电气浮技术在油田采出水处理中的应用研究 KSYHPD

11-14.试验研究。

电气浮技术在油田采出水处理中的应用研究张登庆1，任连锁1，裴峻峰2，陈毅忠2（1.江苏石油勘探局勘察设计研究院，江苏扬州225002江苏石油化工学院，江苏常州213016）商要：探讨了用于油田采出水处理的电气浮法，并同时进行杀菌的可行首次提出了将采出水除油。悬浮物与杀菌合二为设想。为在常规处理工艺的基础上逐步实现少加药、不加药流程，开展了理论探索及室内装置试验，结果表明，该工艺是可行的，并且拓宽了采出水处理技术的应用领域，具有实用价值随着油田开发的不断进行，采出液中综合含水率也将逐年上升，有的油田已高达9脱。为解决油田采出水的治理问题，国内外均展开了积极的研究工作，也取得了一定的成效。多年来，国内油田在采出水处理中主要采用除油段（一次除油+二次除油）+过滤段的工艺模式，其中除油段基本上采用物理法（主要针对原水中的浮油化学法（主要针对原水中的分散油粗粒化法（主要针对原水中的部分分散油气浮法（主要针对原水中的浮油、分散油旋流分离法（主要针对原水中的浮油）从整个采出水除油段处理的发展过程中，可以清晰地看出，药剂投加一直是决定除油段效果的核心因素。

随着注入水质标准的提高，对处理流程中除油段要求也越来越高物理法仅能去除原水中浮油及大颗粒悬浮物，仍需二次除油装置；化学法主要针对原水中的分散油及小颗粒悬浮物，对前端一次除油装置要求较高，同时，制约药剂投加工作正常运行的因素较多，而且难以满足设计要求；粗粒化法对进口7尺质要求较高，处理效果难以满足后续过滤装置的要求；气浮法（压力溶气气浮、诱导浮选喷射浮选）机械部件多、能耗较高、稳定性较差、维修量大；旋流分离法仅能去除原水中的浮油及部分分散油，去除悬浮物的效果较差尤其是长期沿用的处于主导地位的化学法处理模式，无论是药剂的筛选、投加量、投加点、投加方式、还是现场的配制及成本控制等均成为制约水处理效果的因素近年来，虽然各油田陆续在提高装置的效率以及改善工艺流程上取得了一定的进步，但是仍然没有离开化学法的范围。

1现状江苏油田是国内典型的小断块油田之一，经过20多a的持续开发，许多油田相继进入高含水期，截止2000年年底，平均综合含水率达65.74%.针对小断块油田小（断块）低（渗透）高（含水）的特点，始终按照不宜照搬大油田模式，减少投资，简化流程，尽量降低药剂对处理效果的权重等技术路线发展为此，研究了小断块油田采出水处理工艺。

压力密闭式二合一装置是将除油与去除悬浮物的功能（又称为一次除油+二次除油）置于一套处理装置内，既节省了占地，又提高了去除率其不足之处是操作空间小，耗材较高，施工难度大，维修不便微絮凝直接过滤工艺也是具有小断块油田特色的水处理工艺其产生是基于三相分离器的良好效果以及减少药剂投加量的预期因此，流程中省去了常规模的专用药剂混合、反应、沉降装置，采用了三相分离器+―次除油罐+管式混合器+过滤罐的方式，极大地节省了建设费用。简化流程，多级过滤，满足低渗透地层注水是基于三相分离器的良好效果，流程中将传统工艺中的一次、二次除油罐合二为一，减少投资；适当增大除油罐的容积，增加停留时间，提高水质合格率；同时为了便于维修，将药剂反应部分由罐体内部移至罐外。通过几年的现场应用证明，由于存在着三相分离器难以稳定运行，除油罐结构不够合理，药剂投加工作明显不到位等问题，致使水质达标率长期较低。

近年来，气浮工艺应用各种气浮技术在油田污水处理领域中的应用越来越广泛，而在美国，气浮技术已很成熟，几乎所有的油田采出水处理工艺中均含有气浮处理单元气浮工艺是利用微细气泡（通常直径在几十~几百m），在气泡上升过程中吸附油及悬浮物，在投加浮选剂时还能起凝集作用，由于气泡的密度比水小，因此，能将密度与水接近的悬浮物及原油很快地与水体分离，水力停留时间为2Ch30min常规气浮工艺按微气泡产生途径，又可分为压力溶气气浮、叶轮式分散气浮和喷射式分散气浮3种。气浮法净水技术由于处理负荷高、处理效率好，在水处理领域获得较广泛的应用。近些年，在油田采出水处理中也先后采用了加压溶气气浮、机械诱导2电气浮除油与杀菌原理废水电解时，由于水的电解及有机物的电解氧化，在阳极、阴极表面上产生气体（如，2，Cl2，Cl2等），呈微小气泡析出，它们在上升过程中，可粘附水中杂质微粒及油类浮到水面，从而去除悬浮物和油类电解时，不仅有气泡上浮作用，而且还兼有凝聚、共沉、电化学氧化及电化学还原等作用。废水在直流电场作用下，水被电解，在阳极析出2和Cfc，在阴极析出H；电解产生的气泡粒径很小，而且密度也小（如表1）微气泡具有很高的比表面，可以吸附水中的微小油滴和悬浮物，由于微气泡密度仅为水密度的几百到几千分之一，很容易将油滴和悬浮物分离出水体并去除。因此，电解气泡截获杂质微粒的能力比溶气气浮、机械叶轮气浮要高，而且浮载能力也高表1几种气浮法产生的气泡粒径与平均密度分析类另I气泡粒径气泡平均密度dm/g电气浮氢气泡10~ 30氧气泡20~溶气气浮机械叶轮气浮通常用电气浮法进行废水处理时，主要侧重于去除废水中的悬浮物和油状物。实际上，在进行电气浮时，由于发生一系列电极反应，阳极还具有降低BOD和COD脱色、脱臭消毒的功能，阴极还具有沉积重金属离子的能力以不溶性阳极石墨为例，溶液中发生的电极反应为由于Cfc，HC1O及C1O-是强氧化剂，除了可以降解一部分有机物之外，还可以用来杀灭水中的细菌，*终的分解物为CO2和：KO当废水中含有某些电解质时，在阳极表面还可以产生3，而3本身也是一种强氧化剂，具有强烈的杀菌作甩过氧化氢离子也参与化学氧化反应由以上电极反应可见，电解过程中一方面产生大量微小气泡，可用于浮载回注水中大量的悬浮物和油类，以达到去除浮油的目的；同时也生成各类强氧化剂，为杀菌、氧化去除部分菌类创造了条件。尤其是采出水中的矿化度较高，其中氯盐含量占90%，满足了电解所需条件，免去了需要大量药剂作辅助药剂的费用，产生的大量Cl2可有效地抑制水中微生物的滋生，对杀菌作用极为有效而且电解杀菌使细菌不会产生抗药性，有利于清除附着在输水管道及地层中的由于菌体残留物所形成的垢，以减轻管道内局部点腐蚀及对地层的堵塞；同时污水中所含的二价铁离子在电解所产生的新态氧和氢氧根的作用下，可迅速生成氢氧化铁胶体物质，其表面积很大，吸附能力很强，它在集中凝聚过程中吸附水中的悬浮物，共同沉淀根据有关资料和实验，可使油田中的铁离子含量从18mg/1降到1.9mgA，悬浮物可降低5（%.若能在实现电气浮的同时又产生杀菌的双重作用，无疑电气浮将是一种既经济又简便的工艺。

高，节约了动力消耗，无动力设备，维修方便，因而给实际工程应用提供了较好的可操作性气泡细小，表面负荷大，除油效率高2，CO2等氧化性物质，可以起到很好的杀菌效果废水负荷变化适应性强占地面积小无噪声影响电气浮的参数有电极材料、极板（或其他形式电极）间距水板比、电极形式、电流密度、水力停留时间、浮选剂种类及投加量。

4实验利用电气浮工艺对江苏油田黄珏作业区三相分离器出水分别进行了静态小试实验和动态连续流中试实验，实验内容涉及不同电极材料（铁电极、铝电极、石墨电极、钛镀钌电极等）电流密度、水力停留时间、混凝剂投加量、除油效率等seo优化因素原水含油浓度为270~ 320mg/L静态小试实验表明，钛镀钌电极性能很妊槽电压仅为5V，为其他电极的2 ~0，并且铝电极和铁电极有钝化现象，铁电极除油效果较好，但出水有褐色石墨电极超电压较高，性能稳定，但阳极有腐蚀现象、阴极有结垢现象；静态小试实验除油率在3min时可达90%，出水含油量仅为20（1C"6~ 30<1C"6，远远小于行业标准，剩余的油已经是乳化油和溶解油为主，如果原水含油量高时，除油率将更高；投加混凝剂效果对除油率影响不大，对降浊有一定效果，但不明显；不加混凝剂时，除油率达90%时，理论电耗<0.1kW.h/m3；根据法拉第定律，水力停留时间为3min时，理论析氯量100<10"6），析氯量可根据实际要求通过通电时间进行调节。

动态连续流中试实验采用自建装置进行试验，由于电源功率及原水数量的原因，没有进行正交实验，未得到*佳工艺参数，但除油率也达83%，电耗率与静态小试实验数据相当5结论通过大量静态小试实验和动态连续流中试实验表明，电气浮工艺用于油田采出水除油及杀菌是可行的。阳极用于除油，阴极用于杀菌，除油率为80% ~90%，甚至更高，出水含油率为20~30mg/L，电耗约为0.1kW.h/m3，使用混凝剂时，除油率提高la用）电化学方法产珠7小的气1泡leSifflftblish不明显，但。有助于悬浮物的去。除h析f氯量的大小与1通1妒P-66型小直径射流泵特性试验研究姜民政，朱君，杜永军（大庆石油学院机械系，黑龙江安达151400）析了该型射流泵的特性、适用范围、存在的主要问题及改进方向，并定性指出P-66型小直径射流泵*佳喷嘴一喉管距L约等于喉管直径D 305：B射流泵由于其具有结构简单无运动件，可靠性高及适合含气、砂、蜡油井等诸多优点，多年来一直被油田生产所应甩但与其他机械采油方式相比，射流泵效率较低，这使射流泵的应用受到较大限制。近几年来，随着部分井身结构特殊的油井，如侧钻定向井、侧钻水平井等的出现，为射流泵的应用提供了新的契机这些油井的共同特点是井身结构弯曲，下部套管尺寸（下部套管多为88. 9mm）较小，一般机械采油设备的井下泵很难下到理想深度，造成泵挂浅，油井产液量低为解决这一问题，研制了P-66型小直径射流泵（泵体*大外径56超滤水设备mm，可用于C88- 9mm套管内采油），并在室内进行了试验分析。

电时间有关，可以满足实际的杀菌要求实际使用可利用原有装置进行改造，只要在原有沉降罐前加一个电气浮发生装置，利用原有沉降罐作为气浮罐，就可以起到电气浮除油、除悬浮物及杀菌作甩电气浮工艺具有电耗较低、除油除悬浮物效果高、杀菌效果好易实现自动控制等特点在油田采出水处理方面具有较好的运用前*

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