含硫低浊采油污水回注处理工艺设计

第43卷第6期当代化工Vol.43，No.62014年6月ContemporaryChemicalIndustryJune，2014收稿日期：2013-11-18作者简介：马少华（1986-），女，河南许昌人，讲师，硕士，2010毕业于中国石油大学（北京）化学工艺专业，研究方向：从事石油化工及环保技术工作。E-mail：[e-mail]。含硫低浊采油污水回注处理工艺设计马少华（陕西国防工业职业技术学院，陕西西安710302）摘要：我国许多油田的采油污水中含有一定量的硫化物，使污水对设备腐蚀加剧、处理难度加大。因此对含硫采油污水回注处理，不仅可回收部分原油，节约油田注水用的新鲜水资源；同时可解决排放污染问题。本文对含硫采油污水回注处理工艺进行了设计，对沉降罐、反应器、过滤器等处理设备进行了设计计算与选型，使处理后水达到了回注水指标。关键词：含硫采油污水；回注处理；工艺设计中图分类号：X703.1文献标识码：A文章编号：1671-0460（2014）06-0994-03DesignofTreatmentProcessofLowTurbidityandSulfur-containingProducedWaterforReinjectionMAShao-hua（ShaanxiInstituteofTechnology,ShaanxiXi’an710300,China）Abstract:TheproducedwaterofmostoilfieldsinChinacontainsacertainamountofsulfide.Thesulfideincreasesthecorrosionofequipments,andmakestheproducedwaterbecomemoredifficultlytobetreated.Soreinjectionoftreatedsulfur-containingproducedwater,notonlycanrecoverpartialcrudeoil,butalsocansavefreshwater.Simultaneously,theproblemofpollutionemissionscanalsobesolved.Inthispaper,thesulfurproducedwatertreatmentprocesswasdesigned.Settlementtanks,reactor,filtersandotherequipmentsweredesignedandselected.Theresultsshowthattreatedwastewatercanachievethereinjectionstandard.Keywords:Sulfur-containingproducedwater；Reinjectiontreatment；Processdesign目前我国大部分油田已经进入石油开发的中后期阶段，需要注入油层的水量逐年增加，采出水量也随之加大[1]。而采油污水中常含有H2S、HS-和S2-等无机硫化物，如果含硫污水不加处理而直接回注，它不仅会造成回注系统的腐蚀，而且会造成严重的地层伤害。本文对日产量6000m3含硫低浊采油污水回注处理工艺进行设计。通过对相关构筑物和设备进行设计计算与选型，使处理后水质达到了回注水质标准。1水质指标及回注水质标准1.1水质指标本设计处理前后的水质指标见表1。表1处理前后的水质指标Table1Waterqualitybeforeandaftertreatmentmg/L项目悬浮物含量含硫量含油量处理前306～850处理后30.551.2油田回注水质标准油田回注水质标准[2]见表2。表2油田回注水水质标准Table2ThewaterqualitystandardsofOilfieldre-injection项目含油量/(mg·L-1)溶解氧/(mg·L-1)硫化物/(mg·L-1)SRB/(个·L-1)滤膜系数(MF）指标K＜0.1，≤5.0K＞0.1，≤10≤0.05≤10≤102K＜0.1，＞20K=0.1～0.6，＞15K＞0.6，＞102处理工艺流程本设计采用的工艺流程[3,4]见图1。流程描述：污水：经过油水分离后的含硫采油污水先进入除油罐，进行油、水和大颗粒悬浮体的分离。除油罐出水经提升泵提升后进入反应器，与投加的pH调节剂、絮凝剂、助凝剂和除硫剂充分混合反应，所生成的絮体、硫化亚铁随污水进入沉降罐后沉淀，第43卷第6期马少华：含硫低浊采油污水回注处理工艺设计995从而得以去除。沉降罐出水进入增压罐经增压泵增压后先后进入一级过滤器和二级过滤器，以便进一步去除细小悬浮物和油。过滤出水投加阻垢剂后进入缓冲罐以备回注。污泥：除油罐中沉淀下的大颗粒悬浮物、反应器中沉淀下的絮体和沉降罐沉淀下的污泥定期排入污泥浓缩池，经过浓缩后的污泥由污泥螺杆泵泵送至污泥压滤机进行脱水处理，滤液进入污水池，由污水泵泵送至除油罐进行循环处理，压滤后形成的泥饼外运进行无害化处理。污油：除油罐中液面上层的污油定期排入污油箱进行回收利用。图1含硫采油污水回注处理工艺流程Fig.1There-injectionProcessflowofSulfurProducedWater3主要处理工艺3.1除油重力除油一直是国内外含油污水处理首选的初级除油设施，其效率高，运行稳定。本设计选用立式重力除油罐四座（并联运行）进行除油。通过计算知：污水在除油罐的停留时间为6h，罐体为500m3的钢制拱顶罐（直径为8m，罐壁高度为10m）四座。污油从除油罐顶部经固定堰溢流至污油箱，底部污泥靠重力流入污泥浓缩池[5]。3.2混凝沉降污水在反应器中形成的硫化亚铁和絮体在混凝沉降罐中充分沉降，去除大部分悬浮物，进一步提高油的去除率。根据油田污水处理站的运行经验：pH调整剂、絮凝剂、除硫剂反应混合时间为3～5min，而助凝剂从进到出水口要求停留时间为2～3min。为了安全考虑起间，停留时间取最大值即T=8min，通过计算知：反应器为45m3的钢制拱顶标准罐（罐壁直径为4m，罐壁高度为4m）两座，一用一备。3.3过滤污水经除油、加药絮凝处理先后进入一级过滤器和二级过滤器，进一步去除油和悬浮物。核桃壳滤料具有较好的除油和截污特性。本设计采用两台HJMAF-2600型核桃壳过滤器，过滤后水含油≤5mg/L，悬浮物≤5mg/L，最终达到了油田回注水水质标准对含油和悬浮物的要求。3.4化学加药化学加药处理是油田采出水处理过程中不可或缺的一部分，其主要包括药剂的选择、投加量的确定、投加顺序和加药设备的设计。药剂的选择和投加量的确定是在实验室小试过程中完成的，本设计药剂的投加如表3所示。表3药剂种类及投加量Table3Thetypesanddosageofpharmacy药剂种类投加量（液体）/(mg·L-1)药剂溶液密度/(g·cm-3)药剂总量/(L·d-1)投加量（液体）/(L·h-1)絮凝剂1001.060025pH调整剂1001.1545.522.7除硫剂501.1272.711.4助凝剂1001.060025杀菌剂801.048020阻垢剂801.048020为了减少操作人员的劳动强度，设计每天配药一次，根据上表得知每天药剂的最大需求量为600L，每小时药剂的最大需求量为25L，故选择定量加药设备BS-Ⅳ型6台[6]，该设备液箱与药箱对酸碱盐有抗(耐)腐蚀性能。BS系列定量加药设备由贮槽、定量泵、搅拌器组成，适用于各种防腐、防垢剂、杀菌灭藻剂和絮凝剂等水处理药剂的投加，也可以用于酸碱液等其它药剂的投加。（1）贮槽：贮槽采用玻璃钢塑料复合材料制成，具有强度高、质量轻、耐腐蚀等特点。（2）定量加药泵：定量加药泵采用隔膜计量泵，996当代化工2014年6月可输送各种强腐蚀性的液体，也可以输送含有部分固体颗粒的悬浮液体。流量在0～35L/h范围内无级调整，最高输送压力为1.6～2.5MPa。（3）搅拌器：搅拌器选用配备三相低压电机的桨式搅拌器直接传送，适用于粘度为1.5～2.0Pa•s，重度达2000kg/m3的非均一体系的液体搅拌，有促进结晶、非结晶物质溶解，防止水处理药剂结积沉淀等性能。4主要构筑物该处理工艺中的主要构筑物见表4[7]。表4处理构筑物一览表Table4Listofprocessingequipment项目数量/座（台）规格/m体积/m3BS-Ⅳ型加药设备6D×H=0.8×1.20.6除油罐4D×H=8×10500反应器2D×H=4×445沉降罐4D×H=7×10350增压罐1D×H=8.5×12.5700HJMAF-2600型过滤器2L×B×H=4.5×3.25×5.885污泥浓缩池1D×H=9.5×4272XAGZ120/1000-30型压滤机1L×B×H=8.9×2.2×3.773污水池1L×B×H=4×3×560缓冲罐3D×H=9.5×14.51020污油箱1L×B×H=1.0×1.0×2.12.15结论本设计通过含硫低浊采油污水水质与油田回注水水质标准的对比选定处理对象，主要对含硫低浊污水中的油、悬浮物、H2S、HS-和S2-等无机硫化物进行了处理工艺设计。在借鉴国内外含采油污水回用处理工艺的基础上，最终选择了适合含硫低浊采油污水回用处理的工艺流程，并对主要的处理构筑物及辅助设备进行了设计与选型，使处理后水达到了油田回注水水质标准，即含油量5mg/L，悬浮物含量3mg/L，粒径中值2.0μm，硫含量0.5mg/L。参考文献：［1］阎安,王玉江,贾建清.油田含油污水除油新技术[J].水处理技术,1998,24(2):117-120.［2］SY/T5329-94.碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法[S].［3］李化民,苏显举.油田含油污水处理[M].北京：石油工业出版社,1992:31-38.［4］冯永训.油田采出水处理设计手册[M].北京:中国石化出版社,2005:475-477.［5］马少华,张姗姗,周娟.百口泉区块稠油污水回用处理工艺设计[J].化学工程师,2012(8):39～41.［6］宋业林,宋襄翎.水处理设备实用手册[M].北京：中国石化出版社，2004:574-575.［7］李占辉,朱丹,王国丽,编著.油田采出水处理设备选用手册[M].北京:石油工业出版社,2003:52-53.（上接第974页）［2］孔媛,马利福,黄启谷,等.茂金属化合物催化极性烯类单体活性聚合的烯研究进展[J],化工进展,2009,28(2):243-249.［3］王德禧,李蕴能,李兰,等.茂金属聚合物进展[J].中国塑料,2000,14(2):12-17.［4］张洪波,刘丽,柏影.茂金属催化剂及聚合物的进展[J],化工技术经济,2004,22(9):24-25.［5］向明,张博中,蔡燎原,等.茂金属催化剂及其烯烃聚合研究进展[J].塑料工业,2003,31(4):1-5.［6］LeaversuchRD.Metalloceneresins:Istherevolutionforreal[J].ModernPlastics,1994,71(6):48.［7］邹盛欧.茂金属催化剂的开发及应用[J].塑料科技,1997(4):45-50.［8］MarigoA,ZannettiR,MilanniF.[J].EurPolymJ,1997,33(5):595.［9］BrianlTurtle.In:MetalloceneTechnology.97[C].Chicago:1997［10］房海霞,叶永成,白福臣.茂金属线形低密度聚乙烯热降解研究[J].中国塑料,2004,18(4):51-54.［11］YonotaK,InoueT,KukamotoM.In:MetalloceneTechnology.97[C].Chicago:1997.［12］GalliP,HaylockJC,RollefsonGC.In:MetalloceneTechnology.97[C].Chicago:1997.