石油开采废水处理技术的现状与展望

石油开采废水处理技术的现状与展望

发表时间：2018-10-31T15:02:05.020Z 来源：《防护工程》2018年第19期作者：高立红[导读] 我国的油田大部分采用水驱采油，随着采矿技术和采矿需求的进一步提高，中国大部分油田已进入三次采矿阶段

天津亿利科能源科技发展股份有限公司天津市 300384 摘要：我国的油田大部分采用水驱采油，随着采矿技术和采矿需求的进一步提高，中国大部分油田已进入三次采矿阶段，油田采出液的含水量在逐年增加，因此采矿过程中产生的废水量也大大增加。为了有效处理这些含油废水，同时有效解决油层注水问题，本文主要针对油田开采废水存在的问题、现阶段的油田废水治理情况、具体含油废水处理技术以及技术展望进行了详细的阐述。

关键词：石油开采；废水处理；现状

引言

原油和悬浮固体一直是采油废水的主要污染物。为了使它们在经过有效处理后能够满足注水标准的相关要求，现在许多油田都采用两级处理工艺，即除油，除悬浮固体，再加上防垢，防腐，杀菌等相关化学处理措施。随着采矿技术和采矿需求的逐步增加，我国大部分油田已进入二采和三采阶段，油田含水量逐渐增加，生产过程中的废水含量也迅猛增长。为了有效地解决这些含油废水和储层注水问题，国内油田主要采用将加工后的含油废水重新注入油层的方法，以减少对含油废水的处理需求和注水问题。

1 石油开采废水处理中存在的主要问题 1.1聚合物驱采废水

目前，大部分油田采用高分子化学驱油技术，比传统工艺复杂得多，大量的表面活性剂和聚合物被添加到油-水混合物中，使得原油可以以乳化油的形式存在，同时增加乳液的稳定性，导致重力脱脂阶段的显着降低。另外，聚结材料种类少，聚结效率不高，粗粒聚结工艺的除油效果不高。

1.2污染物成分复杂

随着石油勘探规模的扩大和采油技术的提高，我国部分油田已进入第三次采油阶段。采出的原油中含有大量污染物质，如悬浮物和驱油剂，驱油剂的组成特别复杂。它含有聚合物和活性碱等成分，表面活性剂的存在会降低油与水之间的界面张力，使污染物在水中更稳定。

1.3蒸汽驱采稠油废水

由于采矿作业产生的废水含有二氧化硅等污染物，部分油田将利用锅炉重油废水注入，达到污水净化的目的。然而，这种废水处理方法存在诸如二氧化硅处理效率低，硬度低等问题，并且耗时且缓慢，因此，应引入新的废水处理工艺。

2 现阶段我国石油开采废水治理的基本状况

采油产生的废水主要含有悬浮物和原油两种污染物，为了使废水达到注油标准，需要对这两种污染物进行有效处理。目前我国处理油田生产废水主要采用两阶段处理工艺，即去除油污，然后去除悬浮物质的方法，对采矿废水进行处理。

2.1废水处理中的除油工艺

除油是污水处理过程的关键部分，它对废水是否可用于回注具有非常重要的影响。通过对废水含油量的测定表明，目前我国废水中的含油量基本在2000mg/L-5000mg/L之间。废水中的原油主要以漂浮油，乳化油和分散油为代表，废水中的含油量主要是浮油和分散油，约占油脂成分的90％。目前我国在污水处理过程中，根据废水中不同形式的油，通常采用两段脱脂法，即一段重力除油和二段除油法。所谓的一次重力除油主要是除油过程，其基于油和水的比重的差异进行自然分离，重力除油可以去除废水中的浮油和大部分分散的油脂，为二次除油奠定了良好的基础。就中国重力除油的发展而言，目前中国主要采用两种重力脱脂方式：立式除油罐和斜板式除油罐。

立式除油罐按照油水运动的基本规律设计，既满足废水处理过程中重力过程的基本要求，又具有非常明显的除油效果。通常情况下，含油量为每公升5000mg以下含油污水的除油处理，脱油率可高达80％，这是重力除油的首选措施。

斜板式隔油池主要是根据平流隔油池的设计和增加斜面而形成的。看似简单的斜板使斜板隔油池在油膜和分散油处理方面显着改善。处理半径为25微米的油粒时，通常只需要处理废水斜板隔油池约半小时，并且可以去除废水中80％以上的油污，除油效果非常明显。

此外，垂直除油罐和倾斜板沉降技术可以结合起来，充分利用立式除油罐的高度，内部设置波纹斜板，垂直除油灌溉系统设有波纹斜坡，凭借两款除油设备的除油优势，除油效果显着提升。这种除油设备可以基本去除废水中的所有油和分散油，从而完成除油的基本任务。

石油开采废水的二次除油主要通过混凝破乳除油进行，凝聚破乳除油法主要用于去除废水中直径较小的乳化油。该脱油方法对乳化油具有非常明显的除油效果，是中国石油开采废水处理的主要方法。该除油方法主要基于混凝破乳剂的去稳定和破乳特性，将细乳化油粒与废水分离，达到除油目的。混凝破乳除油法主要采用混凝破乳剂和混凝除油工艺，在具体的除油工作中实施。

凝固破乳剂具有微乳化油的凝聚和凝聚功能，还具有有效改善乳化油浮力的作用。可以看出，凝结破乳剂主要通过改善废水中乳化油的特性来实现除油。在特定的脱油过程中主要使用两种类型的混凝剂，即有机混凝剂和无机混凝剂。近年来，随着脱油技术的不断发展，乳化油除油领域出现了新型有机高分子破乳剂，在脱油实践中得到了广泛的应用。

在混凝除油过程中，主要用于乳化油除油的脱油设备是一种水煮除油罐。混凝除油剂的结构设计原理与立式除油罐基本相同，不同之处在于混凝除油灌装将反应中心管安装在罐内，反应中心管内的废水与桶内的凝结剂发生反应，乳化油与废水分离，然后提取乳化油达到除油的目的。

此外，随着纳米材料的快速发展，纳米材料在含油污水处理方面的研究和尝试也在不断的增加。采用新型纳米固体材料，通过物理方法将油水进行分离，可以有效去除悬浮油和乳化油，达到生产水回注标准，分离时间短，分离效果好，适用范围广，且纳米材料还可回收重复利用，成本低廉，可一步实现含油污水的“零化学药剂、零污泥、零污染”的高效处理，该方法的深入研究和应用，将给开启油田含油废水的处理技术的新篇章。

2.2 废水中的悬浮物处理方式

对于废水中存在的悬浮固体，过滤主要用于去除悬浮固体。在具体的净化工作中，主要有两种类型的过滤罐，一种是压力式过滤罐，另一种是重力式过滤罐。由于安装方便，运输方便，占地面积小等优点，压力式容器已经应用于除污实践。压力型罐分为垂直型和水平型，由于过滤器横截面的均匀负载，卧式滤池不易使用，因此没有广泛使用的立式滤池。压力罐通常使用大阻力水分配方法。目前，许多油田采用两级过滤来确保废水的质量，第一阶段是双层过滤，石英砂和无烟煤通常用作过滤介质。第二阶段使用纤维素过滤介质进行精细过滤，以确保水中的含油量和悬浮固体浓度满足回注水质要求。

3 石油开采作业中废水处理技术的具体应用

3.1物理处理技术

在石油开采作业环境中，为了实现石油废水的有效处理，要求开采人员在实际工作开发过程中要重视物理加工工作，即微滤和纳滤在膜分离方法的应用过程中采用。处理废水中的悬浮物质，将悬浮物悬浮于多孔材料外部的废水中，实现废水的高效处理。在废水处理工作中，悬浮物可以通过不同的油水密度进行静置沉淀，达到油水分离的目的。在过滤分离作业中，应根据抽油的要求配置过滤器，打开过滤器的捕集和沉淀功能，将颗粒物与废水分离，达到废水处理效果。另外，在石油废水处理过程的开发过程中，废水也可以注入容器中。通过船舶的高速旋转功能，可以对不同密度的物质进行离心分离，以提高整体废水处理水平。

3.2化学处理技术

化学处理技术是指添加化学试剂以与有害物质反应以分离有害物质的技术。化学处理技术主要包括合法，离子交换，沉淀和膜吸附方法，可以分离污水中的胶体和溶解成分。例如，化学处理技术可用于将乳化油与废水分离。目前，混凝沉淀法，中和法和化学氧化法是最常用的方法。其中，凝聚沉淀法主要是利用凝固剂吸附胶体颗粒静电，然后用絮凝剂去除污水中的溶解污染物，悬浮物等。

3.3生物处理技术

生物处理技术也可应用于石油废水的处理，这要求工作人员利用微生物中的酶吸收废水中的细菌和重金属，并通过分解微生物产生的物质将污染物转化为酶。他们需要达到污染物降解目的的物质，生物处理方法在施加过程中显示出诸如高效率和大量处理的优点。出于这个原因，当代石化公司应该强调在采矿作业开发过程中引入生物处理技术。

4 石油开采废水处理技术的展望

我国的采油废水处理技术逐渐制约了驱油技术的发展，并影响了驱油技术的大规模发展。因此，含油废水处理技术的升级和革新是我们迫切需要解决的问题。结合聚合物驱油废水，蒸汽驱稠油废水和低渗透油藏开采废水的开发，尽快开发出更高效的混凝剂破乳剂，以提高脱油效率，保证采收率废水的再利用；有效地聚结材料，提高除油效率的物理方法；积极开发和更新膜处理技术，提高颗粒物和乳化油的去除效率；另外积极的推动和实践新型纳米材料的油水分离技术，也是解决含油污水处理问题的重要发展方向。

结束语

随着经济的高速发展，我国石油工业也在快速发展，使得采油废水污染问题日益突出。因此，油田应顺应采矿技术的发展，积极开发新的污水处理技术，提高污水处理技术的适用范围和污水处理效率，确保石油开采的绿色可持续发展。

参考文献：

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[2]郇宇，麻宇杰，施磊.石油开采废水处理技术的现状与展望[J].化工管理，2015（09）