申請(qǐng)日2017.11.07
公開(公告)日2018.02.02
IPC分類號(hào)C02F1/50; C02F1/74; C02F9/04; B01F7/16; B01F1/00; C02F103/10
摘要
一種采油污水深度處理及現(xiàn)場(chǎng)聚合物溶液除氧方法，將新鮮油井污水通過風(fēng)送噴霧方式和空氣混合噴出，使新鮮污水與空氣充分接觸徹底失活、殺滅部分厭氧菌;加入殺菌劑消除微生物的影響;將經(jīng)過徹底曝氣失活殺菌的污水，通過PVC襯里管線進(jìn)入文丘里裝置溶解聚合物;再通過攪拌溶解進(jìn)行動(dòng)態(tài)熟化;在攪拌溶解動(dòng)態(tài)熟化過程中，通過氮?dú)庵脫Q將聚合物溶液中的溶解氧置換滲入氮?dú)庵�。一種采油污水深度處理及現(xiàn)場(chǎng)聚合物溶液除氧裝置，包括采油污水曝氣裝置和含氧聚合物溶液氮?dú)庵脫Q罐。有效解決了曝氣不充分問題，也解決了氧的殘留問題，避免了聚合物溶液在油層中由于水質(zhì)的問題降解。
摘要附圖
權(quán)利要求書
1.一種采油污水深度處理及現(xiàn)場(chǎng)聚合物溶液除氧方法，其特征在于，
將新鮮油井污水通過風(fēng)送噴霧方式和空氣混合噴出，使新鮮污水與空氣充分接觸徹底失活、殺滅部分厭氧菌;
加入殺菌劑消除微生物的影響;
將經(jīng)過徹底曝氣失活殺菌的污水，通過PVC襯里管線進(jìn)入文丘里裝置溶解聚合物;
再通過攪拌溶解進(jìn)行動(dòng)態(tài)熟化;
在攪拌溶解動(dòng)態(tài)熟化過程中，通過氮?dú)庵脫Q將聚合物溶液中的溶解氧置換滲入氮?dú)庵小?/P>
2.一種采油污水深度處理及現(xiàn)場(chǎng)聚合物溶液除氧裝置，其特征在于，包括采油污水曝氣裝置和含氧聚合物溶液氮?dú)庵脫Q罐，所述采油污水曝氣裝置包括曝氣水大罐(1)、噴霧水汽隔擋板(2)、高壓風(fēng)送式噴霧機(jī)(3)、曝氣水出口泵(4)和殺菌劑泵(5)，所述噴霧水汽隔擋板(2)設(shè)置在曝氣水大罐(1)內(nèi)，高壓風(fēng)送式噴霧機(jī)(3)和曝氣水出口泵(4)設(shè)置在曝氣水大罐(1)底部外圍，殺菌劑泵(5)設(shè)置在曝氣水出口泵(4)的出口前端;所述含氧聚合物溶液氮?dú)庵脫Q罐包括聚合物溶液熟化罐(6)、置換溶解氧罐(7)和攪拌器(8)，所述聚合物溶液熟化罐(6)設(shè)置于置換溶解氧罐(7)內(nèi)，聚合物溶液熟化罐(6)和置換溶解氧罐(7)之間的空間構(gòu)成聚合物溶液溶解氧氮?dú)庵脫Q環(huán)空(67)和聚合物溶液溶解氧氮?dú)庵脫Q頂空(68)，攪拌器(8)設(shè)置在聚合物溶液熟化罐(6)上部，攪拌器(8)上設(shè)有攪拌器葉片(81)向下伸入聚合物溶液熟化罐(6)內(nèi)，置換溶解氧罐(7)的側(cè)壁上還設(shè)有上氮?dú)庋h(huán)孔(91)和下氮?dú)庋h(huán)孔(92);所述采油污水曝氣裝置和含氧聚合物溶液氮?dú)庵脫Q罐之間設(shè)有氮?dú)夥忾]文丘里裝置，殺菌劑泵(5)的出口與氮?dú)夥忾]文丘里裝置連通，氮?dú)夥忾]文丘里裝置與聚合物溶液熟化罐(6)內(nèi)部連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采油污水深度處理及現(xiàn)場(chǎng)聚合物溶液除氧裝置，其特征在于，殺菌劑泵(5)的出口通過PVC襯里管線與氮?dú)夥忾]文丘里裝置連通，氮?dú)夥忾]文丘里裝置通過PVC襯里管線與聚合物溶液熟化罐(6)內(nèi)部連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采油污水深度處理及現(xiàn)場(chǎng)聚合物溶液除氧裝置，其特征在于，所述氮?dú)夥忾]文丘里裝置通過氮?dú)饷芊庹置芊�，氮�(dú)饷芊庹謨?nèi)部與置換溶解氧罐(7)內(nèi)部連通。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采油污水深度處理及現(xiàn)場(chǎng)聚合物溶液除氧裝置，其特征在于，所述高壓風(fēng)送式噴霧機(jī)(3)的數(shù)量為六個(gè)，均布在曝氣水大罐(1)周邊。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采油污水深度處理及現(xiàn)場(chǎng)聚合物溶液除氧裝置，其特征在于，所述置換溶解氧罐(7)的頂部設(shè)有氧監(jiān)測(cè)器，置換溶解氧罐(7)上部設(shè)有密封門(71)和安全孔(72)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采油污水深度處理及現(xiàn)場(chǎng)聚合物溶液除氧裝置，其特征在于，所述曝氣水大罐(1)高六米，底部直徑為十米，曝氣水大罐(1)的中間設(shè)置噴霧水汽隔擋板(2)，噴霧水汽隔擋板(2)包括三塊相互夾角為120°、高度為四米的噴霧擋板。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采油污水深度處理及現(xiàn)場(chǎng)聚合物溶液除氧裝置，其特征在于，所述置換溶解氧罐(7)的直徑與聚合物溶液熟化罐(6)的直徑之差大于或等于一米，置換溶解氧罐(7)的高度與聚合物溶液熟化罐(6)的高度之差大于或等于兩米，置換溶解氧罐(7)與聚合物溶液熟化罐(6)之間的空間包括一個(gè)環(huán)形空間即聚合物溶液溶解氧氮?dú)庵脫Q環(huán)空(67)以及一個(gè)頂部空間即聚合物溶液溶解氧氮?dú)庵脫Q頂空(68)。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采油污水深度處理及現(xiàn)場(chǎng)聚合物溶液除氧裝置，其特征在于，還包括制氮車和氮?dú)饩彌_罐，所述制氮車與氮?dú)饩彌_罐連接，氮?dú)饩彌_罐與上氮?dú)庋h(huán)孔(91)或者下氮?dú)庋h(huán)孔(92)連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求2至9中任一項(xiàng)所述的采油污水深度處理及現(xiàn)場(chǎng)聚合物溶液除氧裝置，其使用方法在于，
將新鮮油井污水通過高壓風(fēng)送式噴霧機(jī)(3)使污水和空氣混合噴出，在曝氣水大罐(1)中撞擊噴霧水汽隔擋板(2)，使新鮮污水與空氣充分接觸徹底失活、殺滅部分厭氧菌;
在殺菌劑泵(5)中加入殺菌劑消除微生物的影響;
將經(jīng)過徹底曝氣失活殺菌的污水，通過PVC襯里管線進(jìn)入文丘里裝置溶解聚合物;
從文丘里裝置出來(lái)的污水進(jìn)入聚合物溶液熟化罐(6)，通過攪拌溶解進(jìn)行動(dòng)態(tài)熟化;
在攪拌溶解動(dòng)態(tài)熟化過程中，通過氮?dú)庵脫Q將聚合物溶液中的溶解氧置換滲入氮?dú)庵?
其中，所述置換溶解氧罐(7)與聚合物溶液熟化罐(6)之間的空間，即聚合物溶液溶解氧氮?dú)庵脫Q環(huán)空(67)以及聚合物溶液溶解氧氮?dú)庵脫Q頂空(68)中，充滿含量99.99%的氮?dú)狻?/P>
說明書
采油污水深度處理及現(xiàn)場(chǎng)聚合物溶液除氧方法及裝置
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及石油開采技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種采油污水深度處理及現(xiàn)場(chǎng)聚合物溶液除氧方法及裝置。
背景技術(shù)
隨著油田進(jìn)入高含水開發(fā)階段，各種提高采收率的技術(shù)相繼投入應(yīng)用。在眾多的提高采收率技術(shù)中，聚合物驅(qū)油技術(shù)、以及由此演化出的聚合物/表面活性劑二元驅(qū)油技術(shù)和聚合物/表面活性劑/堿三元復(fù)合驅(qū)油技術(shù)是最為有效的三種采油技術(shù)。配制聚合物用的水質(zhì)對(duì)聚合物粘度影響極大，淡水以其礦化度低和沒有活性物質(zhì)等特點(diǎn)成為理想的配制用水。
但是，受淡水資源的限制和油井產(chǎn)出水環(huán)保的要求，2000年以來(lái)開始使用采油井產(chǎn)出水經(jīng)過處理后作為配制聚合物的水源(配聚水)。由于采油井產(chǎn)出水(也稱采油污水)來(lái)自多年開發(fā)的油層，期間各種殺菌劑、清蠟劑、調(diào)剖劑等連續(xù)使用，使得污水成份異常復(fù)雜。
為了使污水能夠代替淡水進(jìn)行聚合物驅(qū)油，開展了大量的研究。例如 2012年Vol.41(4) 《石油與天然氣化工》劉忠和“含聚污水中的聚合物性質(zhì)研究”、2012年Vol.26(6)《石油地質(zhì)與工程》李金環(huán)“污水水質(zhì)對(duì)聚合物黏度影響研究”、 2000年《油氣采收率技術(shù)》Vol.7(2) 付美龍等“污水配制聚合物溶液的粘度穩(wěn)定性研究”、 2013年《油氣田地面工程》Vol.32(2) 劉學(xué)智“影響聚合物溶液黏度的主要因素”、狄連成等人CN200410071931.7《油田三次采油配制聚合物溶液用污水的處理方法》專利都對(duì)水質(zhì)提出了要求和處理方法，并進(jìn)行了規(guī)模應(yīng)用。
盡管如此，通過實(shí)驗(yàn)研究仍然發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有處理水的方法不很到位，水中仍有濃度不低且影響聚合物粘度的成份，如二價(jià)鐵等。由此造成采油污水曝氣不充分，殘余的活性物質(zhì)濃度相對(duì)較高，在通過文丘里裝置溶解聚合物時(shí)又混入了大量氧，在聚合物溶液通過多年注水管線(管線內(nèi)壁沉積大量雜質(zhì)并附著大量細(xì)菌)時(shí)，增加了部分成份，到井口取樣時(shí)，對(duì)聚合物粘度有較大的不利影響，致使井口取樣的聚合物溶液粘度的90d后保留率(不足50%)較低，難以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上情形，為了解決上述技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提出一種采油污水深度處理及現(xiàn)場(chǎng)聚合物溶液除氧方法及裝置，以噴霧方式使采油污水和空氣充分接觸失活，然后以氮封方式隔絕空氣，通過氮?dú)猸h(huán)繞動(dòng)態(tài)置換聚合物溶液中的溶解氧，以實(shí)現(xiàn)消除氧和配聚水中微生物對(duì)聚合物溶液的降解，提高井口聚合物溶液粘度保留率。
一種采油污水深度處理及現(xiàn)場(chǎng)聚合物溶液除氧方法，包括以下步驟：
將新鮮油井污水通過風(fēng)送噴霧方式和空氣混合噴出，使新鮮污水與空氣充分接觸徹底失活、殺滅部分厭氧菌;
加入殺菌劑消除微生物的影響;
將經(jīng)過徹底曝氣失活殺菌的污水，通過PVC襯里管線進(jìn)入文丘里裝置溶解聚合物;
再通過攪拌溶解進(jìn)行動(dòng)態(tài)熟化;
在攪拌溶解動(dòng)態(tài)熟化過程中，通過氮?dú)庵脫Q將聚合物溶液中的溶解氧置換滲入氮?dú)庵小?/P>
經(jīng)過前兩個(gè)步驟處理的污水，水中只有氧而沒有活性物質(zhì)和微生物，再經(jīng)過后續(xù)處理從而降低聚合物溶液中的溶解氧含量，降低氧、微生物對(duì)聚合物溶液的降解。
一種采油污水深度處理及現(xiàn)場(chǎng)聚合物溶液除氧裝置，包括采油污水曝氣裝置和含氧聚合物溶液氮?dú)庵脫Q罐，所述采油污水曝氣裝置包括曝氣水大罐、噴霧水汽隔擋板、高壓風(fēng)送式噴霧機(jī)、曝氣水出口泵和殺菌劑泵，所述噴霧水汽隔擋板設(shè)置在曝氣水大罐內(nèi)，高壓風(fēng)送式噴霧機(jī)和曝氣水出口泵設(shè)置在曝氣水大罐底部外圍，殺菌劑泵設(shè)置在曝氣水出口泵的出口前端;所述含氧聚合物溶液氮?dú)庵脫Q罐包括聚合物溶液熟化罐、置換溶解氧罐和攪拌器，所述聚合物溶液熟化罐設(shè)置于置換溶解氧罐內(nèi)，聚合物溶液熟化罐和置換溶解氧罐之間的空間構(gòu)成聚合物溶液溶解氧氮?dú)庵脫Q環(huán)空和聚合物溶液溶解氧氮?dú)庵脫Q頂空，攪拌器設(shè)置在聚合物溶液熟化罐上部，攪拌器上設(shè)有攪拌器葉片向下伸入聚合物溶液熟化罐內(nèi)，置換溶解氧罐的側(cè)壁上還設(shè)有上氮?dú)庋h(huán)孔和下氮?dú)庋h(huán)孔;所述采油污水曝氣裝置和含氧聚合物溶液氮?dú)庵脫Q罐之間設(shè)有氮?dú)夥忾]文丘里裝置，殺菌劑泵的出口與氮?dú)夥忾]文丘里裝置連通，氮?dú)夥忾]文丘里裝置與聚合物溶液熟化罐內(nèi)部連通。
優(yōu)選地，殺菌劑泵的出口通過PVC襯里管線與氮?dú)夥忾]文丘里裝置連通，氮?dú)夥忾]文丘里裝置通過PVC襯里管線與聚合物溶液熟化罐內(nèi)部連通。
優(yōu)選地，所述氮?dú)夥忾]文丘里裝置通過氮?dú)饷芊庹置芊�，氮�(dú)饷芊庹謨?nèi)部與置換溶解氧罐內(nèi)部連通。氮?dú)饷芊庹謨?nèi)部與置換溶解氧罐內(nèi)部的氮?dú)庑纬梢粋�(gè)循環(huán)回路。
優(yōu)選地，所述高壓風(fēng)送式噴霧機(jī)的數(shù)量為六個(gè)，均布在曝氣水大罐周邊。
優(yōu)選地，所述置換溶解氧罐的頂部設(shè)有氧監(jiān)測(cè)器，置換溶解氧罐上部設(shè)有密封門和安全孔。
為使經(jīng)過粗處理后的采油污水充分曝氣失活，采用市售高壓風(fēng)送式噴霧機(jī)將來(lái)水混同空氣噴入曝氣水大罐，來(lái)水在高壓風(fēng)送式噴霧機(jī)中空氣和曝氣水大罐中空氣的雙重作用下，和空氣充分接觸，既可以使水充分失活，也可以殺滅一部分厭氧微生物，例如硫酸鹽還原菌。曝氣用的高壓風(fēng)送式噴霧機(jī)根據(jù)用水量設(shè)置數(shù)量，一般不超過個(gè)，圖中設(shè)有個(gè)。曝氣水大罐中間的噴霧水汽隔擋板是為防止各個(gè)高壓風(fēng)送式噴霧機(jī)將噴霧水噴到對(duì)面設(shè)置，同時(shí)也有阻擋撞擊噴霧水深度曝氣的功能。將存留在曝氣水大罐水池中的充分曝氣的水通過曝氣水出口泵打入儲(chǔ)水罐，在曝氣水出口泵前端設(shè)計(jì)一個(gè)加入殺菌劑的殺菌劑泵，按設(shè)計(jì)要求加入殺菌劑，用于溶解聚合物。通過此裝置實(shí)現(xiàn)了采油污水深度處理。
充分曝氣并加入殺菌劑的水通過氮?dú)夥忾]文丘里裝置，將分散于水中的聚合物顆粒送入聚合物溶液熟化罐中，邊攪拌邊熟化。在攪拌過程中，水中溶解氧逐漸被置換到聚合物溶液溶解氧氮?dú)庵脫Q環(huán)空和聚合物溶液溶解氧氮?dú)庵脫Q頂空中的氮?dú)庵�，含氧的氮�(dú)獗徊粩嗤ㄟ^上氮?dú)庋h(huán)孔和下氮?dú)庋h(huán)孔通風(fēng)更新以保持氮?dú)饧兌�，確保置換效果。為便于檢測(cè)，在置換溶解氧罐的頂部安裝了氧監(jiān)測(cè)器，一旦氧含量超過.mg/L，將更新氮?dú)�，確保氮?dú)饧兌�。操作人員通過密封門進(jìn)入觀察聚合物溶液溶解和氣體含氧量變化，通過安全孔保持安全操作。通過此裝置實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)聚合物溶液除氧。
優(yōu)選地，所述曝氣水大罐高六米，底部直徑為十米，曝氣水大罐的中間設(shè)置噴霧水汽隔擋板，噴霧水汽隔擋板包括三塊相互夾角為120°、高度為四米的噴霧擋板。所述曝氣水大罐也可以稱為污水徹底曝氣池，可以采用混凝土制作，也可以采用其它制作形式。
優(yōu)選地，所述置換溶解氧罐的直徑與聚合物溶液熟化罐的直徑之差大于或等于一米，置換溶解氧罐的高度與聚合物溶液熟化罐的高度之差大于或等于兩米，置換溶解氧罐與聚合物溶液熟化罐之間的空間包括一個(gè)環(huán)形空間即聚合物溶液溶解氧氮?dú)庵脫Q環(huán)空以及一個(gè)頂部空間即聚合物溶液溶解氧氮?dú)庵脫Q頂空。
還包括制氮車和氮?dú)饩彌_罐，所述制氮車與氮?dú)饩彌_罐連接，氮?dú)饩彌_罐與上氮?dú)庋h(huán)孔或者下氮?dú)庋h(huán)孔連接。制氮車和氮?dú)饩彌_罐供聚合物溶液溶解氧氮?dú)庵脫Q環(huán)空和聚合物溶液溶解氧氮?dú)庵脫Q頂空以及氮?dú)夥忾]文丘里裝置溶解聚合物吸(氮)氣隔氧，使溶解聚合物和熟化過程與空氣隔開，形成氮?dú)饷芊庀到y(tǒng)。
一種采油污水深度處理及現(xiàn)場(chǎng)聚合物溶液除氧裝置，包括以下步驟：
將新鮮油井污水通過高壓風(fēng)送式噴霧機(jī)使污水和空氣混合噴出，在曝氣水大罐中撞擊噴霧水汽隔擋板，使新鮮污水與空氣充分接觸徹底失活、殺滅部分厭氧菌;
在殺菌劑泵中加入殺菌劑消除微生物的影響;
將經(jīng)過徹底曝氣失活殺菌的污水，通過PVC襯里管線進(jìn)入文丘里裝置溶解聚合物;
從文丘里裝置出來(lái)的污水進(jìn)入聚合物溶液熟化罐，通過攪拌溶解進(jìn)行動(dòng)態(tài)熟化;
在攪拌溶解動(dòng)態(tài)熟化過程中，通過氮?dú)庵脫Q將聚合物溶液中的溶解氧置換滲入氮?dú)庵小?/P>
優(yōu)選地，置換溶解氧罐與聚合物溶液熟化罐之間的空間，即聚合物溶液溶解氧氮?dú)庵脫Q環(huán)空以及聚合物溶液溶解氧氮?dú)庵脫Q頂空中，充滿含量99.99%的氮?dú)�。在整個(gè)動(dòng)態(tài)攪拌熟化過程中，聚合物溶液中的溶解氧通過置換滲入氮?dú)庵�，從而降低聚合物溶液中的溶解氧含量。降低氧、微生物�?duì)聚合物降解。
在采取本發(fā)明提出的技術(shù)后，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的采油污水深度處理及現(xiàn)場(chǎng)聚合物溶液除氧方法及裝置，具有以下有益效果。
1)采用高壓噴霧的方法，使空氣和采油污水充分接觸氧化，將污水中的活性物質(zhì)徹底氧化失活，加入殺菌劑后在氮?dú)饷芊獾奈那鹄镅b置中分散聚合物并輸送到聚合物溶液熟化罐。在聚合物溶液熟化罐中，通過氮?dú)猸h(huán)繞，置換溶解、攪拌和熟化中的聚合物溶液，使聚合物中的活性物質(zhì)(趨于0)、二價(jià)鐵(小于0.2mg/L)和氧(小于0.5mg/L)達(dá)到要求，提高了注入井口聚合物粘度保留率。
2)通過采油污水曝氣裝置進(jìn)行曝氣噴霧使油井來(lái)的新鮮污水徹底曝氣、失活、殺死部分厭氧細(xì)菌，通過聚合物溶液熟化罐和聚合物溶液溶解氧氮?dú)庵脫Q環(huán)空的動(dòng)態(tài)交換除氧，消除氧和配聚水中微生物對(duì)聚合物溶液的降解，提高井口聚合物溶液粘度保留率。既有效解決了曝氣不充分問題，也解決了氧的殘留問題，避免了聚合物溶液在油層中由于水質(zhì)的問題降解。
