CN107032557A - 一种改性粘土辅助微生物处理高结垢油气田采出水的方法 - Google Patents

一种改性粘土辅助微生物处理高结垢油气田采出水的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种改性粘土辅助微生物处理高结垢油气田采出水的方法，将高结垢油田采出水与一定浓度的改性粘土在混合池中预先混合一定时间后，高结垢采出水中的硫酸钙、碳酸钙等垢类物质在改性粘土表面多糖类物质或蛋白质的吸附作用下，沉积于改性粘土表面；尔后混合池中的出水导入微生物反应池中，利用微生物对水中有机物的降解作用进行污水的处理；微生物反应池出水经过过滤，回注油层；该方法有效的促进了垢在改性粘土颗粒表面沉积，进而减少垢在微生物表面沉积，保证了微生物法处理高结垢采油污水工艺的稳定运行，促进了微生物对采油污水的高效降解，对于解决高结垢采油污水垢的去除以及消除垢在微生物表面沉积而影响微生物法处理高结垢采油污水处理效率提供技术支撑和可行方案。

Description

一种改性粘土辅助微生物处理高结垢油气田采出水的方法
技术领域
本发明属于油气田采出水处理与回用技术领域，具体涉及一种改性粘土辅助微生物处理高结垢油气田采出水的方法。
背景技术
目前，我国油气田开发多已进入到注水开发阶段，生产井中的采出液含水率高达80％以上，而油田生产有需要大量的水作为注入水，处理后的采出水是最佳的注入水水源。通常，油田采出水含盐量高(大部分在20000-120000mg/L之间，有的甚至高达290000mg/L)、Ca2+及SO4 2-离子含量高，加之污水中常含有一定量的HCO3 -、CO3 2-，因此污水结垢属于普遍现象，有的甚至为强结垢水。
采出水处理目前有：物理法、化学法、物理化学法、微生物处理法等，其中微生物处理技术具有条件温和、降解污水中有机物能力强、出水水质稳定的特征，因此，该方法成为采油污水处理极具优势的方法之一。在微生物处理技术中，获得优势降解菌并提高其降解性能是该技术的关键。经过多年的努力，已经形成了活性污泥法、生物膜法和稳定塘法等多种处理方法与工艺，其中以活性污泥法应用较多。
尽管生物方法处理采油污水在技术上是可行的，但涉及微生物处理采油污水也存在许多问题。如配伍性较差的多层采油污水混合后会因离子间的反应而结垢，污水结垢会影响微生物与外界的物质能量交换，并使生物处理***内的微生物受到抑制，造成微生物污水处理工艺处理效率下降甚至瘫痪。
因此，在微生物处理采油污水的过程中需解决因采油污水的高结垢使得垢在微生物表面沉积而导致微生物处理工艺稳定性变差，甚至瘫痪的不足等问题，以免影响微生物对污水中有机物的高效降解。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种改性粘土辅助微生物处理高结垢油气田采出水的方法，在微生物处理前段加入改性粘土除垢工艺环节，可促进垢在改性粘土颗粒表面沉积，进而减少垢在微生物表面沉积，保证了微生物法处理高结垢采油污水工艺的稳定运行，促进了微生物对采油污水的高效降解，该方法简单易行，且成本较低，二次污染少。
为实现上述目的，本发明公开了以下技术方案：一种改性粘土辅助微生物处理高结垢油气田采出水的方法，该方法包括以下步骤：
步骤一：将油水分离装置分离出的油气田高结垢采出水泵送至混合池中，将改性粘土添加至混合池中与高结垢采出水预先混合，形成混合液a；
步骤二：将混合液a充分混合后，高结垢采出水中的垢类物质在改性粘土表面改性物中极性基团的吸附作用下，沉积于改性粘土表面，形成混合液b；
步骤三：将混合液b导入微生物反应池中，利用微生物对混合液b中的有机物进行降解处理后形成混合液c；
步骤四：将混合液c经过滤器过滤，滤后水回注地层，继续作为油田注入水使用。
步骤一中还向混合池中加入有pH值调节剂、絮凝剂和助凝剂；pH值调节剂用于调节混合液a的pH值在6～8；pH值调节剂为氢氧化钠或氢氧化钠与氧化钙按照质量比例2:1制备的复合物，絮凝剂为PAC，助凝剂为PAM。
步骤一中加入的改性粘土的用于控制步骤二中每升混合液b中的结垢量不高于50mg。
所述步骤一中的改性粘土颗粒细度高于100目，含水量低于5％，在1L高结垢采出水中加入50mg～100mg改性粘土。
所述步骤二中混合液a的混合时间至少为20min。
所述步骤三中的微生物反应池为好氧反应池。
所述步骤四中的过滤器采用膜过滤器，或石英砂过滤器加膜过滤器，或石英砂过滤器加核桃壳过滤器加改性纤维球过滤器。
所述步骤一中的改性粘土为经过质量浓度10％浓硫酸酸化处理后的蒙脱土，在干燥、粉碎至100目以上后，与多糖类物质或蛋白质溶液在室温下混合至吸附饱和后，经过滤、干燥、粉碎制得。
所述多糖类物质为壳聚糖及含有羟基或氨基类多糖衍生物，所述蛋白质为糖蛋白及含有羟基或氨基类蛋白质衍生物，所述多糖类物质或蛋白质以插层和表面吸附两种方式负载在蒙脱土表面。
所述多糖类物质或蛋白质在蒙脱土表面的负载量为：1g蒙脱土表面负载50mg～247mg多糖类物质或蛋白质。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
本发明在利用微生物对油气田含油采出水中有机物进行降解处理，处理彻底，成本低，二次污染少等优点的基础上，在微生物处理前段加入改性粘土除垢工艺环节，可促进垢在改性粘土颗粒表面沉积，进而，保证了微生物法处理高结垢采油污水工艺的减少垢在微生物表面沉积稳定运行，促进了微生物对采油污水的高效降解，进而避免了由于垢在微生物表面沉积导致微生物降解速率下降，甚至瘫痪等情况，处理工艺简单易行，成本较低，且二次污染少。
多糖及蛋白质改性粘土吸附除垢技术与微生物处理高结垢采油污水处理工艺相结合的发明对于解决高结垢采油污水垢的去除以及消除垢在微生物表面沉积而影响微生物法处理高结垢采油污水处理效率提供技术支撑和可行方案，且多糖类物质及蛋白质作为吸附剂负载于蒙脱土表面与插层中，使得该改性粘土的结构更加稳定，对采油污水中的垢具有快速、彻底的吸附效果，从而在一定程度上优化了除垢工艺环节，提高整个处理工艺进程。
微生物反应池采用好氧反应池，为微生物的降解过程提供良好的有氧环境，可有效促进微生物对采油污水中有机物的降解效率。
本发明还通过加入絮凝剂和助凝剂，用于吸附采出水中的悬浮物，形成絮体沉降于底层，预先除去采出水中的悬浮物，使改性粘土对垢的吸附不受水体中悬浮物的影响，并通过加入pH调节剂将混合液调节至中性环境，有益于混合液中结构的吸附；而且，在中性环境下，微生物对采出水中有机类有害物质的降解效果更加明显。
本发明中对经改性粘土吸附及微生物处理后的油气田采出水进行过滤，过滤器采用膜过滤器，或者石英砂过滤器+膜过滤器，或者石英砂过滤器+核桃壳过滤器+改性纤维球过滤器，这三种过滤器均可实现处理后采出污水的彻底、快速的高效过滤效果，进一步优化处理工艺，为后期上清液作为回注水注入地层，提供良好的水质环境。
附图说明
图1为本发明处理油气田高结垢采油污水的工艺流程。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。
本发明中，改性粘土辅助微生物处理高结垢油气田采出水的基本原理为：通过改性粘土中负载在蒙脱土上的含有羟基、氨基类极性基团的多糖或蛋白质及其衍生物对高结垢采出水中的硫酸钙、碳酸钙等垢类物质吸附作用下，使其沉积于改性粘土表面，进而减少垢在微生物表面沉积，促进了微生物对采油污水的高效降解，避免了由于垢在微生物表面沉积导致微生物降解速率下降，甚至瘫痪等情况，处理工艺简单易行，成本较低，且二次污染少。
如图1所示，本发明公开了一种改性粘土辅助微生物处理高结垢油气田采出水的方法，该方法包括以下几个步骤：
1)添加改性粘土：从油水分离装置分离出的油气田高结垢采出水泵送至混合池中，将一定量的改性粘土添加至混合池中与高结垢采出水预先混合，形成混合液a；改性粘土的加入量以控制中每升混合液中的结垢量不高于50mg为标准；
2)混合沉淀预处理：将混合液a充分混合后(混合时间至少为20min)，高结垢采出水中的硫酸钙、碳酸钙等垢类物质在改性粘土表面改性物中极性基团的吸附作用下，沉积于改性粘土表面，形成混合液b；
3)将混合池中的混合液b导入微生物反应池中，利用微生物对水中有机物的降解作用进行污水的处理，形成混合液c，本步骤中的微生物反应池优选好氧反应池；
4)对步骤三中经微生物处理后的混合液c经过滤器过滤，滤后水回注地层，继续作为油田注入水使用；本步骤中的过滤器采用膜过滤器，或石英砂过滤器加膜过滤器，或石英砂过滤器加核桃壳过滤器加改性纤维球过滤器。
本发明的处理过程中用到的改性粘土颗粒细度高于100目，含水量低于5％，制备方法为经过质量浓度10％浓硫酸酸化处理后的蒙脱土，在干燥、粉碎至100目以上后，与多糖类物质或蛋白质溶液在室温下混合至吸附饱和后，经过滤、干燥、粉碎制得；优选的，多糖类物质为壳聚糖及含有羟基或氨基类多糖衍生物，蛋白质为糖蛋白及含有羟基或氨基类蛋白质衍生物，多糖类物质或蛋白质以插层和表面吸附两种方式负载在蒙脱土表面，且多糖类物质或蛋白质在蒙脱土表面的负载量为：1g蒙脱土表面负载50mg～247mg多糖类物质或蛋白质。
以下列举三个采用本发明处理方法处理来自不同油田采油厂的高结垢采油污水的实施例。
实施例1：
延长油田吴起采油厂石百万联合站含油污水处理工艺流程为来水--自然除油--气浮--生化池--过滤--出水，生化池进口污水结垢量为180-260mg/L，含油量为10-15mg/L，悬浮物含量为5-10mg/L，运行正常时，生化池出口结垢量为30-50mg/L，含油量为≤1mg/L，悬浮物含量5-10mg/L，经过滤后出水达到回注水水质要求。但是，三个月运行时间，垢在生化池微生物颗粒表面沉积导致微生物处理***崩溃，且过滤***滤料结垢严重，垢型以碳酸钙为主。经测定，生化池出口结垢量为60-100mg/L，含油量为15-25mg/L，悬浮物含量12-20mg/L。
在气浮池前加入改性粘土+混合沉淀预处理，预处理药剂为壳聚糖改性粘土、pH值调节剂(氢氧化钠)、絮凝剂(PAC)、助凝剂(PAM)，加药量分别为50mg/L，80mg/L，40mg/L，0.5mg/L，加药次序依次为壳聚糖改性粘土、pH值调节剂(氢氧化钠)、絮凝剂(PAC)、助凝剂(PAM)，预处理后生化池进口结垢量变为15-25mg/L，生化池微生物表面未发现结垢物质，过滤器表面也未发现结垢物质，1年时间该污水处理***运行稳定。
实施例2：
延长油田杏子川长2层系采出水，钙离子含量为硫酸根离子含量 长6层系采出水钙离子含量为硫酸根离子含量长2层系采出水与长6层系采出水按9︰1混合，72h结垢量为4478.25mg/L。应用假单胞菌处理该混合水样，原油加入量4％，菌种加入量2％，搅拌速度200r/min，温度37℃，pH值为7.5，降解时间7天，由于垢在假单胞菌表面聚结、沉积，导致假单胞菌与外界物质与能量交换途径受阻，原油降解率由空白(模拟水：将长2、长6层水中钙离子换成同种含量的钠离子，其余离子含量不变)53.45％下降为17.52％。混合结垢水经过改性粘土预处理，预处理药剂分别为壳聚糖改性粘土、pH值调节剂(氢氧化钠)、絮凝剂(PAC)、助凝剂(PAM)，加药量分别为100mg/L，30mg/L，50mg/L，1mg/L，加药次序依次为壳聚糖改性粘土、pH值调节剂(氢氧化钠)、絮凝剂(PAC)、助凝剂(PAM)，预处理后混合水72h结垢量为45mg/L，应用假单胞菌处理该混合水样，在同等条件下，原油降解率为60.78％。
案例3：
延长油田杏子川长2层系采出水钙离子含量为硫酸根离子含量 长6层系采出水钙离子含量为硫酸根离子含量长2层系采出水与长6层系采出水按9︰1至1︰9比例混合，72h结垢量为275mg/L至4478.25mg/L之间。用假单胞菌处理该混合水样，原油加入量4％，菌种加入量2％，搅拌速度200r/min，温度37℃，pH值为7.5，降解时间7天，原油降解率为15.75至22.86之间。不同比例混合结垢水经过改性粘土预处理，预处理药剂分别为壳聚糖改性粘土、pH值调节剂(氢氧化钠与氧化钙按照质量比例2:1制备的复合物)、絮凝剂(PAC)、助凝剂(PAM)，加药量分别为80mg/L，30mg/L，50mg/L，1mg/L，加药次序依次为壳聚糖改性粘土、pH值调节剂(氢氧化钠)、絮凝剂(PAC)、助凝剂(PAM)，预处理后混合水72h结垢量为30mg/L，应用假单胞菌处理该混合水样，在同等条件下，原油降解率为67.34％。
从实施例中看出，改性黏土的加入使得生化池中的结垢量明显降低，一定程度上防止了垢在微生物表面的沉积，进而促进了微生物对采出水中原油的降解率，降解率从20％左右提高到将近70％，效果明显。

Claims (10)

1.一种改性粘土辅助微生物处理高结垢油气田采出水的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一：将油水分离装置分离出的油气田高结垢采出水泵送至混合池中，将改性粘土添加至混合池中与高结垢采出水预先混合，形成混合液a；
步骤二：将混合液a充分混合后，高结垢采出水中的垢类物质在改性粘土表面改性物中极性基团的吸附作用下，沉积于改性粘土表面，形成混合液b；
步骤三：将混合液b导入微生物反应池中，利用微生物对混合液b中的有机物进行降解处理后形成混合液c；
步骤四：将混合液c经过滤器过滤，滤后水回注地层，继续作为油田注入水使用。
2.根据权利要求1所述的一种改性粘土辅助微生物处理高结垢油气田采出水的方法，其特征在于，步骤一中还向混合池中加入有pH值调节剂、絮凝剂和助凝剂；pH值调节剂用于调节混合液a的pH值在6～8；pH值调节剂为氢氧化钠或氢氧化钠与氧化钙按照质量比例2:1制备的复合物，絮凝剂为PAC，助凝剂为PAM。
3.根据权利要求1所述的一种改性粘土辅助微生物处理高结垢油气田采出水的方法，其特征在于，步骤一中加入的改性粘土的用于控制步骤二中每升混合液b中的结垢量不高于50mg。
4.根据权利要求1所述的一种改性粘土辅助微生物处理高结垢油气田采出水的方法，其特征在于，所述步骤一中的改性粘土颗粒细度高于100目，含水量低于5％，在1L高结垢采出水中加入50mg～100mg改性粘土。
5.根据权利要求1所述的一种改性粘土辅助微生物处理高结垢油气田采出水的方法，其特征在于，所述步骤二中混合液a的混合时间至少为20min。
6.根据权利要求1所述的一种改性粘土辅助微生物处理高结垢油气田采出水的方法，其特征在于，所述步骤三中的微生物反应池为好氧反应池。
7.根据权利要求1所述的一种改性粘土辅助微生物处理高结垢油气田采出水的方法，其特征在于，所述步骤四中的过滤器采用膜过滤器，或石英砂过滤器加膜过滤器，或石英砂过滤器加核桃壳过滤器加改性纤维球过滤器。
8.根据权利要求1所述的一种改性粘土辅助微生物处理高结垢油气田采出水的方法，其特征在于，所述步骤一中的改性粘土为经过质量浓度10％浓硫酸酸化处理后的蒙脱土，在干燥、粉碎至100目以上后，与多糖类物质或蛋白质溶液在室温下混合至吸附饱和后，经过滤、干燥、粉碎制得。
9.根据权利要求8所述的一种改性粘土辅助微生物处理高结垢油气田采出水的方法，其特征在于，所述多糖类物质为壳聚糖及含有羟基或氨基类多糖衍生物，所述蛋白质为糖蛋白及含有羟基或氨基类蛋白质衍生物，所述多糖类物质或蛋白质以插层和表面吸附两种方式负载在蒙脱土表面。
10.根据权利要求9所述的一种改性粘土辅助微生物处理高结垢油气田采出水的方法，其特征在于，所述多糖类物质或蛋白质在蒙脱土表面的负载量为：1g蒙脱土表面负载50mg～247mg多糖类物质或蛋白质。
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