一种油田采出水的除垢工艺

本发明涉及油田采出水处理技术领域，具体涉及一种油田采出水的除垢工艺。

背景技术：

油田进入高含水开发中、后期，由于采出水的热力学不稳定性和化学不相溶性，往往造成油井井筒、地面系统及注水底层易结垢，已成为油田水水质处理和回注过程中遇到的最严重问题之一。油田采出水中结垢离子主要包括ca²⁺、mg²⁺、ba²⁺、sr²⁺等，常见的垢质类型为碳酸盐垢、硫酸盐垢，影响结垢的因素主要有co2分压、温度、压力、ph值及含盐量等。国内、外对油田垢的防治方法主要分为化学方法(注入co2、添加阻垢剂)、物理方法(超声波、磁防垢、射频防垢)和工艺方法(控制水源、流速、生产压差、加装套层等)。上述物理、化学方法在特定条件下一定程度上抑制了垢质生成，但结垢离子仍然存在。随着采出水集输过程，一旦脱离这一特定条件，垢质又会重新产生，不能从根本上解决结垢问题。因此，降低油田采出水中结垢离子含量是防止结垢的关键。

目前，可应用的主要防垢工艺有离子交换、蒸发、冷冻、反渗透、电渗析等，但这些工艺普遍存在前期投入大、运行成本高的缺点，限制了在油田采出水防垢领域的应用与推广。离子浮选是一种通过离子与表面活性剂反应生成络合物或沉淀物，再通过泡沫浮选分离来回收离子的工艺，具有工艺简单、能耗低的优点。采用离子浮选工艺去除油田采出水中结垢离子的突出问题是浮选捕收剂用量大，捕收剂实际用量一般为理论用量的1.5～2倍，药剂成本居高不下。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种油田采出水的除垢工艺，捕收剂用量小，运行成本低，经济高效。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种油田采出水的除垢工艺，包括离子捕集、矿物捕收和浮选分离三段工艺，具体包括以下步骤：

a.将已去除原油和悬浮固体并达到回注要求、ph在6.8～7.5的油田采出水泵入离子捕集搅拌罐内，按0.5～5g/l投加量加入天然矿物吸附剂，混合搅拌，完成天然矿物对结垢离子的捕集；

b.将经过离子捕集处理的油田采出水泵入矿物捕收搅拌罐，按50～1200mg/l的投加量加入矿物浮选捕收剂，混合搅拌，使捕收剂吸附于负载有结垢离子的天然矿物上，完成矿物捕收剂对天然矿物的捕收；

c.将经过矿物捕收处理的油田采出水泵入浮选分离设备，通入空气，利用微泡的矿化作用和泡沫浮选作用，完成负载有结垢离子的矿物浮选，从而去除油田采出水中的结垢离子；

d.将经过浮选分离处理后的油田采出水泵入回注水系统，浮选分离设备产出的泡沫浮渣中含有天然矿物，经再生后循环使用，或压滤、脱水后外运。

优选的，步骤a中所述天然矿物选自赤铁矿、硅酸盐矿物、铝硅酸盐矿物、石英中的一种或多种，所述天然矿物的粒度为200目以下。

优选的，步骤b中所述矿物浮选捕收剂选自羧酸或盐类、烃基磺酸或盐类、非极性烃类油、脂肪胺类中一种或两种。

优选的，步骤c中所述浮选分离设备依据天然矿物的粒径大小选择，粗颗粒天然矿物浮选采用浮选机，细颗粒天然矿物浮选采用浮选柱。

优选的，步骤a中混合搅拌的转速为1500～2000r/min，时间为5～10min；步骤b中混合搅拌的转速为1500～2000r/min，时间为3～6min。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、高效率。本发明所提供的工艺可去除油田采出水70％以上结垢离子。

2、绿色化。本发明作为结垢离子捕集剂用的天然矿物环境友好，使用过程无有害杂质溶出，不产生二次污染。

3、低成本。本发明所采用的天然矿物廉价易得，矿物浮选捕收剂用量少，天然矿物可再生回用，运行成本为现有方法的1/2～1/3。

附图说明

图1为本发明的油田采出水的除垢工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

以下对比例和实施例中处理的油田采出水取自胜利油田滨南采油厂，且已经过前端工艺去除了原油和悬浮固体并达到回注要求，ph值在6.8～7.5，总矿化度19000～20000mg/l，碳酸氢根离子浓度为726.2mg/l，主要结垢离子为钙离子，钙离子浓度为600mg/l。

实施例1～5的油田采出水的除垢工艺流程如图1所示。

对比例

a.将油田采出水泵入体积为750l的搅拌罐内，取2400mg/l油酸钠加入搅拌罐中，在1500r/min转速条件下搅拌3min；

b.将步骤a所得的油田采出水泵入浮选柱中，通入空气进行泡沫浮选分离，充气量0.20m³/h，浮选时间3min，ca²⁺去除率达到70.1％。

实施例1

a.将油田采出水泵入体积为750l的离子捕集搅拌罐内，采用粒径为325目以下的赤铁矿作为吸附剂，按5g/l的投加量加入离子捕集搅拌罐中，在1500r/min转速条件下搅拌5min，使结垢离子吸附于赤铁矿表面；

b.将步骤a所得的油田采出水泵入体积为450l的矿物捕收搅拌罐中，加入1200mg/l矿物浮选捕收剂油酸钠，在1500r/min转速条件下搅拌反应3min，使捕收剂吸附于赤铁矿表面；

c.将步骤b所得油田采出水泵入旋流静态微泡浮选柱中，充气量为0.20m³/h，进行泡沫浮选分离，浮选时间3min，ca²⁺去除率达到70.4％；

d.将经过浮选分离处理后的油田采出水泵入回注水系统，浮选柱产出的泡沫浮渣中含有天然矿物，经再生后循环使用，或压滤脱水后外运。

实施例2

a.将油田采出水泵入体积为750l的离子捕集搅拌罐内，采用粒径为小于200目、大于325目的天然钠长石颗粒作为吸附剂，按5g/l投加量加入离子捕集搅拌罐中，在1500r/min转速条件下搅拌8min，使结垢离子吸附于长石表面；

b.将步骤a所得的油田采出水泵入体积为450l的矿物捕收搅拌罐中，加入800mg/l矿物浮选捕收剂油酸钠，在1500r/min转速条件下搅拌反应4min，使捕收剂吸附于长石表面；

c.将步骤b所得油田采出水泵入旋流静态微泡浮选柱中，充气量为0.20m³/h，进行泡沫浮选分离，浮选时间3min，ca²⁺去除率达到70.2％；

d.将经过浮选分离处理后的油田采出水泵入回注水系统，浮选柱产出的泡沫浮渣中含有天然矿物，经再生后循环使用，或压滤脱水后外运。

实施例3

a.将油田采出水泵入体积为750l的离子捕集搅拌罐内，采用粒径为325目以下的天然云母颗粒作为吸附剂，按5g/l投加量加入离子捕集搅拌罐中，在1800r/min转速条件下搅拌5min，使结垢离子吸附于云母表面；

b.将步骤a所得的油田采出水泵入体积为450l的矿物捕收搅拌罐中，加入600mg/l矿物浮选捕收剂油酸钠，在1800r/min转速条件下搅拌反应3min，使捕收剂吸附于云母表面；

c.将步骤b所得油田采出水泵入旋流静态微泡浮选柱中，充气量为0.20m³/h，进行泡沫浮选分离，浮选时间3min，ca²⁺去除率达到70.8％；

d.将经过浮选分离处理后的油田采出水泵入回注水系统，浮选柱产出的泡沫浮渣中含有天然矿物，经再生后循环使用，或压滤脱水后外运。

实施例4

a.将油田采出水泵入体积为750l的离子捕集搅拌罐内，采用粒径为小于200、大于325目的天然石英颗粒作为吸附剂，按4g/l投加量加入离子捕集搅拌罐中，在2000r/min转速条件下搅拌10min，使结垢离子吸附于石英表面；

b.将步骤a所得的油田采出水泵入体积为450l的矿物捕收搅拌罐中，加入500mg/l矿物浮选捕收剂油酸钠，在2000r/min转速条件下搅拌反应6min，使捕收剂吸附于石英表面；

c.将步骤b所得油田采出水泵入旋流静态微泡浮选柱中，充气量为0.20m³/h，进行泡沫浮选分离，浮选时间3min，ca²⁺去除率达到71.1％；

d.将经过浮选分离处理后的油田采出水泵入回注水系统，浮选柱产出的泡沫浮渣中含有天然矿物，经再生后循环使用，或压滤脱水后外运。

实施例5

a.将油田采出水泵入体积为750l的离子捕集搅拌罐内，采用粒径为325目以下的铝硅酸盐矿物蒙脱石作为吸附剂，按3g/l投加量加入离子捕集搅拌罐中，在1500r/min转速条件下搅拌5min，使结垢离子吸附于蒙脱石表面；

b.将步骤a所得的油田采出水泵入体积为450l的矿物捕收搅拌罐中，加入100mg/l矿物浮选捕收剂油酸钠，在1500r/min转速条件下搅拌反应3min，使捕收剂吸附于蒙脱石表面；

c.将步骤b所得油田采出水泵入旋流静态微泡浮选柱中，充气量为0.20m³/h，进行泡沫浮选分离，浮选时间3min，ca²⁺去除率达到71.5％；

d.将经过浮选分离处理后的油田采出水泵入回注水系统，浮选柱产出的泡沫浮渣中含有天然矿物，经再生后循环使用，或压滤脱水后外运。

比较对比例和实施例5，可以看出，在结垢离子去除率达到70％的前提下，本发明提出的除垢工艺中的泡沫浮选捕收剂用量较低，在相同浮选条件下，比较例中泡沫浮选捕收剂用量为2400mg/l，而本工艺的用量为100mg/l，药剂成本缩减了95.8％。