Fonts i processos de tractament de les aigües residuals de producció de petroli

01

Aigües residuals de producció de petroli

La majoria dels jaciments petroliers del meu país es desenvolupen per injecció d'aigua. Es necessiten entre 2 i 3 tones d'aigua per produir 1 tona de petroli cru. Especialment a les últimes fases de la producció del camp de petroli, el contingut d'aigua del cru pot arribar al 90% o més.

Les aigües residuals de producció de petroli entren a l'estació de deshidratació i transferència del sistema de recollida i transport de cru amb petroli cru per a la deshidratació i la dessalinització. Aquestes aigües residuals "dessalades" entren a l'estació de tractament d'aigües residuals per formar aigües residuals específiques de petroli que contenen petroli, també conegudes com "aigua produïda" o "aigua de sortida".

(1) High oil content Generally, oil production wastewater contains 1000~2000mg/L of crude oil, and some contain up to 5000mg/L of oil. Oil production wastewater contains floating oil, dispersed oil, emulsified oil and dissolved oil, of which about 90% of the oil exists in the form of floating oil with a particle size >100um i oli dispers amb una mida de partícula de 10 a 100 p.m. L'altre 10% és principalment oli emulsionat amb una mida de partícula de 0,1 a 10 p. m. i el contingut d'oli dissolt amb una mida de partícula<0.1pm is very low.

(2) Que conté partícules sòlides en suspensió. La mida de les partícules és generalment d'1 ~ 100um, incloent principalment partícules d'argila, llim i sorra fina.

(3) Alt contingut en sal. El contingut de sal inorgànica de les aigües residuals de producció de petroli oscil·la generalment entre diversos milers i centenars de milers de mg/L, que varia molt segons el jaciment i el bloc petrolier.

(4) Que contenen bacteris. Les aigües residuals de producció de petroli contenen principalment saprófits i bacteris reductors de sulfat.

(5) Alta temperatura de l'aigua i alt valor de pH. Les aigües residuals de producció d'oli també tenen les característiques d'una alta temperatura de l'aigua (40 ~ 80 graus) i un alt valor de pH.

02

Aigües residuals de perforació

Durant el procés de perforació, les aigües residuals formades per la pèrdua de fang durant l'operació de perforació, les fuites del sistema de circulació de fang i el rentat de fang i oli a l'equip de terra i eines de perforació s'anomena aigües residuals de perforació.

El fang que s'utilitza habitualment en projectes de perforació està fet d'argila, aigua i agent de tractament en una certa proporció. Entre ells, l'agent de tractament funciona hidrolitzant l'argila, la qual cosa millora molt el rendiment del fang per garantir la velocitat de perforació i millorar la qualitat del pou. La fase poc sòlida i el fang lliure de sòlids s'utilitzen principalment en perforacions poc profundes, que tenen menys substàncies nocives i un menor grau de contaminació. Com més profunda sigui la profunditat de perforació, més grans són els requisits de fang, més tipus i quantitats d'agents de tractament químic s'afegeixen, i fins i tot s'ha de barrejar una certa proporció de cru o d'oli usat i augmenta el grau de contaminació. Per tant, les aigües residuals de perforació produïdes per la contaminació es poden considerar com un producte de l'alta dilució del fang.

Com que l'ús d'aigües residuals de perforació i fang de perforació està estretament relacionat, les propietats de les aigües residuals generades durant la perforació són diferents en diferents camps de petroli i gas, diferents àrees de perforació i diferents profunditats de pou. En termes generals, quan es perfora amb aigües poc profundes, només el contingut d'oli a les aigües residuals de perforació supera l'estàndard; quan s'utilitza fang PAM, els sòlids en suspensió, el fenol, el crom i l'oli de les aigües residuals superen l'estàndard; quan s'utilitza fang normal, el contingut d'oli supera l'estàndard i els sòlids en suspensió, el fenol i el crom superen l'estàndard individualment; en perforar pous profunds, el petroli, el fenol, el crom i els sòlids en suspensió superen la taxa estàndard. Per tant, es pot saber que les principals substàncies nocives en les aigües residuals de perforació són els sòlids en suspensió, el petroli, el crom i el fenol.

03

Aigües residuals del rentat de pous

Els pous d'injecció són pous especials per injectar aigua a les capes de petroli. Per evitar que els sòlids en suspensió de l'aigua injectada obstrueixin la formació, s'instal·la un filtre distribuïdor d'aigua a l'extrem de la canonada d'injecció. Després d'un període de funcionament, a causa de l'augment dels sòlids en suspensió interceptats pel filtre, la pressió de la canonada augmenta gradualment i la quantitat d'aigua injectada també es redueix en conseqüència. Quan no s'arriba al volum d'injecció previst, el pou d'injecció s'ha de rentar a contracor per eliminar els sòlids i el biofilm dipositat al filtre, generant així aigües residuals de rentat del pou.

04

Aigües residuals de producció de gas

Les aigües residuals de producció de gas es refereixen a l'aigua de formació o aigua de camp de gas extreta amb la producció de gas. Les aigües residuals de producció de gas contenen principalment oli condensat, sal, sòlids en suspensió, sulfur d'hidrogen i alguns additius (matèria orgànica). El contingut de Cr a les aigües residuals de producció de gas pot arribar a desenes de milers de mg/L. A més, també conté sofre i elements metàl·lics com ara liti, potassi, brom, zinc, cadmi i arsènic.

Per a la indústria en general, el principi del tractament d'aigües residuals és primer recuperar els recursos i l'energia que hi ha, millorar la utilització dels materials i reduir la contaminació.

La taxa de reutilització més alta de les aigües residuals del petroli són les aigües residuals dels camps petroliers. La principal forma de reutilització és utilitzar les aigües residuals tractades com a aigua de reinjecció. Les aigües residuals tractades del camp petrolier tenen les característiques d'alta mineralització i viscositat, conté tensioactius, alta temperatura de l'aigua i bona permeabilitat. Segons les estadístiques, si aquest tipus d'aigües residuals es reinjecta a la capa d'oli, la taxa de recuperació del petroli cru serà un 5% ~ 8% superior a la de la injecció d'aigua dolça. Al mateix temps, també pot reduir l'abocament d'aigües residuals, aconseguint el propòsit d'estalviar recursos i reduir la contaminació.

01

Requisits per a la reinjecció d'aigua

Per a les aigües residuals reinjectades a la formació, s'han de complir els requisits bàsics següents.

1. Composició química estable

L'aigua tractada per a la reinjecció no ha de generar sòlids en suspensió a causa de reaccions químiques durant l'emmagatzematge i el transport. La majoria de les aigües residuals de la capa d'oli conté una gran quantitat de bicarbonat (HCO3) i sal ferrosa Fe (HCO3)2 en forma de bicarbonat, la qual cosa fa que l'estabilitat química sigui pobre. Si aquest tipus d'aigües residuals entra en contacte amb l'oxigen de l'aire, el precipitat d'hidròxid de ferro generat després de la reacció reduirà la permeabilitat de les aigües residuals de reinjecció. Per tant, és molt necessari garantir l'estabilitat química de les aigües residuals.

2. Alta capacitat de rentat d'oli

Les aigües residuals reinjectades a la capa productora de petroli han de tenir una certa capacitat de rentat d'oli perquè la taxa de recuperació durant la injecció d'aigua no sigui inferior al 60% de les reserves. Les aigües residuals de producció d'oli tractades contenen tensioactius. Quan hi ha una petita quantitat de tensioactius, es poden adsorbir a les interfícies líquid-gas, líquid-líquid i líquid-sòlid, i poden reduir significativament la tensió superficial de la interfície. Durant el procés de reinjecció, la tensió superficial de l'aigua que conté tensioactius es redueix a la interfície en contacte amb el petroli cru, i pot mullar amb força eficàcia la roca de la capa productora de petroli, és a dir, sota l'acció de la força capil·lar i l'adhesió, L'aigua pot eliminar completament el petroli cru de les esquerdes de la roca. Com que la majoria dels tensioactius de l'aigua s'adsorbeixen a la superfície de la roca, quan s'utilitza la injecció d'aigua de vora, el contingut de tensioactius a l'aigua no hauria de ser massa, de manera que es pot augmentar la concentració de tensioactius a la superfície capil·lar, i la taxa de recuperació també augmentarà en conseqüència. Per tant, es pot observar que els tensioactius continguts en les aigües residuals de la capa d'oli i les aigües residuals de reinjecció tenen una gran influència en la millora de la taxa de recuperació de la capa productora de petroli.

3. Assegurar la capacitat d'absorció del pou d'injecció

Per mantenir bé la injecció a una certa capacitat d'absorció, cal controlar estrictament el contingut d'impureses mecàniques i d'oli a l'aigua de reinjecció. Quan es formula l'estàndard per al contingut d'impureses mecàniques de l'aigua de reinjecció, cal tenir en compte les característiques geofísiques de la capa productora de petroli (principalment permeabilitat i porositat), i també prestar atenció a les característiques de distribució dels pous d'injecció al camp petrolier. (és a dir, pous d'injecció externs o pous d'injecció interns). A més, la pressió d'injecció i la compatibilitat de l'aigua de reinjecció amb la roca també són factors que afecten la capacitat d'absorció dels pous d'injecció.

4. Baixa corrosió

Segons les estadístiques, cada jaciment de petroli pateix grans pèrdues cada any a causa de la corrosió de les canonades i equips del sistema d'injecció. Aquesta pèrdua inclou no només la pèrdua causada per la corrosió dels metalls, sinó també la pèrdua patida per la reducció de la capacitat d'absorció dels pous d'injecció per la presència de substàncies corrosives a l'aigua d'injecció.

5. Cost mínim de depuració i tractament d'aigües residuals

Cada camp petrolier hauria de formular estàndards de qualitat de l'aigua per a la injecció d'acord amb les condicions específiques de la seva pròpia capa productora de petroli. Encara que com més gran sigui la intensitat de purificació de les aigües residuals injectades a la formació rocosa, millor serà la capacitat d'absorció del pou d'injecció, és possible que l'aigua purificada no sigui aplicable a totes les regions. Per a les capes productores d'oli amb alta permeabilitat, no és necessari construir instal·lacions de purificació complexes i cares. Per tant, és necessari minimitzar el cost del tractament de les aigües residuals alhora que es garanteix la qualitat de l'aigua de reinjecció.

02

Mètodes de reinjecció d'aigües residuals

1. Classificació segons si les aigües residuals es barregen amb aigua neta o no Segons si les aigües residuals es barregen amb aigua neta o no, els mètodes de reinjecció es divideixen en injecció única i injecció mixta.

(1) Injecció única La injecció única significa que les aigües residuals purificades no es barregen amb altra aigua i s'injecten només a la formació. Els avantatges d'aquest mètode són que la qualitat de l'aigua és relativament estable, bàsicament no hi ha cap fenomen de conjuntiva bacteriana, l'escala és lleugera i el sistema de reinjecció funciona amb normalitat. Els desavantatges són que la quantitat d'aigua entrant i la quantitat d'aigua reinjectada no són fàcils d'equilibrar, no es pot garantir que les aigües residuals es reinjectin completament i sovint s'han d'abocar, cosa que és fàcil de provocar contaminació ambiental.

(2) Injecció mixta La injecció mixta significa que les aigües residuals purificades es barregen amb altres aigües (aigües subterrànies o superficials) i després s'injecten a la formació. Els avantatges d'aquest mètode són un procés flexible, les aigües residuals es poden utilitzar completament i es pot reduir la corrosió de les aigües residuals corrosives als equips i canonades. El desavantatge és que algunes aigües residuals dels camps petroliers són incompatibles amb l'aigua neta, de manera que és fàcil produir fenòmens de conjuntiva bacteriana i escalada, que afecten el funcionament normal dels equips.

2. Classificació per la posició de mescla d'aigües residuals i aigües netes

Segons la posició de mescla de les aigües residuals i l'aigua neta, els mètodes de mescla es divideixen en diversos tipus, com ara la barreja després de la bomba, la barreja a la canonada d'aspiració abans de la bomba i la barreja al dipòsit d'aigua neta abans de la bomba.

(1) Mescla després de la bomba Atès que aquest mètode utilitza aigües residuals purificades i aigua neta per barrejar-se després de la bomba d'aigua, no provocarà conjuntivitis ni descamació a l'estació d'injecció d'aigua. Tanmateix, quan s'utilitza aquest mètode, les aigües residuals no es poden tornar a injectar completament.

(2) Mescla a la canonada d'aspiració abans de la bomba Quan s'utilitza aquest mètode, tot i que el grau de conjuntivitis és molt lleuger, és fàcil provocar escala a la bomba d'injecció d'aigua.

(3) Mescla al dipòsit d'aigua neta abans de la bomba Quan s'utilitza aquest mètode, tot i que el fenomen d'escala de la bomba d'injecció d'aigua és lleu, el fenomen de conjuntivitis és greu, cosa que provocarà el bloqueig del filtre de la bomba d'injecció d'aigua.

A més dels mètodes introduïts anteriorment, alguns camps petroliers també barregen aigües residuals amb aigua neta quan les aigües residuals entren a l'estació de tractament d'aigües residuals per reduir la concentració de contaminants i reduir la corrosivitat de les aigües residuals. Alguns jaciments petroliers també barregen aigua neta amb aigües residuals abans que les aigües residuals es deshidratin, cosa que ajuda a dessalar el cru i transportar petroli pesat.

En resum, cada mètode de reinjecció d'aigües residuals té els seus propis avantatges i desavantatges. La injecció única és efectiva, però les aigües residuals no es poden reinjectar completament; encara que la injecció mixta pot resoldre el problema de la reinjecció d'aigües residuals, és fàcil aportar altres dificultats que afecten la reinjecció. A partir de la situació real de diversos camps de petroli, la majoria de les estacions de reinjecció utilitzen injecció mixta.

01

Tractament d'aigües residuals de producció de jaciments petroliers ordinaris

Els jaciments de petroli ordinaris es refereixen als jaciments de petroli on les aigües subterrànies o superficials de la zona pertanyen a la categoria d'aigua normal. En general, les aigües residuals dels camps petroliers són principalment aigües residuals olioses, de manera que l'objectiu principal del tractament d'aigües residuals és eliminar el petroli.

Si les aigües residuals es tracten amb l'estàndard de qualitat de l'aigua de reinjecció, generalment es divideixen en les dues situacions següents: per a aigües residuals amb una concentració d'oli més alta, sovint s'utilitza el mètode de tres etapes; per a aigües residuals amb una concentració d'oli més baixa, el mètode de dues etapes es pot utilitzar per complir els requisits d'injecció d'aigua per al rentat de pous de petroli cru que conté aigua. Si les aigües residuals han de complir la norma d'abocament, a més dels mètodes físics i químics necessaris (coagulació, sedimentació, filtració, etc.), generalment es requereix un tractament biològic com a tractament secundari.

02

Tractament d'aigües residuals de producció de jaciments petroliers d'alta mineralització

Per a les aigües residuals dels camps petroliers d'alta mineralització, el procés de purificació és el mateix que el de les aigües residuals dels camps petroliers ordinaris. Les aigües residuals de l'estació de transferència d'oli i l'estació de deshidratació entren primer al dipòsit d'eliminació d'oli primari. Les aigües residuals que s'han desoliat de forma natural reaccionen amb el purificador i el floculant i entren al dipòsit secundari d'eliminació d'oli (tanc d'eliminació d'oli de coagulació). L'efluent es filtra pel dipòsit del filtre a pressió i entra a l'estació de reinjecció. Tanmateix, s'ha de configurar un estany d'estabilització de la font d'aigua per al tractament i la reutilització d'aigües residuals, i s'han d'afegir diversos estabilitzadors alhora. Els tipus i dosificacions de diversos estabilitzadors de la qualitat de l'aigua s'han de determinar mitjançant experiments.

Els estabilitzadors que s'utilitzen habitualment als camps de petroli són els inhibidors de corrosió de les amines orgàniques adsorbents, els inhibidors d'escala de fosfat orgànic, els bactericides orgànics, etc. S'han d'utilitzar dos o més bactericides alternativament per evitar la resistència als fàrmacs.

Segons el rendiment de l'agent químic i les necessitats de qualitat de l'aigua, s'ha de seleccionar el lloc de dosificació adequat per exercir l'eficàcia de l'agent. La dosi de l'agent s'ha d'ajustar segons els canvis en la qualitat de l'aigua i el volum d'aigua.

A més, el sistema tancat de gas natural també és un sistema indispensable per al tractament d'aigües residuals d'alta mineralització. El gas natural s'utilitza sovint com a gas d'aïllament d'ompliment als camps de petroli per aïllar l'aire (també s'utilitza nitrogen). El sistema tancat de gas natural no només ha d'aconseguir un bon aïllament d'oxigen i una qualitat de regulació d'alta pressió, sinó que també ha de garantir la seguretat i la fiabilitat. El mètode de regulació de pressió del sistema tancat de gas natural es pot ajustar mitjançant un dipòsit de gas de baixa pressió; quan la font de gas natural és suficient, també es pot utilitzar una vàlvula reguladora de pressió d'acció automàtica per a la regulació de la pressió del subministrament d'aire i un regulador de pressió de diafragma elèctric (a prova d'explosió) per a la regulació de la pressió d'escapament.

03

Tractament d'aigües residuals de perforació de petroli

En general, la combinació de partícules en suspensió i argila a les aigües residuals de perforació està majoritàriament carregada negativament. A causa de l'efecte de doble capa elèctrica, les aigües residuals de perforació tenen una certa estabilitat i no és fàcil separar diversos components. Per tant, el mètode de coagulació química s'utilitza principalment per tractar les aigües residuals de perforació.

Les aigües residuals de perforació entren primer al dipòsit regulador de les aigües residuals per ajustar el valor del pH de les aigües residuals per mantenir-la entre 7,5 i 8. Les aigües residuals ajustades entren al reactor cicló multietapa i reaccionen amb el coagulant. Després de l'efecte de desestabilització de la neutralització elèctrica, els flòculs es formen gradualment. En la reacció, s'ha d'afegir un coagulant en quantitats adequades segons la situació per afavorir la formació de partícules més grans d'alum. La capacitat de tractament d'aigües residuals del reactor de cicló multietapa és preferiblement de 6 ~ 8 m{3/h. Les aigües residuals tractades pel reactor de cicló multietapa entren al dipòsit de sedimentació de plaques inclinades per a més precipitacions. Si es troba que el sediment es mou cap a la zona de la placa inclinada del dipòsit, s'ha d'aturar immediatament i s'ha d'ajustar el valor del pH de l'aigua residual i afegir el coagulant per restablir-lo a la normalitat. El sobrenedant després del tractament al dipòsit de sedimentació de plaques inclinades ha assolit bàsicament l'estàndard de descàrrega d'aigües residuals i es pot abocar o entrar al dipòsit de recollida d'aigua per a l'aigua industrial. El líquid d'escòria descarregat de la part inferior del dipòsit de sedimentació de la placa inclinada entra al dipòsit de concentració de líquid d'escòria. Després d'un període de concentració, el sobrenedant entra al sistema de descàrrega externa o al sistema de reutilització del dipòsit de sedimentació de plaques inclinades; el líquid concentrat entra al deshidratador de fangs per formar una escòria semiseca amb un contingut d'aigua d'aproximadament el 80%. Els seus components principals són partícules de roca i argila, que es poden formar i apilar.

04

Tractament d'aigües residuals de producció de gas

Les aigües residuals de producció de gas poden provocar directament una disminució o inestabilitat en la producció de gas. Per tant, el tractament de les aigües residuals de producció de gas s'ha convertit en un dels problemes clau que s'enfronta al desenvolupament dels jaciments de gas. El mètode primerenc d'injecció d'aigües residuals de producció de gas a la formació es va substituir gradualment per la via tècnica de tractament i abocament a causa de les limitacions de les condicions geogràfiques (espai de formació, permeabilitat, índex d'extracció d'aigua, etc.) i la pressió del cap de pou, així com la contaminació. d'aigües subterrànies per injecció superficial.

La qualitat de l'aigua de les aigües residuals de producció de gas en una planta de producció de gas: el volum d'aigües residuals de producció de gas Q de la mina de gas és de 2 ~ 5 m3/h.

Com que la qualitat de l'aigua bruta té una biodegradabilitat pobra, no es pot tractar directament bioquímicament i els requisits de pretractament són alts, de manera que s'utilitza el mètode d'electrofloculació per al tractament previ per eliminar alguns olis, sòlids en suspensió i DQO, i després es realitza un tractament bioquímic. . El tractament bioquímic secundari adopta el mètode SBR. El flux del procés es mostra a la figura següent.

Després de la posada en funcionament del projecte, la qualitat de l'aigua efluent resulta: les taxes d'eliminació d'olis, sòlids en suspensió i DQO són ​​superiors al 90%, aconseguint l'estàndard d'abocament secundari en GB8978-1996.