一种油田回注水的深度处理工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种油田回注水深度处理系统。
【背景技术】
[0002]在油田开采过程中，特别是在油田开采的中后期，油层压力随着开采时间的延长是逐渐下降的，当油层的压力下降到低于油气的饱和压力之后，溶解在油中的天然气在油层内就会大量的游离出来，油井产量明显下降，油气比上升，地下原油性质发生变化，导致粘度增加和流动困难，使得大量的脱气原油(又称死油)残留在地层中开采不出来，降低油田的开采效率。为了保持油层压力，延长油井的自喷期，目前采用的主要方法是向地层中注入水，以补充己采出的原油在油层中所占的空隙体积，使得油层压力保持稳定或者上升，达到油井高产稳产、提高最终采收率的目的。现有我国的各油田大多采用注水采油开发方式，而且为了提高后续开采效率，在油田处于旺盛期就开始注水。但是在注水采油过程中，注入地下补充地层压力的水和原油一起产出，经过油水分离后，产生大量的油田废水。目前我国大部分油田己进入石油开采的中期和后期阶段，采出液中含水量为70-80%，有的油田甚至高达90%，而且随着开采时间的增加，含水量不断的增加，因此在我国油田所产生的废水量非常巨大。如果把如此大量的采出水直接外排，将造成非常严重的环境污染问题，同时又浪费了宝贵的水资源。如果把含油废水处理后，重新回注地层，以补充地层的压力，不仅可以避免环境污染，而且节约大量的水资源。对含油废水进行处理并回注是油田实现可持续开发和提高油田经济效益节约成本的一个重要途径。由于采油废水成份复杂，如果直接回注地层用于进一步的石油开采，不仅对采油设备和系统造成严重的危害，还会破坏地下地层。原油废水在未经处理之前，水中悬浮物(机杂)、含油量与抽取的地下水相比要高得多，这会直接或间接地引起注水井和地下油层的堵塞。
[0003]原油开采行业一直属于废水消耗和排放大户，节能减排是一大发展趋势。可是，对于油田回注水国内外尚无成熟的深度处理工艺，因此本专利提出了油田回注水的深度处理的系统工艺，实现了采油废水的绿色处理，降低了吨采原油的废水排放量。因此，加大对油田回注水深度处理的研究力度，制定具有针对性的处理方案，探索进一步油田回注水的深度治理工艺，对实现采油企业的可持续发展和节能减排具有重要意义。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是根据油田回注水排放的水质水量情况，克服现有技术存在的缺点，提供一种油田回注水经济、高效的废水深度处理工艺。
[0005]本发明采用的方法是通过以下技术方案实现的:
一种油田回注水的深度处理工艺系统，其特征在于，包括一级进水栗，过滤器进水口、多介质过滤器、布水器、陶粒填料区、活性炭填料区、过滤器出水口、反冲洗栗、反冲洗进水口、反冲洗出水口、中间水池、二级进水栗、催化塔进水口、臭氧催化塔、高岭土臭氧催化剂、臭氧发生器、臭氧管道及进气口、臭氧扩散器、臭氧淬灭器及出气口、催化塔出水口、排水栗Ο
[0006]包括以下步骤:
(1)过滤区:待处理的油田回注水从管道通过一级进水栗从过滤器进水口进入多介质过滤器，过滤器中的布水器孔径为25?75 _，然后经过陶粒填料区和活性炭填料区；陶粒填料区和活性炭填料区的体积比为1: (5?8);经过两个填料区后，通过过滤器出水口进入中间水池；油田回注水在多介质过滤器中的停留时间为40?120 min，多介质过滤器发反冲洗周期为8?24 h ;反冲洗时清水从反冲洗栗进入过滤器反冲洗进水口从反冲洗水出水口流出，整个反冲洗时间为5?10 min ;
(2 )臭氧催化塔:中间水池中的废水通过二级进水栗从臭氧催化塔上部的进水口进入，催化塔内部装填高岭土负载臭氧催化剂填料；臭氧发生器的气源为纯氧，产生的臭氧通过臭氧管道及进气口从催化塔底部进入，由臭氧扩散器扩散至整个催化反应塔，最后没有被利用的臭氧由臭氧淬灭器消除，然后通过出气口排空；油田回注水在催化塔中的停留时间为20?60min，催化剂的填装密度为100?300 g/L,催化剂体积占整个催化塔体积的50?75% ;经过催化塔催化氧化后，油田回注水通过排水栗达标。
[0007]所述陶粒填料粒径为2?10 mm，气孔率为40?65%，密度为300?500 kg/m3,抗压强度彡1.5MPa。
[0008]所述的活性炭填料粒径为50?120目，比表面积是2400?3600 m2/g，表面密度是 350 ?600 kg/m3。
[0009]所述的高岭土负载臭氧催化剂填料，其特征包括改性娃藻土的制备:
(1)筛选:选取粒径5?25mm，均匀度是85%?98%的高岭土 ；
(2)清洗:选取相应粒径的高岭土用体积百分数为2?5%硫酸溶液清洗5次，再用蒸馏水清洗5次，然后在105?120°C鼓风干燥箱中干燥3?5h，冷却后备用；
(3)浸渍:配制质量浓度为5?10%硝酸镍溶液、3?8%硝酸锰溶液和1?4%硝酸铈铵溶液，都以金属元素质量计算，然后这三种溶液以体积比1:1:1配制成混合溶液，在混合溶液中加入作为分散剂2?5 mg/L的盐酸羟胺，形成浸渍溶液。将高岭土泡在浸渍溶液中，在35?45°C的恒温震荡箱中以120?160rmp速度震荡5?10h ;然后将高岭土取出，在室温下自然风干；
(4)高温烧结:将高岭土放在105?120°C鼓风加热箱中干燥2?5h，再放入以氮气作为保护气体的高温炉中，先以15-20°C /min升温至200?300°C，恒温焙烧2?3h，然后继续以30-45°C /min升温至600°C，恒温焙烧3?5 h，然后自然冷却；将冷却的高岭土放在体积百分数为50?75%的硝酸溶液中浸泡1?3 h，然后在105?120°C鼓风加热箱中干燥2?5 h，自然冷却，制备得到高岭土催化剂。
[0010]所述的制备得到高岭土负载臭氧催化剂中金属氧化物负载量率在8?20%，孔隙率为80?90%，比表面积为50?65 m2/g。
[0011]本发明根据油田回注水排放的水质水量情况，提出了采油废水深度处理技术方案，开发出经济、高效的废水深度处理工艺，系统解决了油田回注水有机污染物超标的问题，提升采油废水中有机物的去除效率，降低吨采原油的废水排放量，并实现采油废水达标回注。本发明提出的采油废水深度处理工艺以节能减排和循环利用为主要任务，，用本发明的油田回注水深度处理工艺，处理效果稳定，生产运行成本低，操作运行简便，自动化程度高，可减少环境污染，积极应对日益严格的环境保护法规。本发明专利提出了采油废水深度处理的系统技术方案，不仅经济和环保双重效果，而且具有良好的社会效益和环境效益。
【具体实施方式】
[0012]下面对本发明的实施例作详细说明:本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0013]实施例1:
对新疆某采矿区的采油废水进行处理，处理前采油废水的水质为:含油量是55 mg/L,悬浮物是45 mg/L。处理过程如下:废水依次通过一级进水栗，过滤器进水口、多介质过滤器、布水器、陶粒填料区、活性炭填料区、过滤器出水口、反冲洗栗、反冲洗进水口、反冲洗出水口、中间水池、二级进水栗、催化塔进水口、臭氧催化塔、高岭土臭氧催化剂、臭氧发生器、臭氧管道及进气口、臭氧扩散器、臭氧淬灭器及出气口、催化塔出水口、排水栗。
[0014]主要处理步骤分为:
(1)过滤区:待处理的油田回注水从管道通过一级进水栗从过滤器进水口进入多介质过滤器，过滤器中的布水器孔径为50 _，然后经过陶粒填料区和活性炭填料区。陶粒填料区和活性炭填料区的体积比为1:5。经过两个填料区后，通过过滤器出水口进入中间水池。油田回注水在多介质过滤器中的停留时间为60 min，多介质过滤器发反冲洗周期为12 h。反冲洗时清水从反冲洗栗进入过滤器反冲洗进水口从反冲洗水出水口流出，整个反冲洗时间为10 min。陶粒填料区的主要功能是去除油田回注水中大的颗粒物质和防止上层滤料的流失。
[0015](2)臭氧催化塔:经过两个填料区后，油田回注水中的悬浮物及杂质被有效的去除，然后通过过滤器出水口进入中间水池。中间水池中的废水通过二级进水栗从臭氧催化塔上部的进水口进入，催化塔内部装填高岭土负载臭氧催化剂填料。臭氧发生器的气源为纯氧，产生的臭氧通过臭氧管道及进气口从催化塔底部进入，由臭氧扩散器扩散至整个催化反应塔，最后没有被利用的臭氧由臭氧淬灭器消除，然后通过出气口排空。油田回注水在催化塔中的停留时间为30 min,催化剂的填装密度为200 g/L,催化剂体积占整个催化塔体积的75%。经过催化塔催化氧化后，油田回注水通过排水栗达标。所用的陶粒填料粒径为6 mm，气孔率为55%，密度为350 kg/m3，抗压强度彡1.5 MPa。所用的活性炭填料粒径为80目，比表面积是3000 m2/g，表面密度是400 kg/m3。
[0016]所用的高岭土负载臭氧催化剂填料，其特征包括改性娃藻土的制备:
(1)筛选:选取粒径15mm,均匀度是95%的高岭土 ；
(2)清洗:选取相应粒径的高岭土用体积百分数为4%硫酸溶液清洗5次，再用蒸馏水清洗5次，然后在105°C鼓风干燥箱中烘干4h，冷却后备用；
(3)浸渍:配制质量浓度为5%硝酸镍溶液、6%硝酸锰溶液和3%硝酸铈铵溶液(都以金属元素质量计算)，然