破乳-分置式MBR工藝處理特低滲透油田采出水的效能研究.pdf

1、石油的需求量不斷攀升而儲(chǔ)量不斷下降,使得特低滲透油田的開發(fā)已成為未來石油工業(yè)的主要發(fā)展方向。特低滲透油藏由于滲透率低,注水過程極易發(fā)生堵塞,對(duì)水質(zhì)要求較高,而現(xiàn)有的采出水處理工藝難以滿足這一回注水水質(zhì)處理要求。本文針對(duì)大慶油田開發(fā)生產(chǎn)面臨的技術(shù)問題,研發(fā)了高效穩(wěn)定的特低滲透油田采出水回注處理工藝,并對(duì)其處理機(jī)理進(jìn)行了深入研究。
　　針對(duì)大慶外圍特低滲透油田采出水的水質(zhì)特性,研發(fā)了“破乳-分置式MBR(膜生物反應(yīng)器)工藝”。對(duì)破乳除

2、油處理的影響因素進(jìn)行探討,確定了無機(jī)鹽對(duì)特低滲透油田采出水破乳的機(jī)理,在此基礎(chǔ)上制備了新型破乳絮凝劑,并對(duì)運(yùn)行條件進(jìn)行了優(yōu)化。優(yōu)化了分置式MBR工藝的控制參數(shù),并進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)特性研究,考察了采出水中含有的表面活性劑及絮凝劑對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行及膜污染的影響及作用機(jī)理。最終對(duì)破乳-分置式MBR工藝進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。具體研究成果如下:
　　無機(jī)鹽對(duì)特低滲透油田采出水乳狀液破乳有重要影響。對(duì)無機(jī)鹽破乳過程進(jìn)行了模擬,確定了無機(jī)鹽對(duì)特低滲透油田采

3、出水乳狀液破乳的主要機(jī)理為:無機(jī)鹽電離后與油珠表面電荷以及采出水中的表面活性劑之間相互作用,導(dǎo)致Zeta電位發(fā)生變化,當(dāng)電荷中和起主要作用時(shí),Zeta電位下降,雙電層被壓縮,乳狀液即被破壞。進(jìn)一步推導(dǎo)出了特低滲透油田采出水乳狀液的破乳絮凝動(dòng)力學(xué)方程。
　　制備了以聚硅酸硫酸鋁、Ca2+以及微量的聚丙烯酰胺為主要成分的復(fù)合型破乳絮凝劑HXN。并對(duì)其操作條件進(jìn)行優(yōu)化:HXN投藥量為4~6mg/L,攪拌強(qiáng)度控制在60~100r/min,

4、攪拌時(shí)間為15~25min,沉淀時(shí)間35min。通過對(duì)大慶特低滲透油田采出水進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明:破乳后出水平均含油量為7.8mg/L,SS平均為51.4mg/L,處理效果良好穩(wěn)定。
　　通過考察含油量、COD以及懸浮固體含量和粒徑中值的變化,對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行條件進(jìn)行優(yōu)化:水力停留時(shí)間為6h,污泥停留時(shí)間25d,污泥濃度控制在3800~4300mg/L,曝氣強(qiáng)度(以DO計(jì))為3mg/L;膜組件的進(jìn)水壓力介于0.07~0.12MPa之間,濃縮

5、液出口壓力為0.06~0.08MPa。通過研究MBR工藝處理特低滲透油田采出水的有機(jī)物降解和微生物增殖規(guī)律,建立了相應(yīng)的動(dòng)力學(xué)模型。
　　表面活性劑和絮凝劑對(duì)分置式MBR工藝處理采出水的效果以及對(duì)膜污染有一定的影響。由于特低滲透油田采出水中表面活性劑含量較低,在MBR工藝中對(duì)含油量和COD的去除影響不大,而對(duì)于膜污染的影響有利有弊,因此在分置式MBR工藝中可不單獨(dú)對(duì)其進(jìn)行處理。絮凝劑的投加則對(duì)于污染物的去除率均有所提高,其主要貢獻(xiàn)

6、是對(duì)于一些難生物降解的膠體物質(zhì)和乳化油的去除,從而大大提高了去除效果的穩(wěn)定性,降低了膜組件的負(fù)荷。投加絮凝劑后,污泥絮體粒徑有所增大,同時(shí)活性污泥混合液中SMP降低,從而減輕膜孔的堵塞,改善膜污染。向生物反應(yīng)器中投加絮凝劑PAC對(duì)污染物去除的改善效果較佳,投藥量以20~30mg/L為宜。
　　采用破乳-分置式MBR工藝處理大慶外圍特低滲透油田采出水,并進(jìn)行抗沖擊負(fù)荷試驗(yàn),結(jié)果表明出水滿足特低滲透油田采出水回注指標(biāo)要求:出水含油量為

7、2.04~4.11mg/L,SS為0.36~0.97mg/L,粒徑中值平均為0.7μm,且出水中未檢測(cè)出硫酸鹽還原菌,鐵細(xì)菌和腐生菌均少于30個(gè)/mL。對(duì)運(yùn)行成本進(jìn)行核算,處理每特低滲透油田采出水成本為5.97元/m3。由此可見破乳-分置式MBR工藝對(duì)特低滲透油田采出水的處理是高效經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定的。
　　從工藝運(yùn)行、投資成本、運(yùn)行成本和管理維護(hù)等方面,對(duì)大慶油田常規(guī)的物化處理工藝和破乳-分置式MBR工藝進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較?？偟膩碚f,破乳