油田污水絮凝劑的室內研究

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配的產物,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。結果,采用自制的HY絮凝劑與PAC復配,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、復配。

目前,吉林油田注水開發已進入中晚期,油田產出液綜合含水率已達 75%以上,按年產 400萬噸計算,每年產出污水 1200萬噸以上,這些產出水絕大部分回注地層。產出的污水中有大量的機械雜質、原油和細菌等。如對產出污水處理不當,水中的雜質回注地層后,堵塞地層孔隙,使注水能力降低,油井產量大大降低,并很難恢復原來的產能。總之,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%為大慶助劑廠產品和分子量為 425萬,水解度 (HD)為11.0%,為大連氯酸鉀廠產品。

自制高分子有機絮凝劑 HY,HPAM陽離子化改性產品,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品;LD4-2型離心機,北京市醫用離心機廠產品;及電動攪拌機,六聯恒溫水浴等。

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合站一次沉降后污水。水質情況見表1。目測該水質混濁,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場應用的溫度一致,實驗溫度為 40℃。

表1吉林油田新民采油廠聯合站一次沉降后污水水質表

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 /分)下,加入規定量的絮凝劑溶液,然后進行慢速攪拌 (60轉 /分)10分鐘,靜止 30分鐘,取上部水樣,分析處理結果。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推薦標準及分析方法》要求測定。

2 絮凝劑的篩選、復配和效果對比

2.1 無機絮凝劑的篩選 在實驗室內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,為了便于產品現場應用,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,我們從現場應用成本考慮,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配,以找到最佳的水處理效果。

2.4.1 復配絮凝劑試驗方法 復配試驗中,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 復配試驗結果 在室內試驗中,我們分別以無機緩蝕劑與 HPAM復配和 HY絮凝劑復配,其結果見表5。HPAM與無機絮凝劑復配后,硫酸亞鐵與三氯化鐵復配效果較差,與硫酸鋁復配效果較好。

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復配效果較好,PFS與 HPAM復配效果較差,主要是出水呈現出聚鐵的淡黃色,水色不好。當無機絮凝劑與 HY復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清有利于將其從水中除去。用 HY絮凝劑與 PAC復配的效果最好,經此類復配的絮凝劑處理后,其水質可達到注入標準。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配,可取得較好效果。試驗結果表明,復配的絮凝劑,除具有較強的去除污水中機械雜質的功能外,還可除去水中的部分鈣、鎂離子,復配效果較理想的絮凝劑——HY與 PAC復配,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品,其主要表現為加量少,絮凝效果好,產生的礬花大而致密,沉降速度快,易于從污水中分離。

3.3 復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,是油田持續發展的重要手段。有效地處理油田污水中的機械雜質,保證合格的注入水的水質是十分重要的,它可以有效地保護油氣層,防止油氣層堵塞。利于保持油田的穩產、高產。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