含聚污水絮凝处理技术

Posted 2023-01-15 絮凝

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聚合物驱是油田三次采油，提高采收率的重要手段。近年来该技术在渤海油田得到逐步推广，代表性的油田是绥中36-1稠油油田。聚合物驱采出液经过脱水后得到含油污水，污水处理后回注地层重复利用。

绥中36-1油田位于渤海辽东湾南部海域，距岸最近为46km，油田面积43.3km2。目前分为Ⅰ期和Ⅱ期2个区块，油田Ⅰ期（A、B、J平台）投产时间为1992年，从2004年开始注入聚合物驱油以提高采收率，注入的聚合物为疏水缔合物AP-P4。2010年油田Ⅰ期新增中心处理平台处理含聚产液，处理后的原油（含水15%）输往电脱平台处理。原油系统脱出的含聚污水经污水系统处理后全部输往Ⅰ期各井口平台回注，达到零排放。

由于长年注聚，绥中36-1油田Ⅰ期区块聚合物返出现象严重，造成污水处理非常困难。含聚污水是由水溶性聚丙烯酰胺高分子胶体、油水乳液以及固体无机物杂质混合在一起而形成的复杂体系。聚合物的存在使得污水的黏度成倍增长，油水分离的速度变慢，污水中的胶体颗粒稳定性变强，处理后的污水中油含量较高，携沙量很大。为了改善处理后污水的水质，往往需要的总沉降时间是常规水驱的3倍多，这在海上采油平台紧凑的处理流程中很难得以满足。平台大量加注无机聚合氯化铝絮凝剂BHQ-10，质量浓度达到170mg/L，用量接近2m3/d，导致药剂供应非常困难，特别是在冬季，船期由于天气影响而无法确定，很难保证海上生产的正常进行。

针对上述情况，为了使处理后的污水达到注水水质标准，本研究针对该含聚污水的特点，开展了絮凝剂的评价工作，评选出处理效果好、用量低的絮凝剂替代现用药剂BHQ-10。

1现场概况

1.1污水水质分析

对绥中36-1油田Ⅰ期含聚污水进行了水质全分析，结果见表1。

绥中36-1油田Ⅰ期含聚污水为碳酸氢钙型水，含油1000mg/L以上，由于阴离子聚合物的存在，“O/W”乳状液十分稳定。

1.2污水处理系统

污水处理系统（见图1）采用斜板隔油分离、浮选和过滤3级处理。第1级为4台处理能力为500m3/h的斜板隔油器，对来自生产分离器的生产污水进行初步分离，除去污水中粒径较大的浮油；第2级为4台处理能力为500m3/h的气体浮选器，除去污水中大多数粒径﹥10μm的油滴；第3级为16台处理能力为150m3/h的双介质过滤器，进一步除油，同时去除水中的悬浮物使之达到注水水质标准。

2污水处理系统存在的问题

目前，絮凝剂在污水处理系统撇油器前注入。絮凝剂为无机聚铝型药剂BHQ-10，该絮凝剂在油田投产初期应用效果非常明显。但是随着污水中聚合物返出浓度的逐年增高，BHQ-10已渐渐显示出其弊端：用量过大，效果不佳。BHQ-10投加质量浓度基本在170mg/L以上，由于中心平台污水处理量较大（10000m3左右），加之冬季海上运输非常困难，无法保证现场药剂的正常供应，现场注水水质也无法达标。因此，迫切需要开发新型絮凝剂来替代现用药剂BHQ-10，保证现场生产的正常进行，同时为解决聚合物返出液的处理难题提供一定的思路。

3室内试验

3.1药剂筛选

3.1.1药剂评定方法

药剂的评定依据《水包油乳状液破乳剂使用性能评定方法》（SY/T5797—1993）。

3.1.2试验药剂

经过初步筛选，有7种絮凝剂适合处理该含聚污水，分别为BHQ-02（无机铝盐类）、BHQ-04（有机铵类）、BHQ-13（无机铁盐类）、BHQ-15（无机聚合铝铁）、BHQ-20（阳离子聚丙烯酰胺类）、BHQ-26（改性聚合铁）、BHQ-27（聚硫氯化铝）。

3.1.3试验方法

试验步骤为：

（1）取平台污水处理系统入口处的新鲜污水，除去表面浮油。

（2）使用去离子水将现场使用的絮凝剂BHQ-10及7种初步筛选药剂分别配制成质量分数为1%的溶液。

（3）在17个玻璃试瓶中分别加入新鲜污水水样100mL，编号为01#～17#；放置在水浴中预热至60℃。

（4）在01#～16#玻璃试瓶中分别加入100mg/L的絮凝剂，旋紧瓶盖，置于振荡器上，以200r/min的速度振荡3min。每种絮凝剂做2个平行样，结果取2平行样的平均值。

（5）将01#～17#玻璃试瓶放置在60℃的水浴中，静置，观察各瓶内的水质变化情况。

3.1.4分析方法

水质分析依照《海上碎屑岩油藏注水水质指标及分析方法》。其中，含聚污水的油含量利用正己烷萃取含聚污水中的油脂，再利用油脂对特征红外光产生的吸光度来测定。油分析仪型号为TOG/TPHCH型。

3.2室内试验结果

室内试验结果见表2。

由表2可知，絮凝剂BHQ-04和BHQ-20的处理效果最佳，明显强于BHQ-10。进一步对BHQ-04和BHQ-20进行浓度梯度试验，结果见表3。

由表3可知，相同浓度下絮凝剂BHQ-04的处理效果强于BHQ-20，故选用絮凝剂BHQ-04作为现场试验药剂。絮凝剂BHQ-04的有效成分为聚二甲基二烯丙基氯化铵，溶剂为水和甲醇。该絮凝剂属强阳离子聚电解质，淡黄色黏稠液体，易溶于水。

4现场试验

4.1絮凝剂加注方式

现场污水处理系统现用絮凝剂BHQ-10，投加质量浓度为170mg/L。利用海上平台加药撬在撇油器前注入絮凝剂BHQ-04，初始投加质量浓度为170mg/L，逐渐下调BHQ-04的注入浓度，直至找到BHQ-04的最佳注入量。

4.2监测方法

监测方法同3.1.4.

4.3现场试验结果

现场试验期间取污水处理系统一级处理器撇油器入口及出口处的水样，监测其含油量的变化，以确认絮凝剂BHQ-04的处理效果。现场试验监测数据见表4。。

由表4可知，现场注入60mg/LBHQ-04就可以达到注入170mg/LBHQ-10时的效果，大大降低了药剂用量，解决了冬季海上运输难题，使处理出水达到注水水质标准。絮凝剂BHQ-04的开发使含聚污水的处理由无机类絮凝剂转向高分子有机类絮凝剂。

5效益分析

利用絮凝剂BHQ-04替代BHQ-10处理绥中36-1油田的含聚污水，降低药剂用量1.1m3/d，虽然BHQ-04的单价比BHQ-10高出3000元/m3，但絮凝剂总体成本还是有所下降，并且由于用量的大幅下降，节省了包装和运输费用。