油气田采出水回注处理方法及设备与流程

本发明涉及一种处理油气田采出水回注处理方法及设备。

背景技术：

油气田(油田、气田)采出油气的过程中，会连带着地层的水一起采出，该采出的水量越来越大。一般该采出水需采取回注措施，一是减少排放对地表造成的污染，二是补充地层水量促使地层油气逸出。但是该采出水含油量高，含矿化度高，含悬浮物高，直接回注会造成地层地下水的严重污染(含油水与表层水串流会直接污染地层水)，会堵塞已疏通的油层缝隙从而造成油井油气产量下降，故需对该采出水进行处理，处理完成后才能回注。目前传统的方法仅进行简单絮凝沉淀后直接回注，这给油田产能和油区地下地层环境带来极大隐患。

技术实现要素：

本发明提供了处理油气田采出水回注处理方法及设备，其克服了背景技术中采出水回注处理所存在的不足。

本发明解决其技术问题的所采用的技术方案之一是：

油气田采出水回注处理方法，包含：

步骤(1)，降粘步骤，加热采出水以降低采出水中稠油和沥青质的粘度；

步骤(2)，油水泥分离步骤，降粘后的采出水流入分离塔，分离塔内的电气浮装置产生的微气泡带动稠油和沥青质上升以将其带到水面，水面的稠油和沥青质被微气泡撇入设在分离塔上开口周围的导油槽内以处理回收，含泥的重物沉降至分离塔底层并输排出以待处理，分离出稠油、沥青质及含泥重物的采出水抽排到下一步骤处理；

步骤(3)，电絮凝步骤，步骤(2)输出的采出水送入电絮凝容器，该电絮凝容器内设有第一电极组，第一电极组获得电能，水中电解析出.oh离子，并获得电极离子，既使采出水产生降解氧化反应，又使.oh离子和电极离子化合成絮凝剂，絮凝剂与采出水发生絮凝反应而将采出水中有害物质絮凝成絮，进而沉淀以备处理；

步骤(4)，电催化氧化步骤，产生电催化氧化反应，以产生.oh离子，.oh离子破坏和打断采出水中有害物的大分子结构而使其降解成小分子，小分子有害物降解呈氧化物而实现无害化；

步骤(5)，物化沉淀澄清步骤，步骤(4)输出的采出水内加入絮凝剂和混凝剂中的至少一种，使采出水进一步澄清，以达到回注要求。

一实施例之中：该步骤(2)输出的采出水和流入步骤(1)的采出水进行热交换，以预热流入步骤(1)的采出水。

一实施例之中：还包括：

步骤(6)，污泥浓缩压滤步骤，浓缩步骤(2)、步骤(3)和步骤(5)的沉降、沉淀的污泥，压滤浓缩后污泥。

本发明解决其技术问题的所采用的技术方案之二是：

油气田采出水回注处理设备，包含：

降粘装置，包括加热器和被加热器，该加热器加热被加热器以加热流经或流入被加热器的采出水，以降低采出水中稠油和沥青质的粘度；

油水泥分离装置，包括分离塔、油回收装置和电气浮装置，该油回收装置包括导油槽，该导油槽固设在分离塔上开口周围，该分离塔设有分离进水口、设在分离塔底部的排泥口和分离出水口，该电气浮装置设在分离塔内以能产生微气泡，该分离进水口接通被加热器，使降粘后的采出水通过分离进水口流入分离塔，该电气浮装置产生的微气泡带动采出水中的稠油和沥青质上升至水面，水面的稠油和沥青质被微气泡撇入导油槽内以处理回收，含泥的重物沉降至分离塔底层并输排出以待处理；

电絮凝装置，包括电絮凝容器和设在电絮凝容器内的第一电极组，电絮凝容器接通分离塔的分离出水口，第一电极组获得电能，水中电解析出.oh离子，并获得电极离子，既使采出水产生降解氧化反应，又使.oh离子和电极离子化合成絮凝剂，絮凝剂与采出水发生絮凝反应而将采出水中有害物质絮凝成絮，进而沉淀以备处理；

电催化氧化装置，包括处理容器和设在处理容器内的电催化氧化单元，该处理容器接通电絮凝容器的出口，该电催化氧化单元产生电催化氧化反应，以产生.oh离子，.oh离子破坏和打断采出水中有害物的大分子结构而使其降解成小分子，小分子有害物降解呈氧化物而实现无害化；及

物化沉淀澄清装置，包括澄清容器和加药装置，该澄清容器接通处理容器的出水口，该加药装置连接澄清容器以能往澄清容器中加入絮凝剂和混凝剂中的至少一种，以使采出水物化沉淀实现澄清。

一实施例之中：该降粘装置还包括热交换器，该热交换器具有进管道和出管道；该进管道出口接通被加热器，该采出水自进管道进入降粘装置；该出管道接通分离塔的分离出水口和电絮凝容器的进口。

一实施例之中：该电气浮装置，包括微气泡电性发生装置和助浮空气微泡发生器；

该微气泡电性发生装置包括电源和装于分离塔内且浸没于分离塔内的采出水内的第二电极组，该第二电极组包括第二阳极和第二阴极，该第二阳极和第二阴极通过电路分别电接电源两级，该第二阳极和第二阴极得电能析出气体，该气体上浮成微气泡；

该助浮空气微泡发生器包括气泵、气管和装于分离塔内且浸没于分离塔内的采出水内的出气嘴，该气管接通气泵和出气嘴，通过气泵启动使出气嘴排出气体，该气体上浮成微气泡。

一实施例之中：该电催化氧化单元包括设在处理容器内的第三电极组，该第三电极组包括第三阳极和第三阴极，该第三阳极和第三阴极通过电路分别电接电源两级，该第三阳极表面产生离子.oh、o2，第三阴极表面产生h2、h2o2。

一实施例之中：还包括：

污泥浓缩压滤装置，包括污泥浓缩地和污泥压滤装置；该污泥浓缩地连接油水泥分离装置、电絮凝装置和物化沉淀澄清装置，以浓缩沉降、沉淀的污泥；该污泥压滤装置包括压滤机，该压滤机连接污泥浓缩地，以采用压滤机压滤浓缩污泥成泥饼。

本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：

采出水经三相分离分离出油、沉降物，再经电絮凝、电催化氧化、物化沉淀澄清处理，实现破乳、脱油、去悬浮物、消毒的目的，使水达标后回注，其一，能回收油，环保；其二，采出水达标能实现回注；其三，水处理运行成本低；其四，社会经济意义重大。

先降粘再分离，降低粘度，提高流动性，提高效率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是油气田采出水回注处理设备的结构示意图。

具体实施方式

请查阅图1，油气田采出水回注处理方法，包含：

步骤(1)，降粘步骤，加热采出水以降低采出水中稠油和沥青质的粘度；

步骤(2)，油水泥分离步骤，降粘后的采出水流入分离塔，分离塔内的电气浮装置产生的微气泡带动稠油和沥青质上升以将其带到水面，水面的稠油和沥青质被微气泡撇入设在分离塔上开口周围的导油槽内以处理回收，含泥的重物沉降至分离塔底层并输排出以待处理，分离出稠油、沥青质及含泥重物的采出水抽排到下一步骤处理；

步骤(3)，电絮凝步骤，步骤(2)输出的采出水被送入电絮凝容器，该电絮凝容器内设有第一电极组，第一电极组获得电能，水中电解析出.oh离子，并获得电极离子，既使采出水产生降解氧化反应，又使.oh离子和电极离子化合成絮凝剂，絮凝剂与采出水发生絮凝反应而将采出水中有害物质絮凝成絮，进而沉淀以备处理，絮凝剂如氢氧化铁；

步骤(4)，电催化氧化步骤，产生电催化氧化反应，以产生.oh离子，.oh离子破坏和打断采出水中有害物的大分子结构而使其降解成小分子，小分子有害物降解呈氧化物而实现无害化；

步骤(5)，物化沉淀澄清步骤，步骤(4)输出的采出水内加入絮凝剂和混凝剂中的至少一种，使采出水进一步澄清，以达到回注要求，絮凝剂如氢氧化铁；

步骤(6)，污泥浓缩压滤步骤，浓缩步骤(2)、步骤(3)和步骤(5)的沉降、沉淀的沉降物、沉淀物，如污泥，压滤浓缩后沉降物、沉淀物，如压滤浓缩后污泥成饼泥。

最好，该步骤(2)输出的采出水和流入步骤(1)的采出水进行热交换，以预热流入步骤(1)的采出水，降低步骤(2)输出的采出水的温度，降低能耗，降低成本。

油气田采出水回注处理设备，包含降粘装置10、油水泥分离装置20、电絮凝装置30、电催化氧化装置40、物化沉淀澄清装置50、污泥浓缩压滤装置60和电控系统70。

该降粘装置10，包括加热器和被加热器11，该加热器加热被加热器11以加热流经或流入被加热器11的采出水，以降低采出水中稠油和沥青质的粘度；该被加热器如为输送管道或容器。

该油水泥分离装置20，包括分离塔、油回收装置和电气浮装置，该油回收装置包括导油槽，该导油槽固设在分离塔上开口周围，该分离塔设有分离进水口、设在分离塔底部的排泥口和分离出水口，该电气浮装置设在分离塔内以能产生微气泡，该分离进水口接通被加热器，使降粘后的采出水通过分离进水口流入分离塔，该电气浮装置产生的微气泡带动采出水中的稠油和沥青质上升至水面，水面的稠油和沥青质被微气泡撇入导油槽内以处理回收，含泥的重物沉降至分离塔底层并通过抽泥泵输排出以待处理。

本实施例之中：该导油槽如包括一固接在分离塔塔身周围的环壁和一由环壁外周缘向上延伸的外周壁，该分离塔塔身、环壁、外周壁间构成导油槽，且外周壁上端口位于分离塔的塔身上端口之上。导入导油槽稠油及沥青质所带出的水份由电泵将水抽排到下一工段(电絮凝容器内)待处理。该分离进水口可为设在分离塔塔身的中部，也可为包括进液管，进液管至上往下插入塔身内的采出水内，进液管下端口位于塔身内的采出水的水面之下。根据需要，还可包括通风装置，通风装置设在分离塔顶部以加速气体排出。其中：导油槽接通存油装置，油进入导油槽并流到设在设备外的存油装置(如桶、罐、槽、地管等)。根据需要，该分离塔底部设置成锥形沉降面，以便于沉淀，以便收集沉淀下来的污泥。

该电絮凝装置30，包括电絮凝容器和设在电絮凝容器内的第一电极组，电絮凝容器接通分离塔的分离出水口，第一电极组获得电能，水中电解析出.oh离子，并获得电极离子，既使采出水产生降解氧化反应，又使.oh离子和电极离子化合成絮凝剂，絮凝剂与采出水发生絮凝反应而将采出水中有害物质絮凝成絮，进而沉淀以备处理。

本实施例之中：该电絮凝装置的结构可参照本申请人在先申请的《用于污水处理的电絮凝装置及方法》。该电絮凝装置采用超大比表面积的三维电极，采出水在超大比表面积的三维电极作用下实现大分子及化学物质的降解氧化反应，并使其化学成分及被降解的大分子物质与三维电极物质催化反应形成可被絮凝剂吸附的微粒结构，而被沉淀去除。

该电催化氧化装置40，包括处理容器和设在处理容器内的电催化氧化单元，电催化氧化单元包括设在处理容器内的第三电极组，该第三电极组包括第三阳极和第三阴极，该第三阳极和第三阴极通过电路分别电接电源两级，该第三阳极表面产生离子.oh、o2，第三阴极表面产生h2、h2o2，.oh离子破坏和打断采出水中有害物的大分子结构而使其降解成小分子，小分子有害物降解呈氧化物而实现无害化。该装置40能消除采出水中的细菌达到回注水中的细菌含量要求的指标。

本实施例之中：在第三阳极表面产生氧化性强的.oh离子和大量氧气，在第三阴极表面产生少量的h2o2和大量氢气。氢气的逸出可使处理容器内水体被充分搅拌，水体改善效果佳.氧气则有利于水体含氧量上升。.oh和h2o2具有强氧化性，.oh可以破坏和打断水体中有害物的大分子结构而使其降解成小分子，最终降解呈氧化物而无害(例如h2s分子在.oh的强烈攻击下分子链被破坏，其中硫转化成硫酸盐成分，h与.oh结合转化为水，因而臭气消除)，h2o2在氧化过程中起到作用。其中：有机物在电催化氧化装置中，被设置在设备中的电催化氧化单元产生的离子(.oh)强烈氧化而转成二氧化碳，回归至空气中；臭气(主要成分是硫化氢)因被(.oh)夺去一个氢样子而使分子链被打破因此形不成二硫化氢分子，而使臭气消除。

该物化沉淀澄清装置50，包括澄清容器和加药装置，该澄清容器接通处理容器的出水口，该加药装置固接澄清容器以能往澄清容器中加入絮凝剂和混凝剂中的至少一种，以使采出水物化沉淀实现澄清，该加入絮凝剂和混凝剂中的至少一种也能调节采出水的ph值。

该污泥浓缩压滤装置60，包括污泥浓缩地和污泥压滤装置；该污泥浓缩地连接油水泥分离装置、电絮凝装置和物化沉淀澄清装置，如采用抽泥泵将沉降物、沉淀物抽至污泥浓缩地，该些物在污泥浓缩地静置，实现物水分层，排出上层水即构成浓缩，即，浓缩沉降、沉淀的污泥；该污泥压滤装置包括压滤机，该压滤机连接污泥浓缩地，以采用压滤机压滤浓缩污泥成泥饼。该上层水及压滤机压滤出的压滤水抽至电催化氧化装置40。

本实施例之中：电气浮装置，包括微气泡电性发生装置和助浮空气微泡发生器。

该微气泡电性发生装置包括电源和装于分离塔内且浸没于分离塔内的采出水内的第二电极组，该第二电极组包括第二阳极和第二阴极，该第二阳极和第二阴极通过电路分别电接电源两级，第二阳极和第二阴极之间隔为工作液体(采出水)，以构成电回路，该第二阳极和第二阴极得电能析出气体，该气体上浮成微气泡；该电极组组数可为多组，如多组则多组的电极组的阳极和阴极间隔交错布置，多组的电极组的阳极串联或并联连接，多组的电极组的阴极串联或并联连接。该电极组的电极材料如为石墨、钛基氧化物涂层电极、钛基修饰电极，不溶性陶瓷电极、金刚石膜电极、石墨烯电极、不溶性合金电极和钛电极。该电极材料的选择根据所需气浮的物质和工作液体的情况而定，例如：需要带负电性的微气泡的情况，则以氧气泡为主，则采用析氧电极；需要带正电性的微气泡的情况，则以氢气泡为主，则采用析氢电极。其一，微气泡(以下称气泡)的泡径的大小，以产生气泡的速率相关；电流密度越大，产生气泡的速率越快，则析出气泡的产率越高，气泡与气泡之间相吸引合并的机率越大，形成有效气浮的气泡的粒径(泡径)也就越大，反之越小；所以能通过电极组的电极面积的计算来控制气泡泡径的大小。其二，气泡量与施加在电极组的总电流强度相关，总电流强度越大，则电生的气泡量越大，反之越小；所以能通过调整施加在电极组的总电流强度来控制气泡量的多少。其三，气泡性质是与电极的阴阳极面积分配和电极的材质相关的；通过调整和选用或组合混用来满足电生气泡的性质，如：需带正电性气泡的(比如选矿微粒污水悬浮物去除)，则选用易析氢电极，且析氢电极面积大于另一极面积；需带负电性的氧气泡时(比如纯金属颗粒矿物时)，则选用易析氧电极，且易析氧电极面积大于另一极面积；对于无电性要求的场合，则选用易析气(氢气氧气)电极，而且面积相等或析氢电极大于析氧电极面积，当然析氧面积大于析氢电极面积也一样可产生微气泡只是气泡量会减少而已，既电生气泡的功效偏低而已(该原理是从气泡的数量上计算，氢气泡的数量和体积是氧气泡的数倍)。

该助浮空气微泡发生器包括气泵、气管和装于分离塔内且浸没于分离塔内的才出水内的出气嘴，该气管接通气泵和出气嘴，通过气泵启动使出气嘴排出气体，该气体上浮成微气泡。该出气嘴如包括多个相通且交错布置或并排布置的排气管，排气管两端封闭且开设有多个内外贯穿的出气口，通过出气口排出气体，如喷出。根据需要，可设一组出气嘴，也可设多组出气嘴，如多组则出气嘴可上下布置，或，水平布置。

该进液管的进液口位于微气泡电性发生装置、助浮空气微泡发生器之上，以使进液管进入的液体流经微气泡电性发生装置、助浮空气微泡发生器后从排液口排出，完成一个电气浮工作过程。该微气泡电性发生装置的安装位置可根据工作液体的性质和浮选物颗粒之大小来选定，如分别安装在分离塔底部或中部。该助浮空气微泡发生器的安装位置也可根据工作液体的性质和浮选或气浮去除的悬浮物之颗粒大小来选定，它可以与微气泡电性发生装置混装，也可装在微气泡电性发生装置的上部或下部，其安装位置如按如下选择：需气浮或浮选极微细颗粒时，则微气泡电性发生装置安装在分离塔的底部，助浮空气微泡发生器位于微气泡电性发生装置之上，即电极组和出气嘴上下间隔设置，当发生装置产生的极微细气泡上浮至助浮空气微泡发生器时，被助浮空气微泡发生器排出的助浮气泡挟带迅速上浮至工作液体的表面。需气浮或浮选较粗颗粒，及，工作液体内的悬浮颗粒物时，则助浮空气微泡发生器安装在分离塔之底部，微气泡电性发生装置安装在助浮空气微泡发生器之上，即电极组和出气嘴下上间隔设置，微气泡电性发生装置产生的微气泡裹挟颗粒物后不易沉入底部，能被从底部涌上的助浮空气微泡发生器产生的气泡挟带浮出工作液体表面。根据需要，微气泡电性发生装置的电极组可以是多组，多组可以是部分水平布置，部分上下布置；助浮空气微泡发生器可以包括多个出气嘴，多个出气嘴上下布置或水平布置；也可以是电极组、出气嘴交错布置。根据需要，本实施例的电气浮装置可只有一个，或，多个电气浮装置串联组成大型电气浮机组完成一个电气浮工作过程。

该降粘装置还包括热交换器12，该热交换器具有进管道和出管道；该进管道出口接通被加热器，该采出水自进管道进入降粘装置；该出管道接通分离塔的分离出水口和电絮凝容器的进口。本实施例之中，该热交换器的结构，包括多个热交换单元和一个保温单元，该保温单元连接多个热交换单元以使多个热交换单元相隔开且独立保温，该热交换单元设分进管道和分出管道并使分进管道中的排放流体和分出管道中的加热流体能热交换；每相邻两热交换单元间设第一连通道和第二连通道，该第一连通道连通相邻两热交换单元的分进管道，该第二连通道连通相邻两热交换单元的分出管道，以将该多个热交换单元串联接通，并构成上述的进管道和出管道。该热交换单元中，分进管道中的排放流体流向和分出管道中的加热流体流向相反。该分进管道中的排放流体流量和分出管道中的加热流体流量相等。该保温单元能为第一连通道和第二连通道保温。该热交换单元还设热交换介质，通过热交换介质使分进管道中的排放流体和分出管道中的加热流体热交换。采用热交换器回收利用排出水的热能，以提升进入降粘装置的污水温度，降低进入电絮凝容器的采出水的温度，节约用于提升该装置的采出水的温度的电能或热能。

该电控系统控制连接加热器、油水泥分离装置、电絮凝装置、电催化氧化装置、物化沉淀澄清装置、污泥浓缩压滤装置。

以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。