油田回注水除油技术
一、技术特点
核心技术是通过对高分子材料的可控表面改性技术，得到了一系列具有不同表面能、粗糙度和孔隙率的材料，从而成功分离水和与水不互溶液体。与传统油水分离方式相比，油水分离装备具有分离效率高、分离精度高、运行能耗低、无二次危废污染、设备占地面积小等特点。同时，分离的油品和水可再次利用，节约自然资源。
基于该核心材料的聚集诱导油水分离技术，在油田回注水除油领域拥有强大的技术和成本优势，是中国油田回注水尤其是聚驱、二元、三元复合驱采出液唯一能保持低成本正常运行的除油技术，填补了三次采油技术中油田回注水除油的技术空白。在核心功能材料的基础上，开发出自主的，成套化的完整油水分离工艺、装备。
一、油田回注水处理现状
目前我国绝大部分油田开采已进入中期或后期阶段，采出的原油含水率达到70%～80%，部分老油田原油含水率甚至高达90%～98%。大量的采出水外排即造成环境污染，又浪费了宝贵的水资源，因此采油污水经处理后回注成为减少环境污染，保障油田可持续开发，提高油田经济效益的重要途径。随着水驱采油效率的下降，聚驱和三元复合驱采油开始推广应用，采油废水处理难度也越来越大。目前，各油田采油废水回注处理仍然采用 “老三套”工艺，混凝—沉淀—过滤，再辅以生化、膜分离、活性炭吸附等。面对三次采油技术的采出废水，传统工艺因为抗冲击性差已无法满足处理要求，或因运行费用很高而无法正常运行。
若含油污水处理不达标就回注，会有很多危害。如注水含油量过高时，一部分油粘附在注水井表面，使得水井吸水能力下降，导致注水压力增加。悬浮物超标时会堵塞地层，造成注水压力升高，注水量降低，导致采油量减少。微生物矿化度超标会使油田处理设施、回注系统产生腐蚀、结垢现象，堵塞油井，严重影响原油开采，降低产能。清洗注水管线的一次费用约20～30万，尕斯油田每年因回注水不合格造成的换封、大修成本多支出1135万元。
自主研发的聚集诱导油水分离技术已经在大庆油田、准东油田完成功能测试验证，油田水驱、聚驱和三元复合驱回注水综合除油率达到90%～99%，缩短了工艺流程，出水含油指标完全满足国家标准，运行成本仅为传统工艺的20%～50%，成为解决油田回注水问题不可或缺的技术。
二、工艺对比
1.传统工艺
传统工艺基本处理流程：油田采出液经沉降罐的重力沉降将绝大部分原油回收，采出液中的含油污水（乳化油、分散油、极少量游离态油）进入气浮系统，通过投加破乳剂、PAC、PAM去除含油污水中的油及机械杂质，含油污泥经压滤机脱水后外运给有资质的危废处理中心处置；去除了原油和机械杂质的污水再经两级过滤（砂滤、核桃壳、海绿石等）进一步去除悬浮物后回注地下；若对回注水水质要求更高，则后续再辅以膜过滤、活性炭过滤等。
传统工艺主要存在以下问题：
·出水不合格——回注水进水水质非常不稳定，含油量从100+到10000+，SS从200+到600+。气浮系统加药量是根据进水各项指标，经小试试验后确定的，能耐受小范围的水质指标波动。当进水指标变化很大时，加药量根本无法确定，因此出水水质也无法得到有效控制，出水水质常常不合格；
·效率差——传统工艺对除油没有有效的手段，只能靠气浮系统投加大量的破乳剂或核桃壳、活性炭等吸附来除油。当进水水质不稳定，含油量变化较大时，气浮系统几乎失去作用。而核桃壳、活性炭等吸附填料吸油倍率只有60%左右，除油效率很低；
·运行费用高——为除油需投加大量破乳剂、PAC、PAM或频繁更换核桃壳、活性炭等吸附填料，造成运行费用居高不下；
·危废处置成本高——气浮系统投加的药剂以及核桃壳、活性炭等吸附填料因无法重复利用，又转变成大量的二次含油污泥危废，相比较普通废物对环境危害大，处理难度大，处置成本高；
·投资成本大——传统工艺中的两级过滤系统需要清水或水质较好的过滤出水进行不定期瞬时反洗，需水量大，反洗压力高。反洗水作为含油污水必须排放到处理系统前端重新处理，增加了系统处理符合，不但造成了水资源的浪费还增加了投资成本；
·原油资源浪费——传统工艺采用的化学药剂和吸附材料不能将石油资源有效地释放出来，只能将其变成二次危废，白白浪费了宝贵的原油资源。
2.聚集诱导油水分离技术
聚集诱导油水分离技术处理流程：油田采出液经沉降罐的重力沉降将绝大部分原油回收，采出液中的含油污水（乳化油、分散油、极少量游离态油）首先进入聚集诱导油水分离处理系统，该系统根据进水水质的不同可设置成单体式、双体式和三体式，即由卧式装备和双立式装备组合而成，处理精度依次增加。油田领域推荐双体式。卧式装备耐进水水质负荷高（短时含油量可耐受20000mg/L），处理出水含油量基本可控制在100mg/L左右，立式装备适合进水相对较好的水质（含油量高≤100mg/L，SS≤200mg/L）配合卧式装备做深度处理，出水含油量基本可控制在20mg/L以内。聚集诱导油水分离装备出水再经气浮系统去除SS后即可达到油田回注水标准。
聚集诱导油水分离技术有如下特点：
·出水稳定——聚集诱导油水分离技术采用的是物理分离技术，不投加任何药剂，耐进水油含量冲击负荷高。短时高负荷含油污水进入系统，可通过挤压填料的方式迅速排油，恢复填料的吸油阻截性能，保障出水水质稳定达到设计要求；
·效率高——聚集诱导油水分离吸附材料和阻截材料对水中的游离态油、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达20倍，吸附效率是核桃壳和活性炭的40倍。阻截材料的除油效率高达90～99%；
·运行费用低——聚集诱导油水分离技术替代了传统工艺中的过滤设备，原油得到有效分离，气浮系统加药量大幅下降，节省了药剂费，产生的二次危废量也得到有效控制；
·危废处置成本极低——聚集诱导油水分离材料吸油倍率高且支持重复利用，填料吸附饱和后可通过挤压的方式迅速释放填料中的油，恢复填料的吸油阻截性能，延长填料使用周期，经反复利用的填料挤压出全部的水和油后是优良的助燃物。废旧填料经真空压缩后占地面积极小。
·回收原油资源——传统工艺的加药和吸附方式都不能有效的再利用原油资源。聚集诱导油水分离吸附材料可通过挤压的方式释放出吸附的原油，回收资源，为客户创造额外价值。
三、运行费用对比
下面就以油田常用的水驱回注水和聚驱回注水对传统工艺和聚集诱导油水分离技术的运行费用做详细对比。
运行费用对比表
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序号
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考核指标
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水驱 （元/吨水）
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聚驱 （元/吨水）
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备注
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传统工艺
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暻慧诚
|
传统工艺
|
暻慧诚
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1
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气浮机加破乳剂除油
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-2
|
0
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-30
|
0
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水驱破乳剂投加量100 mg/L
聚驱破乳剂投加量1500mg/L
破乳剂价格：20元/kg
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|
2
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气浮机加药除SS
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-0.12
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-0.09
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-0.28
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-0.16
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PAC：1200元/吨
PAM：15000元/吨
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|
3
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气浮产生的危废（油+SS）
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-0.0735
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-0.036
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-0.71
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-0.09
|
危废处理费1000元/吨
|
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4
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聚集诱导材料
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0
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-1.49
|
0
|
-1.49
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每年更换一次
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|
5
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耗材处理费
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0
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-0.0012
|
0
|
-0.0012
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优良助燃物
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6
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一级滤罐反洗
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-0.52
|
0
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-0.52
|
0
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反洗强度12L/S·m2
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7
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二级滤罐反洗
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-0.52
|
0
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-0.52
|
0
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反洗强度10L/S·m2
|
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8
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回收原油资源
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0
|
0
|
0
|
+3.14
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60美金/桶，7.33桶/吨
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合计
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-3.23
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-1.61
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-32.03
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+1.4
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水驱进水指标：油含量100mg/L，机械杂质200mg/L；
聚驱进水指标：油含量1500mg/L，机械杂质500mg/L；
出水指标：含油量20mg/L，机械杂质 20mg/L
|
说明：1. 核算以处理水量Q=100t/h为依据；
2. 传统工艺及暻慧诚运行费用完全相同的工艺段不作对比；
3. 聚集诱导材料对原油的吸附倍率为20倍。
四、某油田测试总结
目前该油田回注水处理采用的还是传统的两级气浮沉降+两级过滤工艺，出水水质要求达到“含油量20mg/L，机械杂质20 mg/L，粒径中值5μm”。
由于该油田进水水质不稳定，含油量从100+到20000+ mg/L，因此气浮设备根本无法正常运行，导致后续的过滤设备也很快污堵。亟需新工艺新技术解决目前面临的回注水不能正常运行和运行费用高的问题。
应甲方邀请，我公司在该油田就水驱、聚驱和三元驱采出液回注水进行了为期两个半月的除油测试，达到了预期效果，得到了客户认可。同时又对除油后的水进行了膜处理测试，使出水水质满足该油田回注水标准，处理水质见下表：
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处理量
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项目内容
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含油量mg/L
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聚合物mg/L
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固体悬浮物mg/L
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Q=1.5t/h
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原水
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水驱污水：100～300
聚驱污水：1500～3000
三元污水：500～20000
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≥400
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381.8
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聚集诱导处理后
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水驱：≤20
聚驱、三元驱：≤100
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71.9
|
≤150
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膜处理
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2.49
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35.9～82
|
≤35
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聚集诱导卧式油水分离装备
聚集诱导立式油水分离装备
聚集诱导技术除油处理前后水对比
聚集诱导除油技术+过陶瓷膜处理的各种污水效果
聚集诱导技术处理水驱和聚驱混合液检测报告
聚集诱导技术处理+陶瓷膜处理三元抗盐聚驱水检测报告
