[发明专利]基于特种膜的油田废水处理工艺

说明书

技术领域

本发明涉及污废处理技术领域，具体地讲，涉及的是一种基于特种膜的油田废水处理工艺。

背景技术

油田废水通常有油田采出水、压裂返排液、钻井废水、矿区雨水和生活污水等。

从地层中随原油一起开采出来的液体（采出液），既含有原油又含有污水，而经原油脱水分离出来的水称为“油田采出水”，是油田开发和生产中最主要的废水。主要是来自原油脱水站，及联合站内各种原油储罐的罐底水、将含盐量较高的原油用其他清水洗盐后的污水等。

由于原油产地地质条件、原油性质、注水性质以及原油集输和初加工的整个工艺不尽相同，我国部分油田采出水污水水质有较大的差异，但从总体上看，油田采出水都具有以下共同特点：含油量高，一般在1000mg/L以上，其回注堵塞地层，外排造成污染；悬浮物含量高，颗粒细小，沉降缓慢，容易造成地层堵塞；矿化度高，一般在1000mg/L以上，最高可达14×104mg/L，会加速腐蚀，给废水生化处理造成困难；含有Ca²⁺、Mg²⁺、HCO²⁺、Ba²⁺、Cr²⁺等结垢离子，容易在管道、容器中结垢；含有原油和采油过程中的各种化学药剂、有机物，COD高，会利于微生物繁殖，造成腐蚀和堵塞；常见有铁细菌、腐生菌、硫酸盐还原菌等微生物，容易腐蚀管线，堵塞地层；污水中溶解有O₂、H₂S、CO₂等多种气体，易导致管线结垢，加剧金属设备的腐蚀。

压裂是油气井增产的主要措施之一，为各油田普遍采用。常规压裂施工所采用的压裂液体系，以水基压裂液为主。压裂返排液是在增产作业返排的过程中产生的，其中不仅有原油、压入的聚合有机物、陶粒砂（或石英砂）、还含有地层中的渗入水、渗入的岩屑、地层中的各种腐生菌尤其是危害明显的SRB菌。压裂液废水有以下特点：成分复杂，主要成份是高浓度胍胶/冻胶、高分子聚合物以及油类，其次是SRB硫酸盐还原菌、硫化物和总铁等，总铁、总硫含量都在20mg /L 左右，COD浓度高，一般从数千到上万mg/L不等，废液中石油类含量在10～1000mg/L之间；粘度大、乳化程度高，返排液的黏度一般是水的3～10倍,其中放喷液体的粘度很高，平均为10~20mpa.s，在其处理过程中，所投加的化学药剂在压裂返排液中很难扩散，传质作用缓慢，造成反应体系时间很长，处理效果差，若压裂所用为复合型压裂液，乳化更严重，放出的返排液乌黑、黏稠，静沉出水困难；悬浮物含量高达几千mg/L，由于压裂返排液组分的复杂性及其性质的独特性决定了其处理难度更大，给油气田生产和环境带来很大影响；水质水量变化，排放不连续，每口井排放量在100～200m³之间。

在石油、天然气开采钻探过程中，相对于废渣、废气和噪声污染，产生的钻井废液(包括废钻井液和钻井废水)同样是主要的污染源。钻井废水包括钻井废液及钻井过程产生的污水。主要有以下特点：污染物成分复杂，主要包括钻屑、石油、粘度控制剂(如粘土)、加重剂、粘土稳定剂、腐蚀剂、防腐剂、杀菌剂、润滑剂、地层亲和剂、消泡剂、重金属等；污染负荷高，COD高达几万，色度深，悬浮物含量高，并含有多种重金属，若不经处理直接排放，将对环境造成污染；水质、水量不稳定，由于钻井作业的临时性、分散性、流动性特点，使很多处理工艺受到限制，钻井废液处理难度很大；废液数量较多，如：四川地区平均每口井有300～400 m³。

由上述可知，无论是采出水、压裂液，还是钻井废水，成分均较为复杂，主要包含石油类、悬浮物、胶体、有机物及盐类等，共性特点如下：①石油类物质种类多、含量高，含油量一般为1000mg/L左右，少部分油田污水含油量高达3000-5000mg/L，污水中含油的存在形式可分为悬浮状、分散状、乳化状和溶解状四种形态；SS含量高，悬浮颗粒微小，粒径一般为1～100μm，废水总SS为300～5000mg／L；有机物含量较高，一般油田废水COD基本在800~6000 mg／L（钻井及压裂液可能好几万），废水中可能存在一定量环状芳烃类衍生物及聚合物，性质稳定，不易被氧化去除；矿化度高，无机盐种类多，含多种盐类，采出水高达几万甚至十几万毫克/升，大量的结垢盐分容易造成管线结垢。

现有技术中，气田废水治理工艺主要有回注、处理达标外排及资源化回用三种。

一、回注工艺