合驅(qū)采出水中硅含量的增加。膠體硅的形成溶蝕出的硅在pH值大于8的情況下，硅酸會緩慢生成二縮體，二縮體一旦形成，立即生成三縮體；隨后會生成四縮體和五縮體，六縮體形成時開始出現(xiàn)側(cè)基反應(yīng)，形成異構(gòu)體并發(fā)生交聯(lián)，導(dǎo)致膠體硅的形成。膠體硅粒徑較小，為0.001微米1微米。這種膠體硅在水中非常穩(wěn)定。由于膠體硅的形成，造成三元復(fù)合驅(qū)污水懸浮物的嚴(yán)重超標(biāo)。這些膠體粒子可以通過濾紙和普通石英砂濾料，但不能通過半透膜。因此，只有除掉污水中的膠體硅，才能解決污水懸浮物嚴(yán)重超標(biāo)的問題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為了解決三元復(fù)合驅(qū)采出液含油污水處理問題而提供的一種三元復(fù)合驅(qū)采出污水氣浮除硅降低懸浮物一體化處理工藝。通過本工藝處理，可將三元復(fù)合驅(qū)采出污水中形成的膠體硅去除以達(dá)到降低水中懸浮物的目的。經(jīng)使用本專利所提供的工藝和藥劑可使三元復(fù)合驅(qū)采出水中懸浮物含量《20mg/L。本專利膠體硅的聚沉原理膠體的"穩(wěn)定"是有條件的，一旦穩(wěn)定條件被破壞，溶膠中的粒子就會從介質(zhì)中沉出，這種現(xiàn)象成為膠體的聚沉。影響溶膠聚沉的因素很多，如加入電解質(zhì)、加熱、輻射以及溶膠本身的一些因素都可以影響溶膠的聚沉。其中加入電解質(zhì)對膠體溶液的聚沉影響最大。在油田的現(xiàn)場試驗中，采用加入電解質(zhì)MgCl2聚沉膠體硅，取得了很好的效果。膠體硅表面帶負(fù)電，MgCl2加入膠體硅溶液中后，帶正電荷的Mg2+離子將硅膠表面的負(fù)離子壓縮到吸附層，從而減小了膠粒的帶電量，使硅膠表面Zeta電位降低；當(dāng)Mg2+離子濃度達(dá)到某一定數(shù)值時，擴散層中的陰離子全部被壓入吸附層內(nèi)，硅膠粒處于等電狀態(tài)，Zeta電位為零，這時膠體硅最容易聚沉。如果加入的Mg2+離子過量，則不僅擴散層陰離子全部進入吸附層，而且一部分Mg2+離子也因被硅膠粒強烈地吸引而進入吸附層，這時硅膠粒又重新帶電，但電性和原來的相反，這種現(xiàn)象稱為"再帶電"。顯然再帶電的結(jié)果使Zeta電位反號。整個過程參閱圖l、圖2、圖3示意圖。在研究過程中，關(guān)鍵是找到等電狀態(tài)的Mg2+加量，確定最佳加藥濃度。電解質(zhì)對溶膠穩(wěn)定性的影響不僅取決于其濃度，還與離子價有關(guān)系。在相同濃度時，離子價越高，聚沉能力越大，聚沉值越小。所謂聚沉值是指，能引起某一溶膠發(fā)生明顯聚沉所需外加電解質(zhì)的最小濃度(mmol/L)。電解質(zhì)的聚沉值r。有如下關(guān)系式式中，C為與電解質(zhì)陰陽離子性質(zhì)有關(guān)的常數(shù)；D為介質(zhì)的介電常數(shù);K為Boltzmann常數(shù)；T為絕對溫度；A為VanDerWaals引力常數(shù)；e為單位電荷；Z為反離子價數(shù)?？梢姡谄渌麠l件相同時，電解質(zhì)的聚沉值反比于Z6。即二價陽離子的聚沉值要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于一價離子。因此選用二價鎂離子作為聚沉電解質(zhì)。在聚沉值濃度加量下，輔以高分子聚合物的架橋作用，膠體硅會很快聚沉。本發(fā)明是通過以下工藝流程實現(xiàn)的本發(fā)明工藝中采用的主要設(shè)備為YF—元化氣浮裝置和纖維球過濾器或纖維束過濾器。以上兩種裝置均由無錫江南水處理設(shè)備廠生產(chǎn)，元化氣浮裝置型號為YF型；YF—元化氣浮裝置有四個部分組成加藥絮凝部分、回流水溶氣釋放部分、氣浮部分和電器控制部分。纖維球過濾器型號是幾型，纖維束過濾器的型號為JXNS型。本發(fā)明采用的三元復(fù)合驅(qū)采出污水除硅降低懸浮物處理劑包括pH調(diào)節(jié)劑、除硅劑。所述的pH調(diào)節(jié)劑為氫氧化鈉或氫氧化鉀；pH調(diào)節(jié)劑的加量為200010000mg/L，pH調(diào)節(jié)范圍在1013之間。所述的除硅劑為金屬鎂鹽。金屬鎂鹽為氯化鎂或硫酸鎂，加量為10300mg/L。本發(fā)明的工藝過程為A、三元復(fù)合驅(qū)采出液經(jīng)破乳工藝后，脫出的含油污水首先進入調(diào)節(jié)池1自然沉降，在調(diào)節(jié)池1與污水泵3之間的管線上安裝有加藥裝置2，通過加藥裝置2往污水內(nèi)按比例加入三元復(fù)合驅(qū)采出污水除硅降低懸浮物處理劑。pH調(diào)節(jié)范圍在1013之間。B、污水與污水除硅降低懸浮物處理劑混合后由污水泵3送到折板凝聚池4。污水與三元復(fù)合驅(qū)采出污水除硅降低懸浮物處理劑通過污水泵3的葉輪旋轉(zhuǎn)而得到充分的混和，然后從折板凝聚池4底部進入氣浮池7內(nèi)。在氣浮池7內(nèi)，污水得到充分的凝聚。C、氣浮在氣浮池7中，由溶氣罐中的溶氣水在進水管口下部由溶氣釋放器瞬時減壓，使溶解于水中的空氣由突然減壓而釋放出大量微氣泡，微氣泡在上升過程中遇到污水中已經(jīng)聚凝的懸浮物，微氣泡附著在懸浮物上，使這很快上浮，這樣污水中處理掉的懸浮物全部浮于水面，然后通過氣浮池7上部的刮沫機6把懸浮物刮入排到污泥池9中，并從污泥池9排出。清水從池底部進入溶氣水存放池8，并排出。D、回流水溶氣釋放使空壓機12的壓縮空氣與處理后通過水泵加壓的回流水在溶氣罐11中充分混合溶解，形成溶氣水。溶氣罐11的工作壓力一般為23.5kg/cm2。E、排出水通過水泵13輸送到纖維球過濾器14和纖維束過濾器15過濾。過濾后的水中懸浮物含量小于20mg/L，達(dá)到油田回注水的要求。本發(fā)明的有益效果是采用三元復(fù)合驅(qū)采出污水除硅降低懸浮物工藝及處理劑處理污水，具有除硅降低懸浮物效率高，處理后水中懸浮物含量小于20mg/L，達(dá)到油田回注水的要求。設(shè)備流程簡單，工藝運行易于管理和操作的特點，對于油田三元復(fù)合驅(qū)污水再利用，節(jié)約水資源，保護油田環(huán)境具有很大的經(jīng)濟和社會效益。圖1是帶負(fù)電的硅膠粒示意圖，Zeta電位〈0圖2是等電狀態(tài)示意圖，Zeta電位二O圖3是由于Mg2+加量過大，致使硅膠粒再帶正電示意圖，Zeta電位〉0圖4為污水處理工藝流程示意圖。l一調(diào)節(jié)池；2—加藥裝置；3—污水泵；4一折板凝聚池；5—釋放器；6—刮沫機；7—氣浮池；8—溶氣水存放池；9—污泥池；10_溶氣水泵；ll一溶氣罐；12—空壓機；13-水泵；14-纖維球過濾器；15-纖維束過濾器。具體實施方式實施例1:氣浮加藥絮凝部分所加入的污水除硅降低懸浮物處理劑中，pH調(diào)節(jié)劑是氫氧化鉀，加入的除硅劑是硫酸鎂。參閱圖4。三元復(fù)合驅(qū)污水通過污水泵從調(diào)節(jié)池1進入折板凝聚池4，流量為10m7h，通過加藥裝置2均勻加入氫氧化鉀5000mg/L，調(diào)節(jié)污水pH值為12.5;均勻加入硫酸鎂的量為50mg/L。加藥后的水進入氣浮池7，去除硅及其他機械雜質(zhì)形成的絮體隨氣泡上浮，通過刮沫機6刮走進入污泥池9。清水通過底部排出進入過濾處理單元。過濾器為兩臺串聯(lián)的纖維球過濾器14和纖維束過濾器15，處理流量為10m7h。經(jīng)以上工藝處理后，得到表l的結(jié)果實施例1試驗結(jié)果表1<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>實施例l的工藝過程為A、三元復(fù)合驅(qū)采出液經(jīng)破乳工藝后，脫出的含油污水首先進入調(diào)節(jié)池1自然沉降，在調(diào)節(jié)池1與污水泵3之間的管線上安裝有加藥裝置2，通過加藥裝置2往污水內(nèi)按比例加入三元復(fù)合驅(qū)采出污水除硅降低懸浮物處理劑。pH調(diào)節(jié)到12.5。B、污水與污水除硅降低懸浮物處理劑混合后由污水泵3送到折板凝聚池4。污水與三元復(fù)合驅(qū)采出污水除硅降低懸浮物處理劑通過污水泵3的葉輪旋轉(zhuǎn)而得到充分的混和，然后從折板凝聚池4底部進入氣浮池7內(nèi)。在氣浮池7內(nèi)，污水得到充分的凝聚。C、氣浮在氣浮池7中，由溶氣罐11中的溶氣水在進水管口下部由溶氣釋放器瞬時減壓，使溶解于水中的空氣由突然減壓而釋放出大量微氣泡，微氣泡在上升過程中遇到污水中已經(jīng)聚凝的懸浮物，微氣泡附著在懸浮物上，使這很快上浮，這樣污水中處理掉的懸浮物全部浮于水面，然后通過氣浮池7上部的刮沬機6把懸浮物刮入排到污泥池9中，并從污泥池9排出。清水從池底部進入溶氣水存放池8，并排出。D、回流水溶氣釋放使空壓機12的壓縮空氣與處理后通過水泵加壓的回流水在溶氣罐11中充分混合溶解，形成溶氣水。溶氣罐11的工作壓力為3kg/cm2。E、排出水通過水泵13輸送到纖維球過濾器14和纖維束過濾器15過濾。過濾后的水中懸浮物含量小于20mg/L，達(dá)到油田回注水的要求。F、使用的設(shè)備是YF—元化氣浮裝置，纖維球過濾器14型號是幾型，纖維束過濾器15的型號為JXNS型。實施例2:氣浮加藥絮凝部分所加入的pH調(diào)節(jié)劑是氫氧化鈉，加入的除硅劑是氯化鎂。參閱圖4。三元復(fù)合驅(qū)污水通過污水泵3從調(diào)節(jié)池1進入折板凝聚池4，流量為lmVh，通過加藥裝置加入3000mg/L氫氧化鈉，調(diào)節(jié)來水pH值為12.2。氯化鎂的加入量50mg/L。加藥后的水進入氣浮池7，去除硅及其他機械雜質(zhì)形成的絮體隨氣泡上浮，通過刮沫機6刮走進入污泥池9。清水通過底部排出進入過濾處理單元。一級過濾器為纖維球過濾器14，二級過濾器為纖維束過濾器15。處理流量為10m7h。經(jīng)以上工藝處理后，得到表2的結(jié)果實施例2試驗結(jié)果表2<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>實施例3、4、5和6見下表。<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>實施例3、4、5和6的實施工藝方法與實施例l相同。權(quán)利要求1.一種三元復(fù)合驅(qū)采出污水氣浮除硅降低懸浮物一體化處理工藝，其特征在于所述工藝流程為A、三元復(fù)合驅(qū)采出液經(jīng)破乳工藝后，脫出的含油污水首先進入調(diào)節(jié)池(1)自然沉降，在調(diào)節(jié)池(1)與污水泵(3)之間的管線上安裝有加藥裝置(2)，通過加藥裝置(2)往污水內(nèi)按比例加入三元復(fù)合驅(qū)采出污水除硅降低懸浮物處理劑，pH調(diào)節(jié)范圍在10～13之間；B、污水與污水除硅降低懸浮物處理劑混合后由污水泵(3)送到折板凝聚池(4)，污水與三元復(fù)合驅(qū)采出污水除硅降低懸浮物處理劑通過污水泵(3)的葉輪旋轉(zhuǎn)而得到充分的混和，然后從折板凝聚池(4)底部進入氣浮池(7)內(nèi)，在氣浮池(7)內(nèi)，污水得到充分的凝；C、氣浮在氣浮池(7)中，由溶氣罐中的溶氣水在進水管口下部由溶氣釋放器瞬時減壓，使溶解于水中的空氣由突然減壓而釋放出大量微氣泡，微氣泡在上升過程中遇到污水中已經(jīng)聚凝的懸浮物，微氣泡附著在懸浮物上，使這很快上浮，這樣污水中處理掉的懸浮物全部浮于水面，然后通過氣浮池(7)上部的刮沫機(6)把懸浮物刮入排到污泥池(9)中，并從污泥池(9)排出，清水從池底部進入溶氣水存放池(8)，并排出；D、回流水溶氣釋放使空壓機(12)的壓縮空氣與處理后通過水泵加壓的回流水在溶氣罐(11)中充分混合溶解，形成溶氣水，溶氣罐(11)的工作壓力一般為2～3.5kg/cm2；E、排出水通過水泵(13)輸送到纖維球過濾器(14)和纖維束過濾器(15)過濾，過濾后的水中懸浮物含量小于20mg/L。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的三元復(fù)合驅(qū)采出污水氣浮除硅降低懸浮物一體化處理工藝，其特征在于所使用的污水除硅降低懸浮物處理劑中包括pH調(diào)節(jié)劑為氫氧化鈉或氫氧化鉀，pH調(diào)節(jié)劑的加量為2000mg/L10000mg/L，pH調(diào)節(jié)范圍為1013;除硅劑為氯化鎂或硫酸鎂，除硅劑的加量為10mg/L300mg/L。3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的三元復(fù)合驅(qū)采出污水氣浮除硅降低懸浮物一體化處理工藝，其特征是使用的設(shè)備是YF—元化氣浮裝置，纖維球過濾器(14)型號是幾型，纖維束過濾器(15)的型號為JXNS型。全文摘要一種三元復(fù)合驅(qū)采出污水氣浮除硅降低懸浮物一體化處理工藝，應(yīng)用于油田三次采油三元復(fù)合驅(qū)污水處理。特征是處理工藝采用氣浮和兩級纖維球(束)過濾。將pH調(diào)節(jié)劑和除硅劑同時加入到氣浮裝置中，將除硅和去除懸浮物在氣浮裝置內(nèi)同時進行，以適應(yīng)油田三元復(fù)合驅(qū)采出水懸浮物濃度高，硅含量高的特點，從而達(dá)到提高去除效果，減少工藝步驟的技術(shù)效果。效果是按本發(fā)明工藝方法，能高效率除硅降低懸浮物，處理后水中懸浮物含量小于20mg/l，達(dá)到油田回注水的要求。設(shè)備流程簡單，工藝運行易于管理和操作的特點，對于油田三元復(fù)合驅(qū)污水再利用，節(jié)約水資源，保護油田環(huán)境具有很大的經(jīng)濟和社會效益。文檔編號C02F9/02GK101264990SQ200810104690公開日2008年9月17日申請日期2008年4月23日優(yōu)先權(quán)日2008年4月23日發(fā)明者儀曉玲,歐陽堅,王臨紅,趙振興,馬自俊申請人:中國石油天然氣股份有限公司