采油污水回注預處理實驗研究

趙 亮，楊志剛

（陜西延長石油（集團）有限責任公司研究院，陜西西安 710075）

延長油田子長采油廠將各油井采出液集中運至儲油罐中進行油水沉降分離，分離后的采油污水用于回注采油，該廠為特低滲油田，處理后的采油污水要求達到固體懸浮物含量小于3 mg/L，含油量小于5 mg/L，腐蝕速率小于0.076 mm/a，結垢量小于10 mg/L。由于采油污水性質復雜，污水處理加藥工藝不完善等原因致使出水水質達不到注水水質標準。本文將對子長采油廠采油污水回注預處理方法進行室內研究，尋找出適合該廠采油污水組成、性質特點的水處理藥劑配方，使處理后污水達到回注要求，保障油田注水生產正常進行。

1 實驗儀器、材料和方法

1.1 主要實驗儀器和材料

pH 計：pHS-3C 型，上海雷磁儀器廠；分析天平：200 g，感量0.1 mg，上海天平儀器廠；分光光度計：7230G 型，宜興市儀器儀表廠；六聯攪拌器：SC956 實驗攪拌器，湖北省潛江市煤與儀器有限公司；鼓風干燥箱：841Y 型，吳江華通烘箱制造廠；溶劑過濾器：300 mL型，天津市津騰實驗設備有限公司；聚合氯化鋁（PAC）：工業級，河南鞏義水處理劑廠；聚丙烯酰胺（PAM，相對分子質量800 萬）：工業級，聊城永興環保科技有限公司；HSZG-1、HSZG-2、HSZG-3、HSZG-4 緩蝕阻垢劑：西安石油大學研制；石油醚：分析純，西安化學試劑廠；無水乙醇：分析純，西安化學試劑廠；氫氧化鈉：分析純，西安化學試劑廠。

1.2 實驗方法

水質分析方法按照SY/T5329-94《碎屑巖油藏注水水質推薦指標及分析方法》規定進行，采油污水絮凝沉降實驗根據SY/T 5796-93《絮凝劑評定方法》進行，緩蝕實驗根據SY/T5273-2000《油田采出水用緩蝕劑評價方法》進行，阻垢實驗根據SY/T 5673-93《油田用防垢劑性能評價方法》進行。

2 實驗結果及討論

2.1 采油污水水質分析

子長采油廠采油污水原水和處理后水水質分析結果（見表1）。

表1 子長采油廠采油污水水質檢測結果

從表1 水質分析結果可以看出：子長采油廠采油污水原水屬CaCl2水型，呈弱酸性，含油量和固體懸浮物含量高且變化大，污水腐蝕結垢性強；處理后采油污水未達到注水水質標準，嚴重影響油田注水開發生產。

2.2 絮凝實驗結果

絮凝實驗分別考察了PAC 和PAM 絮凝沉降效果，以及兩種試劑復配效果。

2.2.1 污水pH 值對PAC 絮凝效果的影響 由于污水pH 值對聚合鋁絮凝效果影響很大，因此應根據子長采油廠采油污水性質、特點，確定出聚合鋁絮凝處理的最佳pH 值范圍。當聚合鋁加量為100 mg/L 時，pH 值對聚合鋁處理效果的影響（見表2）。

表2 pH 對聚合鋁處理效果的影響

由表2 可以看出，當pH 值在7.0～7.5 時，聚合鋁的處理效果最好，而且實驗發現形成的絮體較密實，沉降速度相對較快，沉降后液體澄清透明；當pH＜6 或pH＞8 時，形成的絮體較疏松，液體混濁，尤其在pH＜6時以上現象更加明顯。

2.2.2 PAC 加量對處理效果的影響 取含油量為97.7 mg/L、固體懸浮物含量為65.75 mg/L 的采油污水，調節pH 值至7.3，考察聚合鋁加量對絮凝效果的影響，實驗結果（見表3）。

表3 不同聚合鋁加量下的透光率

取含油量為473.6 mg/L、固體懸浮物含量為209.4 mg/L 的采油污水，調節pH 值至7.3，考察聚合鋁加量對絮凝效果的影響，實驗結果（見表4）。

表4 不同聚合鋁加量下的透光率

從表3 和表4 中的實驗結果可以看出，當聚合鋁加量增加時，處理效果明顯提高。當污水含油量較少時，單獨加聚合鋁，加量達50 mg/L 以上時，就有較好的處理效果；當含油量和固體懸浮物含量增加時，單獨用聚合鋁進行絮凝處理時，處理效果不太理想，當加量達200 mg/L 時，透光率僅為84.1 %，而子長采油廠采油污水平均含油量達600 mg/L 以上，單獨使用聚合鋁作絮凝劑難以達到預期標準。

2.2.3 PAM 加量對絮凝效果的影響 為了增強絮凝處理效果，采用PAC 和PAM 復配處理采油污水，取含油量為526.6 mg/L、固體懸浮物含量為215.3 mg/L 的采油污水，調節pH 值至7.3，PAM 加量對污水處理效果的影響實驗結果（見表5）。

表5 1#有機絮凝劑加量對處理效果的影響

由表5 實驗結果可知，當PAM 與PAC 復配時，明顯提高采油污水絮凝效果，PAM 加量在0.8 mg/L～1.0 mg/L 時，處理效果最好。

2.2.4 絮凝沉降處理全流程實驗 為了全面詳細考查PAC 和PAM 復配體系對子長采油廠采油污水的處理效果，先將采油污水自然沉降后，向污水中加入PAC和PAM 進行絮凝沉降處理，沉降后污水再進行砂濾，分別測定處理前后采油污水含油量、固體懸浮物含量（SS）、pH 值等各項指標的變化情況。實驗結果（見表6、表7）。

表6 絮凝沉降處理全流程實驗結果（一）

表7 絮凝沉降處理全流程實驗結果（二）

由表6 和表7 中的實驗結果可以看出：對于不同含油量和懸浮物含量的采油污水，只要通過調整PAC和PAM 的加量，用簡單的絮凝沉降和過濾處理，就可以大量除去采油污水中的含油量和懸浮物含量，使之達到注水水質標準；同時，降低采油污水的腐蝕速率及結垢量，但采油污水的腐蝕速率及結垢量仍超標，還需對其進行緩蝕阻垢處理。

2.3 緩蝕阻垢劑實驗結果

將采油污水經過絮凝沉降和過濾處理后，取濾后液進行緩蝕阻垢實驗研究。

2.3.1 緩蝕實驗結果 對HSZG-1、HSZG-2、HSZG-3、HSZG-4 緩蝕阻垢劑進行緩蝕實驗評價，結果（見表8）。

表8 采油污水腐蝕實驗評價結果

由表8 實驗結果可知：隨著HSZG-1、HSZG-3、HSZG-4 緩蝕阻垢劑加量增加，防腐效果逐漸增加，加量為30 mg/L 時即可達到注水要求；隨著HSZG-2 緩蝕阻垢劑加量增加，污水腐蝕速率先降低后增加，當HSZG-2 緩蝕阻垢劑加量超過80 mg/L 時，污水腐蝕速率有上升趨勢；相對比較而言，HSZG-3 緩蝕阻垢劑緩蝕效果最好，處理后水腐蝕速率最低，遠遠小于0.076 mm/a 的注水水質要求。

2.3.2 阻垢實驗結果 取70 ℃下結垢量為68.2 mg/L的過濾后采油污水，選取HSZG-1、HSZG-3、HSZG-4緩蝕阻垢劑進行阻垢實驗評價，結果（見表9）。

由表9 實驗結果可知，實驗濃度范圍內HSZG-1、HSZG-3、HSZG-4 緩蝕阻垢劑均具有很好的阻垢效果，處理后污水結垢量均小于10 mg/L 注水要求，但綜合緩蝕實驗考慮，3#緩蝕阻垢劑處理效果最佳。

表9 緩蝕阻垢劑阻垢實驗評價結果

3 結論

（1）子長采油廠采油污水水質復雜，原水中含油量和固體懸浮物含量變化幅度大，腐蝕結垢性強，需要進行絮凝沉降和緩蝕阻垢處理，使之達到注水水質要求。

（2）通過調節pH 值和PAC、PAM 加量對采油污水進行絮凝沉降加過濾處理，可以將采油污水中含油量和固體懸浮物含量分別降至3 mg/L 和5 mg/L 以下，達到注水水質要求。

（3）通過對HSZG-1、HSZG-2、HSZG-3、HSZG-4緩蝕阻垢劑篩選評價實驗研究，優選出HSZG-3 作為采油污水處理用緩蝕阻垢劑，其加量加量為30 mg/L時，污水腐蝕速率遠小于0.076 mm/a，結垢量降至10 mg/L 以下，阻垢率高達88 %以上，滿足注水處理要求。