油田三次采油污水处理技术及回注问题研究

【摘要】： 近年来,随着聚合物驱油等三次采油新技术在大庆油田的推广应用,油田采出污水性质发生较大变化,粘度增加、乳化程度增强、悬浮颗粒变细,处理水质变差,影响了油田的开发效果。而且,随着我国石油需求量的逐年增加,为保证国家石油战略安全,更多的“三低”油藏(低产量、低渗透、低丰度)被开发动用,对注水水质又提出了更高的要求。适应油田开发形势,研究新型高效油田三次采油污水净化回用技术,改善注水水质,已成为一个紧迫的课题。本文从除油、过滤、精细过滤三个工艺环节入手,在理论及应用方面开展了研究工作。 在高效除油技术方面,开展了气携液-液旋流分离机理及应用实验研究。首先,对气携旋流场中分散相粒子的受力及运动进行了理论分析,证明了气泡与油滴形成的聚合体,更易于向轴心运动;其次,应用CFD方法,研究了油-气-水三相流场的速度分布、压力分布、湍动能及其耗散率分布特性,对不同注气方式的流场特性及分离效果进行了数值模拟;第三,开展了气携液-液旋流分离特性室内研究,优化了旋流器的主要结构参数,对四种注气方式的分离效率进行了对比,确定了合理的注气方式和操作参数;最后,在油田现场开展了处理聚驱采出污水工艺试验,确定了工艺运行参数,评价了处理效果。研究结果表明,气携式液-液水力旋流器可以发挥旋流与气浮的协同效应,与传统的两级沉降除油工艺相比,除油效率高,停留时间短,具有较好的推广应用前景。 在过滤技术方面,针对亲油性滤料存在的再生性差、易污染等问题,开展了亲水性纤维球过滤三元复合驱采出污水研究。首先,应用表面改性方法,将疏水性纤维球改性为亲水性纤维球,并在室内对其表面特性进行了测定;然后,设计了亲水性纤维球过滤罐,开展了现场试验研究,确定了工艺参数。与常规过滤罐相比,亲水性纤维球过滤罐具有滤料再生性好、高效率、高负荷的优点。 在精细过滤技术方面,开展了聚驱采出水超滤膜深度处理技术研究。采用PVDF管式超滤膜进行了试验,对操作压差、膜面流速、浓缩倍数、清洗周期等操作参数进行了优化,预测了膜的使用寿命。通过对超滤膜表面污染物的检测分析,阐明了超滤膜的污染机理。实验表明,超滤膜处理聚驱二次过滤后污水,出水水质稳定,基本达到“511”水质标准,在聚驱采出污水深度处理领域有良好的应用前景。 此外,还开展了岩心驱替实验。结果表明,普通聚驱采出污水,由于聚合物浓度高,会对特低渗透层造成较强伤害。因此,为了保护油层、降低注入压力、改善开发效果,应严格控制特低渗透层注入水中的聚合物含量。 本文在油田三次采油污水处理技术方面,进行了系统地研究与探索,对改善油田注水水质,提高开发效果,具有积极的促进作用。 【关键词】：三次采油污水 净化回用 气携旋流 纤维球 超滤 岩心驱替
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：X741
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第1章 绪论11-34
• 1.1 油田采出污水的来源及主要成份11-12
• 1.2 油田采出污水处理工艺现状12-21
• 1.3 油田采出污水处理技术的发展趋势21-30
• 1.4 本论文的研究目的意义及主要工作30-34
• 第2章 气携旋流液滴受力与运动分析34-42
• 2.1 分散相受力分析34-37
• 2.1.1 径向受力分析35-36
• 2.1.2 轴向受力分析36-37
• 2.2 分散相运动速度分析37-39
• 2.3 气携旋流场受力与运动分析39-40
• 2.4 本章小结40-42
• 第3章 气携旋流场CFD数值模拟42-64
• 3.1 研究目的42
• 3.2 常用的CFD数学模型42-44
• 3.2.1 多相流模型42-44
• 3.2.2 湍流模型44
• 3.3 油-气-水三相流体旋流场数值模拟44-63
• 3.3.1 计算模型44-47
• 3.3.2 网格划分47
• 3.3.3 典型工况、边界条件、初始条件47-48
• 3.3.4 油-水两相数值模拟结果及分析48-56
• 3.3.5 气携旋流场的数值模拟结果及分析56-63
• 3.4 本章小结63-64
• 第4章 气携旋流分离特性研究64-84
• 4.1 实验条件64-66
• 4.2 实验方案66-67
• 4.3 不注气条件下，锥角优化实验67-69
• 4.4 注气条件下，分离特性实验69-82
• 4.4.1 非均匀注气时的分离特性69-75
• 4.4.2 均匀注气时的分离特性75-82
• 4.4.3 注气方式对比分析82
• 4.5 本章小结82-84
• 第5章 气携旋流处理聚驱采出污水实验研究84-100
• 5.1 实验条件84-87
• 5.1.1 实验站概况84-85
• 5.1.2 实验样机85-86
• 5.1.3 实验装置及流程86-87
• 5.2 微孔注气旋流器实验87-92
• 5.2.1 分流比对除油效率的影响87-88
• 5.2.2 气液比对除油效率的影响88-89
• 5.2.3 注气位置的影响89-90
• 5.2.4 微孔直径的影响90-91
• 5.2.5 处理水质91-92
• 5.2.6 经济效益分析92
• 5.3 Nikuni注气旋流器实验92-94
• 5.4 内旋流微滤处理聚驱采出水探索研究94-97
• 5.4.1 基本原理95
• 5.4.2 实验结果95-97
• 5.5 微孔管变形及污染情况97-98
• 5.6 本章小结98-100
• 第6章 亲水性纤维球过滤三元采出污水实验研究100-111
• 6.1 研究目的100
• 6.2 室内实验100-104
• 6.2.1 疏水性纤维球表面改性100-101
• 6.2.2 亲水性纤维球室内检测101-102
• 6.2.3 实验结果及分析102-104
• 6.3 现场实验104-109
• 6.3.1 过滤罐的基本结构104-105
• 6.3.2 试验工艺及原水水质105-106
• 6.3.3 实验结果及分析106-109
• 6.4 本章小结109-111
• 第7章 聚驱采出污水超滤膜深度处理实验研究111-133
• 7.1 研究目的111
• 7.2 实验条件111-113
• 7.2.1 超滤膜装置111-112
• 7.2.2 试验工艺112-113
• 7.3 实验结果及分析113-132
• 7.3.1 超滤膜运行参数的确定113-118
• 7.3.2 超滤膜出水水质118-121
• 7.3.3 超滤膜的膜通量及膜寿命121-124
• 7.3.4 超滤膜污染124-128
• 7.3.5 超滤膜对水质变化的适应性128-131
• 7.3.6 超滤膜浓缩液及膜清洗水的处理131-132
• 7.4 本章小结132-133
• 第8章 含聚污水回用对低渗透层影响评价实验133-140
• 8.1 实验目的133
• 8.2 实验条件133-136
• 8.2.1 实验岩心133-134
• 8.2.2 地层水134
• 8.2.3 注入水134-135
• 8.2.4 实验温度135
• 8.2.5 驱替泵速135
• 8.2.6 实验仪器135
• 8.2.7 岩心渗透率的计算135-136
• 8.3 实验方法及步骤136-137
• 8.3.1 实验方法136
• 8.3.2 实验步骤136-137
• 8.3.3 评价参数137
• 8.4 实验结果及分析137-139
• 8.5 本章小结139-140
• 第9章 全文总结与展望140-143
• 9.1 主要结论140-141
• 9.2 创新点141-142
• 9.3 研究展望142-143
• 参考文献143-152
• 致谢152-153
• 攻读博士学位期间所发表的学术论文153-155

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

油田回注水处理技术及其发展趋势    吕慧超;左岩;

江汉油区高含盐污水除油技术研究    刘清云;赵素娟;肖文;张謦文;李思;

金属膜处理油田采出水的膜污染机理及控制对策研究    王伟伟

脉冲电絮凝处理三次采油污水技术研究    胡海

聚丙烯酰胺体系中原油的生物降解作用研究    彭杰

浸没燃烧蒸发器结构与性能研究    朱德凤

过滤材料全球技术发展趋势    PeterP.Tsai,柯勤飞

转动式油水分离水力旋流器内部流场的数值计算    赵宗昌,徐维勤,沈自求

膜技术在油田采出水处理中的应用研究    徐晓东;李季;袁曦明;许易安;

电场作用下的十字流膜滤初探    赵宗艾，钟富优，王书伟，赵爽

充气水力雄流器内矿化气泡运动行为的研究    褚良银，罗倩，余仁焕

聚合物驱采油污水处理技术研究进展    荆国林,于水利,韩强

喷射溶气回流浮选工艺处理含油废水    王振欧,李慧敏

充气水力旋流器内颗粒的受力与运动    褚良银,罗茜,余仁焕

水力旋流器结构与分离性能研究(二)——溢流管结构    褚良银,陈文梅,李晓钟,刘培坤

水力旋流器结构与分离性能研究(三)——锥段结构    褚良银,陈文梅,李晓钟,刘培坤

有机膦水处理预膜剂保护膜研究    周毅红,姚光任

UASB-两级生物接触氧化工艺处理制药废水    丁凯;詹忠庆;

利用统计技术降低腈纶二沉池出水悬浮物浓度    曹文彬;

制药生产废水处理研究    郝醒华,王冬香,郝锦生

卷烟生产废水治理途径初探    郝醒华,高晶,沈玲,陈立春

陶瓷微滤膜深度处理炼油污水二级出水的效能及膜清洗研究    衣海英;王树涛;赵淑清;

油田污水中污泥处理试验研究    李国安;赵立新;

新型改性聚丙烯腈处理含油废水的研究    何月;凌旌瑾;陈业钢;

织物的吸湿及放湿性研究    陈天文;傅吉全;李伟哲;高绪珊;

石墨废油水污泥成型问题的研究与解决    李建新

采用亲水性超滤膜处理还原性油田回注水    杨晓;王连军;李恕广;栗广勇;

中空纤维膜处理含油污水与膜污染监测的研究    陈雪梅;李建新;张玉忠;李泓;

膜技术在油田采出水处理中的应用    肖羽堂;吕晓龙;马程;

油田废水抗污染膜材料和膜清洗研究进展    肖羽堂;吕晓龙;

新原料的散纤维染色加工    万震;

特低渗透油田孔喉结构对注水开发效果的影响    刘易非;范耀;

分形涤纶的吸湿及放湿性研究    陈天文;傅吉全;李伟哲;高绪珊;

水力旋流器的工作原理及其在农产品加工业中的应用    高源;张先达;李树君;孙贇;

抗SRB功能防腐蚀涂料的研究    张彦军;韩文礼;解蓓蓓;张盈盈;徐忠苹;

抗SRB功能防腐蚀涂料的研究    张彦军;韩文礼;解蓓蓓;张盈盈;王雪莹;李爱贵;

羧甲基油酰壳聚糖的制备、性质及其对含油废水絮凝机理的研究    孙刚正

球磨机装补球方法体系研究与精确化装补球软件开发    曾桂忠

重载刮板输送机减速器油液在线污染传感报警系统的研究    庞政铎

辽河稠油污水处理技术研究与应用    张志东

聚合物在油田污水中降粘降解机理研究    王莹

旋流过滤器分离机理研究    刘仁桓

基于微泡浮选的多流态强化油水分离研究    李小兵

静电纺丝法制备一维聚合物—有机小分子复合纳米纤维及其性能研究    张莲姬

棉花加工过程智能化关键技术研究    张成梁

石油烃废水处理技术及数值模拟    关卫省

斜板溶气气浮处理油田废水的试验研究    齐国瑞

炼油厂含油污泥与高硫石油焦混合制浆共气化的研究    吴颜

磨矿分级机组预测控制系统研究及设计    吴文莲

液液两相分离装置结构研究与流场分析研究    金雪菲

PP/CHA熔喷非织造材料的制备及其亲水性能研究    范玲玲

常压介质阻挡放电控制技术及应用研究    孙立群

面向孔表面气粒两相强制环流光整加工数值模拟和实验研究    杨晓春

石膏旋流器实验研究及结构优化    张敬辉

自增压型动态水力旋流器的性能研究    任帅

超疏水膜油水分离装置的设计与实验研究    陆启富

影响粘度法测定聚合物分子量的因素探讨    杨阳;

制备纳米多孔材料的模板自组装技术    张瑛,刘之景

陶瓷微滤膜深度处理炼油污水二级出水的效能及膜清洗研究    衣海英;王树涛;赵淑清;

油田采出水处理技术与发展趋势研究    张逢玉;姜安玺;吕阳;

高频脉冲原油电脱水供电装置的研制及应用    刘东杰,朱红,王凤巢,赵忠杰

浸没燃烧及其应用    姜宏;王怀彬;姜忠;

金属膜的研究进展    文命清,隋贤栋,黄肖容,王怡红

多孔金属膜研究进展    汪强兵;汤慧萍;奚正平;

烧结金属多孔材料研究进展    汤慧萍;谈萍;奚正平;汪强兵;

浊度法测定油田采出水中HPAM质量浓度    吴华;吴一慧;曾念;

高压浸没燃烧直接汽化油田污水技术研究进展    庞会中;宫小龙;李清方;

高含盐采油污水处理与回用技术研究    王素芳

电催化氧化法预处理半合成抗生素废水的技术研究与应用    张建磊

增压浸没燃烧汽化装置研制及其基本特性研究    宫小龙

固定化微生物处理含油污水的研究    巩元娇

辽河油田采油污水处理技术研究    潘红磊

陶瓷膜澄清中药水提液过程中膜污染的研究    沈敏

油田钻井污水无害化处理应用技术研究    张梅华

Fenton技术处理含聚丙烯酰胺废水的研究    李金莲

生物法处理钻井废水的实验研究    许怡

新型一体化装置处理油田采出水的试验研究    池波

油田污水的电渗析处理及在化学驱中的应用    牛井冈

油田含油污水处理及回用技术    蔡钊荣

脉冲电絮凝法和化学混凝法处理线切割乳化液废水的研究    陶贺

陶瓷膜的三步法清洗及效果分析    黄有泉;武云龙;付馨;王磊;赵晓非;

无机陶瓷膜处理油田采出水    丁慧;彭兆洋;李毅;温沁雪;陈志强;

我国油田废水处理工艺的现状及研究进展    丁元娜;刘济嘉;

延长油田注水处理工艺及效果分析    杨彩玲;王军;刘艳梅;

超滤膜处理油田采出水试验研究    丁慧;彭兆洋;李毅;温沁雪;陈志强;

微波协同混凝处理油田回注水的研究    何文;杜俊琪;刘刚;

某油田采出水处理技术    张晓蕾;

金属多孔膜在气田回注污水处理中的应用    杨保军;汤慧萍;王建永;洪鸿;葛渊;李亚宁;李强;刘邦华;熊双全;王娜;王建;

破乳—分置式MBR工艺处理特低渗透油田采出水的效能研究    董晶颢

红岗油田水质腐蚀机理及防腐技术研究    徐国徽

小尺寸功能化的掺锆二氧化硅/聚砜杂化膜及性能研究    王月玲

油田采出水处理技术综合评价    陈文婷

ASP三元复合驱采出水稳定性研究及处理技术探索    王彪

采油废水处理工艺研究    杨浩

防治硫酸盐还原菌的杀菌剂的合成与性能    董泽华,刘靖,刘宏芳,范汉香,许立铭

聚合物驱油技术的实践与认识    王启民,廖广志,牛金刚

电场作用下的十字流膜滤的研究现状    赵宗艾，钟富优

70mm单锥脱油旋流器主要尺寸参数优化试验    冯进,陈海,陈刚薛,敦松,胡泽明

利用电泳迁移运动抑制膜面微粒沉积的研究    赵宗艾,柴里哈·拉赫,刘姝红,钟富优

强化十字流微滤研究进展及评述    方为茂,陈文梅

铂电极电解气浮的研究    张林生,H·Hahn

射流气浮机处理油田含聚污水    佘庆东

LLY高效过滤器的研制    刘凡清,李俊文,许振达,姚继贤

深层过滤的回顾与展望——纤维过滤剖析    钱克刚;

三元复合驱采出污水悬浮固体组成和影响因素研究    刘国良;马自俊;蔡永生;赵振兴;

聚合物驱采出污水深度处理的实验研究    马占林;陈兴原;李天德;

    

    

    

    

    

    

    

    

长庆油田艾家湾集输站污水综合处理方法研究    薛晨;王新强;张彩霞;吴新民;

聚合物驱采出污水处理与利用    梁伟