专利名称：一种油田回注水防垢处理装置的利记博彩app
技术领域：
本实用新型涉及油田采出水处理技术领域，特别涉及油田联合站油气水三相分离 后的回注水进行处理的装置。
背景技术：
从打开油气层开始投产到油田开发结束的整个过程中，油藏中的流体从油气层中 流出，经过井筒、井口到地面集输系统。在这些不同流经的部位，温度、压力、油、水、气的平 衡都在发生变化。注水开采中还需要引入新的流体。只要流体中遇到两种以上不配伍水存 在或在流动过程中随着压力和温度的变化，都存在着结垢的可能。在一般情况下，整个油气 田开发过程中，往往是在温度升高、压力下降的条件下，容易形成碳酸钙垢，且多发生在井 下压降区及油田地面集输系统的加温部位和分离器部位；同时在两种不相配伍的油水混合 时容易形成硫酸盐垢，最常见的是地面集输管线；在注水开发油田中，当注入水和不配伍的 地层水相遇时，则有可能在地层中产生硫酸盐垢。由于结垢的影响，油井井筒、地面管线阻 流和设备损坏，油田产能和注水能力降低或不能连续生产，进而导致油气产量降低，同时增 加了大量井下作业工作量，因此使一些油田的许多油气井停产或过早报废，造成了极大的 经济损失。目前，油田应用较为广泛的防垢技术分为化学方法、物理方法和工艺方法。化学方 法防垢是阻止无机盐在溶液和流体通道壁上结晶沉淀，主要手段是加入化学防垢剂；物理 方法防垢是阻止无机盐沉积于系统壁上，允许无机盐在溶液中形成晶核甚至结晶，但要求 这种结晶悬浮于溶液中不能粘附于系统的器壁上，主要手段有采用超声波防垢、磁防垢；工 艺法主要是针对集输工艺参数进行改良和优化。三种防垢技术中以添加防垢剂的化学方法 应用最广。在采油生产实践中工作人员还发现，尽管化学防垢和物理法防垢技术在解堵方面 起到了很大的作用，但是未能去除成垢金属离子(这是油田生产集输系统及工业循环水系 统结垢问题的根源)，使得管道在长时间使用后仍会出现较为普遍的结垢现象，严重影响了 采油效率和产量，并且化学防垢剂的投加还可能形成二次污染。因此，依据“以防为主”的 原则，去除油田采出液中的金属离子(主要为Ca2+、Mg2+离子)是解决集输系统结垢问题的 关键。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种油田回注水防垢处理装置，对回注水在注入前进 行通电电解，利用反应器阴极区产生的OH-离子沉淀水中的Ca2+、Mg2+离子，达到水质软化 的目的，从根本上缓解油田生产集输系统的结垢问题。本实用新型采用的技术方案是油田回注水防垢处理装置，包括水泵、电化学反应 器、稳压电源、胶体分离膜和沉淀池。在电化学反应器内固定有胶体分离膜，胶体分离膜将 电化学反应器内分成阳极区和阴极区，在阳极区固定有阳极板，在阴极区固定有阴极板，阳
3极板和阴极板分别与稳压电源两极连接。在电化学反应器的阳极区壁上固定有进水口，进 水口连接水泵，能把需要处理的回注水泵入电化学反应器的阳极区内。在电化学反应器的 阳极区顶部有气体出口，能使反映中产生的Cl2排出。在电化学反应器的阴极区顶部有气 体出口，能使反映中产生的H2排出。在电化学反应器的阴极区壁上固定有出水口，在电化 学反应器的阴极区下部壁上固定有CO2气体进口，能注入CO2气体调节税的pH值。在电化 学反应器的阴极区上部壁上固定有水出口，水出口有管线连接沉淀池的入口。沉淀池有水 出口，能使经处理、沉淀后的水送入注水罐。电化学反应器阳极区顶部(12气体出口连接有Cl2气体收集装置；电化学反应器的 阴极区顶部H2气体出口连接有H2气体收集装置。阳极板材料为钛基金属氧化物电极(PbO2)，阴极板为不锈钢。胶体分离膜是带微孔的生瓷片，用来阻挡反应过程中阴极生成的悬浮物、胶体等 向阳极扩散进而重新溶解。阳极板和阴极板之间的距离为7. 5cm,极板间施加电压为8V，电流密度为16mA/ cm2，水在电化学反应器内停留时间为90 lOOmin。参阅图1。油田集输系统内联合站三相分离的出水经过滤，由水泵1注入电化学 反应器2进水口 ；当液位到达电化学反应器2内高度2/3处时开始通电电解，如电化学反应 器2内产生H2和Cl2，分别进入气体收集装置。电解期间监测电化学反应器2阴极区pH值， 并通过调节CO2气体进口进CO2气体流量，控制pH值在8. 5左右。在经过一定的停留时间 (90 IOOmin)后，处理过的出水进入沉淀池5，水中的悬浮物质经沉降后由出水口排出进 行回注开采。油田回注水防垢处理装置的工作原理①电解在反应器两极板间施加低压直流 电场，则在阴极与水的界面发生电极反应，如反应(1)所示。利用阴极区高OH-浓度沉淀 Ca2+、Mg2+离子，如反应(2)、(3)、(4)所示，达到去除水中成垢金属离子的目的，同时由于采 出水中Cl_含量极高，阳极区产生的Cl2部分溶于水起到杀菌作用，如反应(5)、(6)所示。2H20+2e ^ 20Η>Η2 (1)HCO 广+OH-— H20+C0 广(2)Mg2++20!T — Mg (OH) 2 I (3)Ca2++C0广一CaCO3 I (4)2Cr_2e —Cl2 (5)C12+H20 — HCl+HclO (6)②通CO2气体调节因反应器设计为由阴极区出水，出水pH值在9左右，如直接 注入地层将会加剧回注水的结垢趋势；且Ca2+的去除主要是通过0H_与HC03_的结合生成 CaCO3沉淀所致，而原水中HC03_相比与Ca2+含量很低((20mmol/L)，因此本实用新型设计 在阴极区通入0)2气体一方面起到调节作用防止pH过高，另一方面增加了水中的CO广浓度 提高了 Ca2+的去除率。③沉淀反应器出水进入沉淀池，上清液由沉淀池上方排出，排出水用于油田回注 开采，钙镁离子、细菌(主要为硫酸盐还原菌SRB)及COD浓度均得到有效去除。本实用新型的有益效果本实用新型油田回注水防垢处理装置，1)经电化学反应器处理，回注水的总硬度(钙、镁离子的总浓度)去除率在65%左右，与目前油田上常用的投加防垢剂手段相比，本实用新型并非使成垢金属离子稳定在 集输系统内，而是将大量成垢离子得以去除，能够起到更为持久的防垢作用。2)反应器阳极的氧化环境使得出水的化学耗氧量(COD)和细菌总数均有约70% 的降低，且Cl_的消耗减轻了其对管材的应力腐蚀，这在很大程度上减小了后续处理中缓蚀 剂、杀菌剂等药剂的投加量，节约了处理成本。3)反应器结构简单，处理效果明显，不需投加化学药剂，无二次污染，便于推广。
图1是本实用新型油田回注水防垢处理装置采用的装置示意图。图中，1.水泵，2.电化学反应器，3.稳压电源，4.胶体分离膜，5.沉淀池。
具体实施方式
油田回注水防垢处理装置，包括水泵1、电化学反应器2、稳压电源3、胶体分离膜 4和沉淀池5。在电化学反应器2内中部固定有一个胶体分离膜4，胶体分离膜4是带微孔 的生瓷片。胶体分离膜4将电化学反应器2内分成阳极区和阴极区，在阳极区固定有阳极 板，阳极板材料为钛基金属氧化物电极(PbO2)。在阴极区固定有阴极板，阴极板为不锈钢 (型号为304)。阳极板和阴极板分别与稳压电源3两极连接；阳极板和阴极板之间的距离 为7. 5cm。在电化学反应器2的阳极区壁上固定有进水口，进水口连接水泵1 ；在电化学反 应器2的阳极区顶部有气体出口，气体出口连接有Cl2气体收集装置。在电化学反应器2的 阴极区顶部有气体出口，气体出口连接有H2气体收集装置。在电化学反应器2的阴极区壁 上固定有出水口，在电化学反应器2的阴极区下部壁上固定有CO2气体进口，在电化学反应
器2的阴极区上部壁上固定有水出口，水出口有管线连接沉淀池5的入口 ；沉淀池5有水出□。处理效果如表1，能去除大量成垢的钙镁离子，并且降低了 Cl_和硫酸盐还原菌 (SRB)这些加速管道内壁腐蚀物质的含量，起到防腐和防垢兼备作用。表 1
状态\总硬度 /mmolL"1COD/mgL"1ClVmgL-1对SRB杀菌率 %处理前111.21200307980处理后36.7372985573
权利要求一种油田回注水防垢处理装置，包括水泵(1)、电化学反应器(2)、稳压电源(3)、胶体分离膜(4)和沉淀池(5)，在电化学反应器(2)内固定有胶体分离膜(4)，胶体分离膜(4)将电化学反应器(2)内分成阳极区和阴极区，在阳极区固定有阳极板，在阴极区固定有阴极板，阳极板和阴极板分别与稳压电源(3)两极连接；在电化学反应器(2)的阳极区壁上固定有进水口，进水口连接水泵(1)；在电化学反应器(2)的阳极区顶部有气体出口，在电化学反应器(2)的阴极区顶部有气体出口；在电化学反应器(2)的阴极区壁上固定有出水口，在电化学反应器(2)的阴极区下部壁上固定有CO2气体进口，在电化学反应器(2)的阴极区上部壁上固定有水出口，水出口有管线连接沉淀池(5)的入口；沉淀池(5)有水出口。
2.如权利要求1所述的油田回注水防垢处理装置，其特征在于电化学反应器(2)阳 极区顶部Cl2气体出口连接有Cl2气体收集装置；电化学反应器(2)的阴极区顶部H2气体 出口连接有H2气体收集装置。
3.如权利要求1所述的油田回注水防垢处理装置，其特征在于阳极板材料为钛基金 属氧化物电极，阴极板为不锈钢。
4.如权利要求1所述的油田回注水防垢处理装置，其特征在于所述的胶体分离膜(4) 是带微孔的生瓷片。
5. 如权利要求1、2、3或4所述的油田回注水防垢处理装置，其特征在于所述的阳极 板和阴极板之间的距离为7. 5cm。
专利摘要油田回注水防垢处理装置，应用于油田回注水处理。在电化学反应器内固定有胶体分离膜，电化学反应器内分成阳极区和阴极区，阳极板和阴极板分别与稳压电源两极连接；电化学反应器的阳极区有进水口，进水口连接水泵；电化学反应器的阳极区和阴极区顶部分别有气体出口；在电化学反应器的阴极区下部壁上固定有CO2气体进口，在电化学反应器的阴极区水出口有管线连接沉淀池的入口。水质总硬度明显减低，从根本上缓解了管道内壁结垢的问题；Cl-的含量和SRB细菌数量降低显著，减轻了其对管材的腐蚀；减轻了油田后续水处理的负担；不需添加化学药剂，操控方便，易于推广和应用。
文档编号C02F1/461GK201737754SQ20102024992
公开日2011年2月9日 申请日期2010年6月25日 优先权日2010年6月25日
发明者张凤奎, 李卫民, 杨暹, 郭焱, 铁成军 申请人:中国石油天然气股份有限公司