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江蘇暻慧誠環境工程有限公司
油田回注水除油技術

一、技術特點
核心技術是通過對高分子材料的可控表面改性技術,得到了一系列具有不同表面能、粗糙度和孔隙率的材料,從而成功分離水和與水不互溶液體。與傳統油水分離方式相比,油水分離裝備具有分離效率高、分離精度高、運行能耗低、無二次危廢污染、設備占地面積小等特點。同時,分離的油品和水可再次利用,節約自然資源。
基于該核心材料的聚集誘導油水分離技術,在油田回注水除油領域擁有強大的技術和成本優勢,是中國油田回注水尤其是聚驅、二元、三元復合驅采出液唯一能保持低成本正常運行的除油技術,填補了三次采油技術中油田回注水除油的技術空白。在核心功能材料的基礎上,開發出自主的,成套化的完整油水分離工藝、裝備。
一、油田回注水處理現狀
目前我國絕大部分油田開采已進入中期或后期階段,采出的原油含水率達到70%~80%,部分老油田原油含水率甚至高達90%~98%。大量的采出水外排即造成環境污染,又浪費了寶貴的水資源,因此采油污水經處理后回注成為減少環境污染,保障油田可持續開發,提高油田經濟效益的重要途徑。隨著水驅采油效率的下降,聚驅和三元復合驅采油開始推廣應用,采油廢水處理難度也越來越大。目前,各油田采油廢水回注處理仍然采用 “老三套”工藝,混凝—沉淀—過濾,再輔以生化、膜分離、活性炭吸附等。面對三次采油技術的采出廢水,傳統工藝因為抗沖擊性差已無法滿足處理要求,或因運行費用很高而無法正常運行。
若含油污水處理不達標就回注,會有很多危害。如注水含油量過高時,一部分油粘附在注水井表面,使得水井吸水能力下降,導致注水壓力增加。懸浮物超標時會堵塞地層,造成注水壓力升高,注水量降低,導致采油量減少。微生物礦化度超標會使油田處理設施、回注系統產生腐蝕、結垢現象,堵塞油井,嚴重影響原油開采,降低產能。清洗注水管線的一次費用約20~30萬,尕斯油田每年因回注水不合格造成的換封、大修成本多支出1135萬元。

自主研發的聚集誘導油水分離技術已經在大慶油田、準東油田完成功能測試驗證,油田水驅、聚驅和三元復合驅回注水綜合除油率達到90%~99%,縮短了工藝流程,出水含油指標完全滿足國家標準,運行成本僅為傳統工藝的20%~50%,成為解決油田回注水問題不可或缺的技術。

二、工藝對比
1.傳統工藝
 
傳統工藝基本處理流程:油田采出液經沉降罐的重力沉降將絕大部分原油回收,采出液中的含油污水(乳化油、分散油、極少量游離態油)進入氣浮系統,通過投加破乳劑、PAC、PAM去除含油污水中的油及機械雜質,含油污泥經壓濾機脫水后外運給有資質的危廢處理中心處置;去除了原油和機械雜質的污水再經兩級過濾(砂濾、核桃殼、海綠石等)進一步去除懸浮物后回注地下;若對回注水水質要求更高,則后續再輔以膜過濾、活性炭過濾等。
傳統工藝主要存在以下問題:
·出水不合格——回注水進水水質非常不穩定,含油量從100+到10000+,SS從200+到600+。氣浮系統加藥量是根據進水各項指標,經小試試驗后確定的,能耐受小范圍的水質指標波動。當進水指標變化很大時,加藥量根本無法確定,因此出水水質也無法得到有效控制,出水水質常常不合格;
·效率差——傳統工藝對除油沒有有效的手段,只能靠氣浮系統投加大量的破乳劑或核桃殼、活性炭等吸附來除油。當進水水質不穩定,含油量變化較大時,氣浮系統幾乎失去作用。而核桃殼、活性炭等吸附填料吸油倍率只有60%左右,除油效率很低;
·運行費用高——為除油需投加大量破乳劑、PAC、PAM或頻繁更換核桃殼、活性炭等吸附填料,造成運行費用居高不下;
·危廢處置成本高——氣浮系統投加的藥劑以及核桃殼、活性炭等吸附填料因無法重復利用,又轉變成大量的二次含油污泥危廢,相比較普通廢物對環境危害大,處理難度大,處置成本高;
·投資成本大——傳統工藝中的兩級過濾系統需要清水或水質較好的過濾出水進行不定期瞬時反洗,需水量大,反洗壓力高。反洗水作為含油污水必須排放到處理系統前端重新處理,增加了系統處理符合,不但造成了水資源的浪費還增加了投資成本;
·原油資源浪費——傳統工藝采用的化學藥劑和吸附材料不能將石油資源有效地釋放出來,只能將其變成二次危廢,白白浪費了寶貴的原油資源。

2.聚集誘導油水分離技術
聚集誘導油水分離技術處理流程:油田采出液經沉降罐的重力沉降將絕大部分原油回收,采出液中的含油污水(乳化油、分散油、極少量游離態油)首先進入聚集誘導油水分離處理系統,該系統根據進水水質的不同可設置成單體式、雙體式和三體式,即由臥式裝備和雙立式裝備組合而成,處理精度依次增加。油田領域推薦雙體式。臥式裝備耐進水水質負荷高(短時含油量可耐受20000mg/L),處理出水含油量基本可控制在100mg/L左右,立式裝備適合進水相對較好的水質(含油量高≤100mg/L,SS≤200mg/L)配合臥式裝備做深度處理,出水含油量基本可控制在20mg/L以內。聚集誘導油水分離裝備出水再經氣浮系統去除SS后即可達到油田回注水標準。
聚集誘導油水分離技術有如下特點:
·出水穩定——聚集誘導油水分離技術采用的是物理分離技術,不投加任何藥劑,耐進水油含量沖擊負荷高。短時高負荷含油污水進入系統,可通過擠壓填料的方式迅速排油,恢復填料的吸油阻截性能,保障出水水質穩定達到設計要求;
·效率高——聚集誘導油水分離吸附材料和阻截材料對水中的游離態油、分散油和乳化油都有很好的吸附阻截效果。吸附填料吸油倍率高達20倍,吸附效率是核桃殼和活性炭的40倍。阻截材料的除油效率高達90~99%;
·運行費用低——聚集誘導油水分離技術替代了傳統工藝中的過濾設備,原油得到有效分離,氣浮系統加藥量大幅下降,節省了藥劑費,產生的二次危廢量也得到有效控制;
·危廢處置成本極低——聚集誘導油水分離材料吸油倍率高且支持重復利用,填料吸附飽和后可通過擠壓的方式迅速釋放填料中的油,恢復填料的吸油阻截性能,延長填料使用周期,經反復利用的填料擠壓出全部的水和油后是優良的助燃物。廢舊填料經真空壓縮后占地面積極小。
·回收原油資源——傳統工藝的加藥和吸附方式都不能有效的再利用原油資源。聚集誘導油水分離吸附材料可通過擠壓的方式釋放出吸附的原油,回收資源,為客戶創造額外價值。

三、運行費用對比
下面就以油田常用的水驅回注水和聚驅回注水對傳統工藝和聚集誘導油水分離技術的運行費用做詳細對比。
運行費用對比表

序號

考核指標

水驅 (元/噸水)

聚驅 (元/噸水)

備注

傳統工藝

暻慧誠

傳統工藝

暻慧誠

 

1

氣浮機加破乳劑除油

-2

0

-30

0

水驅破乳劑投加量100 mg/L
聚驅破乳劑投加量1500mg/L
破乳劑價格:20元/kg

2

氣浮機加藥除SS

-0.12

-0.09

-0.28

-0.16

PAC:1200元/噸
PAM:15000元/噸

3

氣浮產生的危廢(油+SS)

-0.0735

-0.036

-0.71

-0.09

危廢處理費1000元/噸

4

聚集誘導材料

0

-1.49

0

-1.49

每年更換一次

5

耗材處理費

0

-0.0012

0

-0.0012

優良助燃物

6

一級濾罐反洗

-0.52

0

-0.52

0

反洗強度12L/S·m2 

7

二級濾罐反洗

-0.52

0

-0.52

0

反洗強度10L/S·m2

8

回收原油資源

0

0

0

+3.14

60美金/桶,7.33桶/噸

 

合計

-3.23

-1.61

-32.03

+1.4

 

水驅進水指標:油含量100mg/L,機械雜質200mg/L;
聚驅進水指標:油含量1500mg/L,機械雜質500mg/L;
出水指標:含油量20mg/L,機械雜質 20mg/L


說明:1. 核算以處理水量Q=100t/h為依據;
2. 傳統工藝及暻慧誠運行費用完全相同的工藝段不作對比;
3. 聚集誘導材料對原油的吸附倍率為20倍。

四、某油田測試總結
目前該油田回注水處理采用的還是傳統的兩級氣浮沉降+兩級過濾工藝,出水水質要求達到“含油量20mg/L,機械雜質20 mg/L,粒徑中值5μm”。

由于該油田進水水質不穩定,含油量從100+到20000+ mg/L,因此氣浮設備根本無法正常運行,導致后續的過濾設備也很快污堵。亟需新工藝新技術解決目前面臨的回注水不能正常運行和運行費用高的問題。
應甲方邀請,我公司在該油田就水驅、聚驅和三元驅采出液回注水進行了為期兩個半月的除油測試,達到了預期效果,得到了客戶認可。同時又對除油后的水進行了膜處理測試,使出水水質滿足該油田回注水標準,處理水質見下表:
 

處理量

項目內容

含油量mg/L

聚合物mg/L

固體懸浮物mg/L

Q=1.5t/h

原水

水驅污水:100~300
聚驅污水:1500~3000
三元污水:500~20000

≥400

381.8

聚集誘導處理后

水驅:≤20
聚驅、三元驅:≤100

71.9

≤150

膜處理

2.49

35.9~82

≤35

 

聚集誘導臥式油水分離裝備
 
聚集誘導立式油水分離裝備
 
聚集誘導技術除油處理前后水對比
 
聚集誘導除油技術+過陶瓷膜處理的各種污水效果

聚集誘導技術處理水驅和聚驅混合液檢測報告


 
聚集誘導技術處理+陶瓷膜處理三元抗鹽聚驅水檢測報告


 
 
 
 
 
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