海能发油田废水系统简介20181016

EXPERTISE from University of Regina油田废水处理系统简介Environmental Systems Engineering ProgramSLUDGESELF-FILTRATIONSYSTEMforOILFIELDWASTEWATERTREATMENT采油服务湛江分公司✑University of Regina✑油田废水处理难点和传统工艺✑SSF油田废水处理技术介绍✑SSF油田废水处理工业应用✑涠洲岛平台废水处理技术方案Contents里贾纳大学•建立于1911年•加拿大国家石油研究中心所在地•10个学院,4个分校•120个本科专业,78个研究生专业•年招生1万5千余人•主校区239英亩(约100万平方米)•加拿大大学排名一直位居前十以内•石油化工,环境工程位居前列•与中海油能源发展股份有限公司采油服务湛江分公司联合进行油田废水处理技术研发与系统的制造与运营University of Regina油田废水处理技术难点和传统工艺Oilfield Wastewater Treatment Difficulties and Traditional TechnologiesEnvironmental Systems Engineering Programp矿化度高含有二价铁离子钙镁离子浓度高, CO32-根浓度低阳离子包括:Ca2+,Mg2+, Fe2+, Ba2+,Sr2+等,阴离子包括:CO32-,Cl-,SO42-等。油田生产废水处理难点p含油量大①分散油:以油珠状态存在,直径较大,易分离,浮于水面被除去。占总含油量的60%～80%。②乳化油:分散粒径小,与水形成乳状液,属于O/W“水包油”型乳状液。这部分油不易除去,必须反相破乳之后才能除去,含量占总含油量10%～15 %。③溶解油: 由于油在水中的溶解度很小,为5~15mg/L,这部分油依靠沉淀,吸附等简单物理办法是不能除去的。占含油量的0.2 % ~0.5 %。p含有有害气体可能含有溶解的O2,CO2,H2S等气体,对油田生产产生负面影响p含有有害微生物常见的微生物有硫酸盐还原菌,腐生菌和铁细菌,引起对废水处理设备,回注设备及管汇的腐蚀和堵塞p大分子聚合物或胶体不同的开采过程导致聚合物和胶体物质含量不同p高盐度含盐量大,即TDS高,一般超过30000mg/LpCOD污染程度较高,体现在COD数值较高注入层平均空气渗透率,μm2≤0.010.01～0.050.05～0.50.5～1.5＞1.5控制指标悬浮固体含量,mg/L≤1.0≤2.0≤5.0≤10.0≤30.0悬浮物颗粒直径中值,μm≤1.0≤1.5≤3.0≤4.0≤5.0含油量,mg/L≤5.0≤6.0≤15.0≤30.0≤50.0平均腐蚀率,mm/年≤0.076硫酸盐还原菌(SRB),个/mL≤10≤10≤25≤25≤25腐生菌(TGB),个/mLn×102n×102n×103n×104n×104铁细菌(IB),个/mLn×102n×102n×103n×104n×104注①1＜n＜10;②清水水质指标中去掉含油量。《SYT 5329-2012 碎屑岩油藏注水水质推荐指标》注⽔罐排⽔罐除油罐核桃壳过滤器纤维球过滤器精细过滤器阻垢缓蚀剂杀菌剂⽓浮装置聚结除油罐斜板除油器絮凝剂助凝剂缓冲罐•长期运行时指标逐渐恶化•药剂用量大,SS仍然不能实时达标•聚合物拦截不彻底,容易发生设备堵塞•出水含油量不能保障•对微生物的拦截不彻底,容易重新繁殖传统工艺的缺陷(一)05101520252012年上半年2012年下半年2013年上半年2013年下半年含油量（mg/L）悬浮物（mg/L）某联合站现有工艺深度处理后的水质指标设计出水指标:“5.1.1”实际处理量:6000吨/天建成时间:2008年进水水质:油≤200mg/LSS≤200mg/L传统工艺的缺陷(二)•聚合物拦截不彻底,容易发生膜堵塞•高盐度导致生化处理运行不稳定•工艺流程占地巨大,不适合空间有限的钻井平台(陶瓷膜)SSF油田废水处理技术SLUDGESELF-FILTRATION TechnologyEnvironmental Systems Engineering ProgramSSF油田废水处理新型工艺üSLUDGE SELF-FILTRATION Technologyü无介质自过滤技术工艺特点考虑到油田废水处理难点,同时适应陆地与海上钻井平台工作环境,进行含油废水处理系统设计,特点如下:(1)避免生物法处理工艺;(2)避免过多的重复性使用混凝沉降,气浮,过滤等工艺;产水率高;(3)不采用耐油性能不良的膜过滤工艺;(4)占地面积和空间布局高效合理;(5)减少对药剂的需求;(6)降低零部件,易耗件的更换频率;SSF技术摆脱了传统的静态滤料机械过滤模式,用动态缓慢旋转和不断更新的悬浮污泥作为主要过滤净化介质,实现“四无”运营:无过滤介质;无滤料损失;无滤料堵塞板结;无反冲洗。显著优势如下:☆工艺流程短,操作简单☆占地省☆投资低☆重力自流出水,省掉多级提升泵,运营费用低☆长期稳定运行,水质稳定达标☆无噪声污染•投加一定浓度的混凝剂,使废水中固有的溶解状态污染物聚集成胶体,互相碰撞聚集,形成微小悬浮颗粒状污泥;•依据旋流和过滤水力学等流体力学原理,在SSF过滤器内使悬浮污泥颗粒絮体和水快速分离,形成悬浮泥层;利用该泥层的过滤作用,将后续的悬浮物阻挡隔离出来,持续形成流动态过滤层;•废水经过SSF过滤器内由自身污染物形成的悬浮泥层,达到动态精密过滤效果,持续达到回注标准。üSLUDGE SELF-FILTRATION Technologyü主体工段:无介质自过滤技术技术原理•同向凝聚理论使细小颗粒凝聚长大的作用是因流体扰动使颗粒之间碰撞而结合的结果称之为同向凝聚。若有效碰撞分数为ap,水中相碰撞的粒子为同一种颗粒,则因有效碰撞使颗粒减少的速率可以用公式:式中:ap—有效碰撞分数Z—颗粒直径。dzduZnadtdnp3232•=•Stokes定律水中颗粒悬浮物的沉降速度可以用Stokes定律描述(当Re≤2,呈层流状态)。式中:u—颗粒沉降速度,ds—颗粒直径,ρs,ρl—颗粒和液体的密度μ—液体黏度,N·S/m2()µρρ18gu2ssLd−=üSLUDGE SELF-FILTRATION Technologyü主体工段:无介质自过滤技术理论依据üSLUDGE SELF-FILTRATION Technologyü主体工段:无介质自过滤技术处理效果ü前端调节罐与除油罐采用传统方法,调节罐主要缓冲水量,调节pHü在SSF无介质过滤器主体工段前设置管道加药装置,添加絮凝剂等药剂,在过滤器中持续过滤ü过滤后水罐,起到暂存作用以及再次缓冲作用ü根据水质要求和处理情况,可继续进行贵金属存在下的催化氧化,残余的高分子化合物分解,并氧化硫化氢等还原性物质,同时杀菌ü在大比表面积改性沸石介质下,残余有机杂质吸附在沸石表面并在微小空间中进行低电位微电解氧化ü活性炭吸附器可去除残余的过氧化物,硫化氢等不利生产的气体,并吸附其它痕量溶解油脂ü聚四氟乙烯超滤膜具有极强的耐污染,耐高温,耐酸碱的特性,可历经10年不更换,超高效率去除油脂,菌类等污染物SSF工艺流程图平台生产废水Inlet WastewaterAdjustingTankAC De-oxygen ReactorReinjection(Cooler / Primary Pump)Zeolite Micro OxidizerOil SeparatorSludge Self-FilterAfter-Filtration TankCatalyzed Oxidizer调节罐除油缓冲罐SSF无介质过滤器滤后水罐催化氧化塔沸石微氧化器活性炭去氧吸附器回注根据水质选配PTFE Ultra-Filtration聚四氟高温超滤膜SSF主体工段工艺流程图SSF无介质过滤器实物图催化氧化塔去处大部分COD氧化残余的二价铁离子氧化分解部分的聚合物,苯环类物质杀菌催化剂基本无消耗沸石微氧化器吸附残余油脂,COD,并进行微电解氧化定期进行沸石填料再生SSF油田废水处理工业应用SLUDGESELF-FILTRATION TechnologyEnvironmental Systems Engineering Program工程案例•延长油田永宁采油厂污水处理工程•辽河油田曙光采油厂曙一联合站•大庆油田呼伦贝尔分公司•九江石化压滤机滤液处理装置•胜利油田河口采油厂大北站•大庆油田葡一联和葡三联工程•胜利油田现河采油厂王70站•塔里木油田塔中联合站污水处理工程•……涠洲岛平台废水处理技术方案WeizhouIsland Wastewater TreatmentPlanEnvironmental Systems Engineering Programl涠洲区域分四路注水:①WZ12-1A/B,WZ6-9/10;②WZ12-2A/B,WZ12-1W,WZ11-4NB;③WZ11-1,WZ11-2A;④WZ11-1N。原均注普通海水。lODP方案涠洲12-2油田群由PUQB供水,并计划注生产水,由于不配伍风险高,目前WZ12-2A/B和12-1W已更改注纳滤海水(去除结垢离子)。Ø生产水量逐年增加,排海受限,多余生产水需回注。Ø为实现环保减排,同时有效利用生产水资源,计划回注驱油(涠洲12-1油田)。13095 18211 20415 23083 24530 24272 25239 24872 23901 21791 19659 16170 15011 11905 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 20172018201920202021202220232024202520262027202820292030涠洲区域生产水量变化产水量m3/d时间原工艺流程Ø生产水与地层水配伍性好,计划采用生产水作为涠洲12-1一路注水水源。自营生产水与WZ6-9-A3地层水配伍性Ø生产水回注涠洲12-1注水油田群,需满足A2水质要求。水质指标要求分类涵盖的注水层位K＜50mDWZ6-9油田W3Ⅺ、WZ6-10油田W3Ⅶ和W3ⅩK＝50～100mDWZ12-1油田中块4井区涠三段和WZ6-10油田W3ⅡK＝100～500mDWZ12-1油田北块涠二段和中块3井区涠三段、WZ6-9油田W3Ⅰ、W3Ⅳ和W3Ⅶ、WZ6-10油田W3ⅠK＝500～1000mD非目的层（角尾组）K＝1000～1500mD涠洲12-1一路注水开发油田储层分类Ø目前水质不达标,不满足回注标准要求,生产水需进一步处理。日期精细过滤器出口含油(ppm)悬浮物粒径中值正常工况10~208.5～202.21～4.09极端工况914010.8PUQB自营生产系统处理后水质中试面临问题:•设备产水率低,80%左右•需要定期换膜•工艺流程长,采用多级滤料+超滤膜•反洗频繁•超滤膜对于硫化氢基本没有处理效果取样时间悬浮物PPM颗粒总数万个/mL粒径中值D50含油量PPM9.249:0011.450.3-51.36.18-6.883515:0015.432.2-32.32.52-3.25189.259:003569.4-71.93.39-4.031915:0013.642.0-42.35.28-5.55219.269:0030.813.5-13.6313.5-13.632915:0010.232.2-32.34.58-4.75229.279:0026.450.3-51.33.3-3.6518现场水质参数记录表Ø水质为CaCl2水型,矿化度高,容易结碳酸钙垢。Ø水质不稳定。现场水质离子成分分析表静置12h废水处理大型试验计划接入点(根据中型试验进水实际检测数据)废水处理大型试验计划进水水质废水处理设计工艺流程图平台生产废水Inlet WastewaterAdjustingTankReinjection(Cooler / Primary Pump)Zeolite Mi