SAGD采油污水的油水分离方法 - 污水处理

2016-07-20 13:59:39 user2

随着原油性质日趋恶劣,开采难度也随之上升。蒸汽辅助重力泄油(SAGD)是提高超稠油采收率的有效方法,并在加拿大得到广泛应用〔1?#22330;?#25105;国开展的SAGD先导试验也已经取得巨大进步,但在先导试验中油田采出液乳化程度高且复杂,含油量高、乳状液极其稳定〔2?#22330;?#20256;统破乳剂处理后的污水很难达到回注要求,给生产带来?#27927;?#30340;困难。

  理论上破乳剂多应用于原油脱水,絮凝剂主要应用于污水除油〔3?#22330;?#20294;大量室内试验及现场经验表明,同时使用这两种药剂将取得更好的油水分离效果〔4?#22330;1收?#23545;SAGD采油污水水质特性及乳化特性进行了分析,开发出对O/W型乳状液具有高效破乳性能的药剂,考察了不同破乳剂的处理效果,确定最佳破乳剂的投加类型及投加量,污水处理后可达到油田回注水水质标准。

  1 试验部分

  1.1 试剂、材料和仪器

  SAGD采油污水取自国内某油田公司。无机破乳药剂1#(硫酸铝)、2#(硫酸?#21155;?#36807;硫酸铵混合)、3#(硫酸铁与过硫酸铵混合)、4#(硫酸铁)均为?#27844;?#30707;油大学(北京)环境中心自备药剂,阳离子聚丙烯酰胺PAM 1#(611BC)、PAM 2#(851BC)、PAM 3#(859BS)均为德国天使公司生产,阳离子聚丙烯酰胺PAM4#(FO4190SH)、PAM5#(FO4440SH)、PAM6#(FO4800SHSH)均为法国爱森公司生产,聚合氯化铝PAC及聚合硫酸铝PAS均为分析纯。

  仪器:JYW-200型表面张力仪,承德大加公司;Zetasizer Nano ZS分析仪,麦克默瑞提克(上海)仪器有限公司;754紫外-可见分光光度计,上海舜宇恒平科学仪器有限公司;OIL460型红外分光测油仪,北京华?#30446;?#21019;仪器技术有限公司。

  1.2 分析方法及试验方法

  受时间及温度等条件影响,现场取回水样放置后会出?#26234;?#24494;沉淀现象,但由于该采油污水乳化稳定性强,放置较长时间及温度变化对其水质稳定性影响较小。同时每次取样前?#32423;?#37319;样容器进行充分震荡,且水样从采样容器转移至烧杯过程中采取少量、多次、折?#23548;?#26679;的方式,尽量保证试验水样水质的均一性及稳定性。采油污水的各项水质分析指标、分析方法参考《水?#22836;?#27700;监测分析方法》(第4版)。

  在采油污水乳化特性测定中,采用表面张力仪测定表面张力,采用库伦特粒度仪测定粒径分?#25216;?#24179;均粒径,采用Zeta电位仪测定Zeta电位。

  破乳试验:取国内某油田采油污水乳状液,在65 ℃(该油田原油的密度在温度>40 ℃时小于水的密度,污水温度>90 ℃时有毒有害物质易挥发)水浴中恒温0.5 h,加入破乳剂,用电动搅拌机搅拌均匀,静置一定时间,测定破乳后水中的油。

  絮凝试验:在烧杯中加入1 L经破乳处理后的水样,快速搅拌下(200 r/min)加入一定量的絮凝剂,继续快速搅拌1 min,然后慢速搅拌(40 r/min)15 min,静置沉降30 min,取上清液测定水样中的油、悬浮物。为尽量模拟现场条件,絮凝温度为55 ℃。

  2 结果与?#33268;?/p>

  2.1 油田采油污水水质特性

  由于受到原油中胶质、沥青质、驱油剂以及地层天然颗粒物等影响,油田采油污水的水质各异且比较复杂,处理难度?#27927;螅?#22238;注效率低。对SAGD采油污水进行了常规的水质分析,充分了解油田采油污水的水质特性,见表 1。

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  如表 1所示,该采油污水含油高达15 000 mg/L以上,悬浮物高达20 000 mg/L以上,硫近300 mg/L,电导率接近2 000 μS/cm,同时污水中的Fe2+含量较高。较高的Fe2+会导致水滴聚结及水滴与水相间的融合变得困难,逐渐在油水界面层区域形成油水过渡层,增强水样的乳化稳定性〔5?#22330;?/p>

  2.2 油田采油污水的乳化特性

  从污水水质来看,SAGD采油污水乳化现象严重,这不仅会增加处理难度,甚至会影响正常生产。为充分了解SAGD采油污水的乳化程度,对其乳化特性进行了分析,结果如表 2所示。

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  表 2数据表明该污水乳化程度严重。污水表面张力小于蒸馏水的表面张力,?#24471;?#37319;油污水存在一定程度的乳化现象;油珠平均粒径

  2.3 油田采油污水的破乳-絮凝处理效果

  (1)破乳剂的筛选。因SAGD采油污水乳化稳定性较强,试验选取PAM1#~PAM6# 以及无机药剂1#~4#来筛选破乳剂。在破乳温度为65 ℃、停留时间为1 h?#20445;?#26681;据水样表观特征?#23433;?#20998;试验数据选择高效药剂,结果如表 3所示。

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  当PAM1#~PAM6#投加量为20 mg/L?#20445;?#22788;理后的水样无明显变化,同样,当无机药剂1#与4#投加量为1 000 mg/L?#20445;?#22788;理后的水样也没明显变化,?#24471;?#26080;论是PAM药剂或无机药剂1#、4#?#32423;許AGD采出污水的破乳效果较差;无机药剂2#投加量为1 000 mg/L?#20445;?#30772;乳后水样含油959.8 mg/L,除油率为94.8%,无机药剂3#投加量为1 000 mg/L?#20445;?#30772;乳后水样含油1 215.5 mg/L,除油率为93%,此两?#27835;?#26426;药剂对于SAGD采油污水的破乳有较高的处理效率。

  (2)投加量的确定。在破乳剂筛选试验中,虽然无机药剂2#与3#破乳效率较高,但1 000 mg/L的投加量也已超出了工程应用范围。通过试验减少2?#21046;?#20083;剂的投加量并考察其破乳效率,破乳温度为65 ℃,停留时间为1 h,结果如图 1所示。

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 图 1 无机药剂投加量对破乳后水样含油的影响

  图 1表明,随着2?#27835;?#26426;药剂投加量的减少,破乳后水样含油逐渐升高;药剂投加量在650~1 000 mg/L范围内?#20445;?#21547;油量变化平?#28023;?#20294;投加量

  当停留时间为2 h、无机药剂2#投加量为500 mg/L?#20445;?#22788;理后水样含油可降至2 258.6 mg/L,与停留时间为1 h、药剂投加量为650 mg/L的破乳效果相?#20445;?#22914;图 2所示。当停留时间为2 h,药剂投加量

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 图 2 不同停留时间下药剂2#投加量与水样含油的关系

  (3)絮凝剂复配试验。在破乳温度为65 ℃、停留时间为2 h?#20445;?#25237;加500 mg/L的无机药剂2#,破乳后水样含油2 258.6 mg/L,?#23545;?#39640;于油田回注水的水质标?#23478;?#27714;,拟与絮凝剂进行复配试验。选用絮凝剂PAM1#~PAM6#进行絮凝试验,结果表明,PAM6#对破乳后的SAGD采油污水絮凝效果较好。考察PAM6#投加量对絮凝效果的影响,如表 4所示。

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  由表 4可见,当PAM6#投加量在2 mg/L以?#29575;保?#32110;凝效果一般;投加量达到2 mg/L后,水样絮凝效果明显,小油珠及悬浮物迅速上浮,水样变?#20204;?#20142;;当投加量达到2.5 mg/L?#20445;?#32110;凝后水样含油27.0 mg/L,悬浮物为9.8 mg/L,根据油田采油污水回注水控制标准(悬浮固体

  3 结论

  针对SAGD采油污水乳化现象严重、稳定性高的特点,筛选出合适的破乳?#21155;?#32110;凝剂,并进行复配试验研制出复合型药剂,使其达到油水分离的目的。(1)SAGD采油污水的油、悬浮物、硫?#26579;?#20559;高,其中较高的Fe2+会增强污水乳化稳定性。(2)该污水乳化程度严重,油水分离较难;同?#22791;?#27745;水体系中油珠负电性很强,导致乳化体系非常稳定。(3)试验结果表明,当破乳温度为65 ℃、停留时间为2 h?#20445;?#25237;加500 mg/L无机药剂2#,在破乳后水样中投加2.5 mg/L的PAM6#后,絮凝效果明显,处理后水样达到油田回注水的水质标?#23478;?#27714;。

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