重质沥青质原油俗称稠油,需热力开采,即热采锅炉将水加热至温度为315℃、压力为17MPa、干度为80%左右的饱和蒸汽,注入油层提高油层温度,降低稠油粘度,通过采油设备把稠油提升到地面。从采油井口采出的油和水混合物称之为原油采出液。用各种方法对采出液进行油水分离,分离出的水称之为稠油废水。
辽河油田稠油储量丰富,现有稠油废水处理站9座,日产稠油废水约7×104t,输到稀油区块或废地层回注约2.6×104 t,剩余4.4×104 t外排,对环境造成一定污染。
辽河油田热采锅炉日用清水约9×104t,由于地表水水质较差,所以生产和生活用水大量使用地下水,过量的开采,使地下水位急剧下降。
一方面大量污水外排污染环境,另一方面稠油热采大量使用清水,生产和生活用水量与日俱增,供水严重不足。因此,对稠油废水进行处理回用是非常必要的。
1 稠油废水的水质
稠油废水水质较复杂,是含有多种杂质且水质波动较大的工业废水。
稠油废水与稀油废水及其他工业废水相比,具有如下特点:
①稠油平均密度为900 kg/m3以上,其原油颗粒可长期悬浮在水中;
②粘滞性大,特别在水温低时更显著;
③温度较高,在开发稠油过程中为降低原油粘度往往将温度提高到70~80℃;
④乳化较严重,废水易形成水包油型乳状液。
根据稠油废水的水质,稠油废水处理一般具有以下特点:
①为达到油、水和泥的分离,破乳是先决条件。首先应保证稠油废水的处理温度,选择合适的破乳剂,并选择最佳投药量、加药点、混合、反应和沉降方式。
②保证足够的油、水和泥分离时间。因稠油密度大,油水密度差小,其重力分离虽在充分破乳条件下进行,为使油珠有效上浮,加长油、水和泥分离时间还是必要的,一般需2~3 h。
③在使用混凝剂时,pH值对混凝效果影响较大。
2 热采锅炉用水的水质指标
各国热采锅炉用水水质指标见表1。
表1各国热采锅炉水质指标 | |||
项目 |
中国(SY0027—1994) |
加拿大 |
美国石油协会 |
溶解氧(mg/L) |
≤0.05 |
0.005 |
0.1 |
总硬度(以CaCO3计)(mg/L) |
≤0.1 |
0.1 |
1.0 |
总铁(mg/L) |
≤0.05 |
0.05 |
0.1 |
二氧化硅(mg/L) |
≤50 |
100 |
150 |
悬浮物(mg/L) |
≤2 |
1 |
5.0 |
总碱度(以CaCO3计)(mg/L) |
≤2000 |
|
最大2000 |
油和脂(mg/L)(建议不包括溶解油) |
≤2 |
1.0 |
1.0 |
矿化度(mg/L) |
≤7000 |
10000 |
最大7000 |
pH值 |
7.5~11 |
8.5~9.5 |
7~12 |
进炉前是否处理 |
不处理 |
不处理 |
不处理 |
根据稠油废水所含污染物种类和数量以及热采锅炉用水水质指标,稠油废水处理用于热采锅炉供水,主要应处理废水中的油、悬浮物和硬度。
3 稠油废水的水质分类及回用评估
稠油废水中的油和悬浮物去除工艺较成熟,工程一次投资和处理成本较低;而稠油废水的软化工艺较复杂,工程一次投资和处理成本较高,是左右整个回用处理工艺的关键因素。为此,根据影响稠油废水软化工艺选择的主要水质指标(总溶解固体TDS和硬度),把稠油废水分为六种类型(见表2)。不同种类稠油废水的回用评估见表3。辽河油田稠油废水大部分属于低矿化度的中、低硬度稠油废水,其他类型较少,所以大部分有回用于热采锅炉的可能性。
表2 稠油废水种类mg/L | ||
废水类型 |
TDS |
硬度 |
低含盐、低硬度 |
≤5 000 |
≤300 |
低含盐、中等硬度 |
≤5 000 |
300~800 |
低含盐、高硬度 |
≤5 000 |
≥800 |
中含盐、低硬度 |
5 000~7 000 |
≤300 |
中含盐、中等硬度 |
5 000~7 000 |
300~800 |
高含盐、高硬度 |
≥7 000 |
≥800 |
其他性质稠油废水 |
含较高氯根和二氧化硅和硫化物 | |
注 ①含盐此处指可溶性固体物。②硬度以CaCO3计。 |
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