聯(lián)合站系統(tǒng)前端降溫后端升溫技術(shù)探討

吳琦（大慶油田有限責(zé)任公司第五采油廠）

從2003年開(kāi)始逐步推廣應(yīng)用低溫集輸技術(shù)，低溫集輸實(shí)施規(guī)模和深度逐漸加大，聯(lián)合站來(lái)液溫度逐年降低，隨著溫度降低，污水處理難度加大，濾料再生效果變差，集輸系統(tǒng)降能耗與污水系統(tǒng)保水質(zhì)的矛盾日益突出。

1 低溫對(duì)聯(lián)合站生產(chǎn)系統(tǒng)的影響

近幾年，隨著低溫集輸?shù)牟粩嗌钊?，溫度界限逐年降低，污水進(jìn)站溫度也逐年降低，低溫對(duì)聯(lián)合站生產(chǎn)系統(tǒng)的影響已越發(fā)明顯，主要問(wèn)題有以下幾方面。

1.1 脫水站游離水脫除器沉降分離難度加大

脫水站來(lái)液溫度逐年降低，進(jìn)站溫度由初期的40℃左右下降到31～33℃，在集輸系統(tǒng)持續(xù)降溫情況下，游離水脫除器放水含油增加，沉降分離難度加大。

1.2 污水系統(tǒng)出水水質(zhì)不能持續(xù)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)

根據(jù)對(duì)聯(lián)合站調(diào)查表明，當(dāng)來(lái)液溫度低于32℃時(shí)，原水含油上升幅度較大，最高達(dá)到246mg/L，對(duì)后端含油污水處理的影響急劇增加，分析主要原因是濾料受到污染后，反沖洗效果差，濾料再生困難，造成出水水質(zhì)不能持續(xù)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

在對(duì)140座污水過(guò)濾罐進(jìn)行開(kāi)罐檢查過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)31座濾罐污染，其中21座（占污染濾罐的67.7%）濾罐污染主要原因是來(lái)水含油嚴(yán)重超標(biāo)及由于低溫集輸造成反沖洗水溫低。

1.3 設(shè)備改造工作量增大，成本增加

由于來(lái)液溫度低，濾料被污染后，濾罐反沖洗出現(xiàn)憋壓現(xiàn)象，過(guò)濾負(fù)荷加重，過(guò)濾壓差增大，造成過(guò)濾罐結(jié)構(gòu)易損壞，維護(hù)工作量增加。為保證出水水質(zhì)指標(biāo)，生產(chǎn)中則大量加入助洗劑、凈水劑等化學(xué)藥劑改善水質(zhì)，造成成本增加。

1.4 生產(chǎn)管理難度增大

來(lái)液溫度下降以后，濾料污染后使反沖洗泵排量、強(qiáng)度達(dá)不到反沖洗要求，為保證出水水質(zhì)指標(biāo)，生產(chǎn)中則需采取加密反沖洗次數(shù)、延長(zhǎng)反沖洗時(shí)間等措施，造成管理難度加大。

2 解決低溫對(duì)污水處理影響的幾種途徑

通過(guò)低溫對(duì)聯(lián)合站生產(chǎn)系統(tǒng)影響的問(wèn)題分析，低溫對(duì)集輸系統(tǒng)的影響有限，主要是對(duì)污水處理系統(tǒng)的影響較大，為了解決濾料再生效果差的問(wèn)題，我們摸索了以下幾種解決途徑。

2.1 調(diào)整反沖洗制度

對(duì)杏V-Ⅱ聯(lián)合站5座污染核桃殼濾罐，通過(guò)延長(zhǎng)反沖洗時(shí)間（反沖洗時(shí)間由15min增加到30 min）、縮短周期（反沖洗周期由24 h調(diào)整為12 h）的辦法，連續(xù)執(zhí)行10 d后，開(kāi)罐取樣濾料污染沒(méi)有減輕，出口水質(zhì)不達(dá)標(biāo)。

2.2 反沖洗加助洗劑

對(duì)杏V-Ⅱ聯(lián)合站5座污染核桃殼濾罐連續(xù)5 d投加助洗劑，投加助洗劑期間，過(guò)濾壓差由0.1 MPa下降到0.04MPa，濾后出水水質(zhì)有所變差，懸浮物上升明顯，濾料再生見(jiàn)到一定效果，開(kāi)罐檢查濾料污染程度減輕，但效果并不理想。

2.3 提高來(lái)液溫度

把杏V-Ⅱ聯(lián)合站來(lái)液溫度由32℃提高到39℃以上，5座污染核桃殼濾罐的過(guò)濾、反沖洗壓差分別由0.1 MPa、0.14 MPa下降到0.04 MPa、0.03 MPa，濾后含油、懸浮物含量也分別由20.2mg/L、24.1mg/L下降到4.1mg/L、8.4mg/L，試驗(yàn)證明提高溫度可以解決濾料再生問(wèn)題。

在油田多年的生產(chǎn)實(shí)踐中，現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)提高來(lái)液溫度的方式來(lái)提高污水處理溫度，可以解決濾料再生的問(wèn)題，因此我們提出了在聯(lián)合站的前端集輸系統(tǒng)繼續(xù)深化低溫集輸界限，在后端污水處理系統(tǒng)對(duì)反沖洗水單獨(dú)升溫的技術(shù)思路，開(kāi)展了前端降溫后端升溫技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步深挖集輸節(jié)能潛力的同時(shí)，污水水質(zhì)還能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，達(dá)到節(jié)能、水質(zhì)雙贏的目的。

3 反沖洗水升溫現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)情況及效果

3.1 試驗(yàn)區(qū)概況

杏V-Ⅱ聯(lián)合站位于杏南油田中部，轄3座轉(zhuǎn)油站，總來(lái)液量為7800m3/d。目前普通、深度污水站設(shè)計(jì)能力均為1.0×104m3/d、負(fù)荷率分別為76.4%、74.8%，反沖洗水量1600m3/d。

3.2 試驗(yàn)工藝流程

工藝流程：將杏V-Ⅱ聯(lián)合站普通污水站、深處理站13座濾罐反沖洗水單獨(dú)引至新建加熱爐（1.0MW）進(jìn)行循環(huán)加熱，提高反沖洗水溫度后對(duì)濾罐進(jìn)行反沖洗，見(jiàn)圖1。

圖1 試驗(yàn)工藝流程

3.3 集輸系統(tǒng)實(shí)施降溫，確定來(lái)液溫度界限

杏V-Ⅱ聯(lián)合站所轄3座轉(zhuǎn)油站系統(tǒng)采取季節(jié)停摻水、摻低溫或常溫水、控制單井摻水量等措施，逐步降低回油溫度。

低溫對(duì)集輸系統(tǒng)的影響：來(lái)液溫度32℃降到30℃時(shí)，油井回壓由0.8MPa升至1.0M Pa，其中有11口井達(dá)到1.3M Pa以上，每天有2～3口井回壓超過(guò)2.0MPa，需采取措施。繼續(xù)降低來(lái)液溫度，油井回壓出現(xiàn)急劇上升，不能保證油井安全生產(chǎn)。

低溫對(duì)原油處理系統(tǒng)影響：來(lái)液溫度從35℃降到29.5℃時(shí)，游離水脫除器油中含水由22%上升到31%，放水含油由45.1mg/L上升到255.6mg/L；電脫水器放水含油穩(wěn)定在50mg/L以內(nèi)，來(lái)液溫度降低對(duì)原油處理系統(tǒng)的影響有限。

根據(jù)油井及聯(lián)合站原油處理系統(tǒng)生產(chǎn)情況分析確定：杏V-Ⅱ聯(lián)合站來(lái)液溫度界限為30℃。

3.4 污水系統(tǒng)開(kāi)展反沖洗水升溫試驗(yàn)

2012年3月杏V-Ⅱ聯(lián)合站反沖洗升溫系統(tǒng)投運(yùn)，對(duì)普通污水、深處理站反沖洗水全面進(jìn)行升溫。試驗(yàn)期間，反沖洗水溫44℃～37℃，每溫降1℃，反沖洗30 d，每天對(duì)水質(zhì)處理效果進(jìn)行監(jiān)測(cè)，每溫降1℃開(kāi)罐觀察罐體及濾料污染情況，檢測(cè)濾料含油量和雜質(zhì)含量，摸索合理反沖洗溫度。

3.4.1 水質(zhì)處理效果

反沖洗水升溫到44℃，反沖洗后核桃殼、石英砂濾罐過(guò)濾、反沖洗壓差均降到0.03MPa以下。反沖洗初期濾后水含油、懸浮物上升幅度較大，8 d后逐漸下降，普污濾后含油、懸浮物、深污濾后含油達(dá)標(biāo)，25 d后深污濾后懸浮物達(dá)標(biāo)。

3.4.2 罐體及濾料污染情況

在不同反沖洗溫度下對(duì)濾罐進(jìn)行開(kāi)罐，觀察罐體及罐內(nèi)濾料污染情況。

核桃殼濾罐：反沖洗水溫32℃時(shí)罐體污油和雜質(zhì)附著量較多，濾層表面有3 cm厚的污染物；反沖洗水溫44℃時(shí)，罐體污油和雜質(zhì)附著量明顯減少，濾料呈原來(lái)顆粒狀；反沖洗水溫由44℃下降到37℃時(shí)，濾層表面污油等污染物零星出現(xiàn)，濾料開(kāi)始污染。

石英砂濾罐：反沖洗水溫32℃時(shí)濾料結(jié)塊嚴(yán)重，大部分都呈塊狀;37℃時(shí)濾料少量呈塊狀，大部分為原顆粒狀；44℃時(shí)濾料松散，全部呈原顆粒狀。

3.4.3 濾料檢測(cè)情況

在不同反沖洗溫度下，對(duì)濾罐開(kāi)罐取料，對(duì)濾料含油量、含雜量進(jìn)行檢測(cè)。

核桃殼濾罐：反沖洗溫度44℃與32℃對(duì)比，濾料含油量、雜質(zhì)含量去除率分別為95.3%、71.3%；反沖洗溫度37℃時(shí)，濾料含油量、雜質(zhì)含量去除率分別為67.2%、50.3%。

石英砂濾罐：反沖洗溫度44℃與32℃對(duì)比，濾料含油量、雜質(zhì)含量去除率分別為91.7%、69.2%；反沖洗溫度37℃時(shí)，濾料含油量、雜質(zhì)含量去除率分別為63.1%、52.1%。

3.4.4 確定合理反沖洗溫度界限

為了確定合理反沖洗溫度界限，反沖洗水溫由44℃逐漸降到37℃，每溫降1℃，連續(xù)反沖洗30 d，監(jiān)測(cè)深處理濾后水質(zhì)含油量和懸浮物含量，見(jiàn)圖2、圖3。

從曲線可以看出，反沖洗水溫由44℃逐漸降低到37℃，38℃開(kāi)始濾后水含油、懸浮物含量略有上升，但低于指標(biāo)要求。但從罐體及濾料污染情況看，37℃時(shí)濾料表層開(kāi)始出現(xiàn)少量油污，濾料含油量、雜質(zhì)含量有所上升，濾料開(kāi)始污染，試驗(yàn)期間37℃下反沖洗30 d，水質(zhì)能達(dá)標(biāo)，但如長(zhǎng)期保持該溫度進(jìn)行反沖洗，濾料污染會(huì)逐漸加重，不能保證濾料再生效果，故確定反沖洗水溫最低應(yīng)保持38℃，目前正在做反沖洗水溫38℃下的穩(wěn)定性試驗(yàn)。

3.4.5 延長(zhǎng)反沖洗周期

反沖洗周期與過(guò)濾總水頭損失和出水水質(zhì)兩個(gè)因素有關(guān)，過(guò)濾總水頭損失與過(guò)濾提升泵的揚(yáng)程相比很小，因此可以按照出水水質(zhì)來(lái)確定反沖洗周期。設(shè)計(jì)參數(shù)中，一般都確定為24 h，但是各污水站的運(yùn)行負(fù)荷、來(lái)水水質(zhì)各不相同，因此，在保證出水水質(zhì)的情況下，可以適當(dāng)延長(zhǎng)反沖洗周期，減少反沖洗耗水量。

在杏V-Ⅱ普通污水站、深處理站濾后水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)情況下，開(kāi)展延長(zhǎng)反沖洗周期試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)前反沖洗周期均為24 h，在反沖洗1 h后開(kāi)始取濾后水樣，化驗(yàn)含油和懸浮物含量，見(jiàn)圖4、圖5。

從圖4可以看出，普通污水處理站濾床沉床時(shí)間為4 h左右，濾床沉床后過(guò)濾效果較好，含油、懸浮物含量均在10.0mg/L以下，45 h后含油、懸浮物含量有所上升，故普通污水處理站反沖洗周期確定為44 h。

從圖5可以看出，深處理站濾床沉床時(shí)間為5 h左右，濾床沉床后過(guò)濾效果明顯變好，含油、懸浮物含量大部分都在3.0mg/L以下，49 h含油、懸浮物含量出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象，故深處理反沖洗周期確定為48 h。

4 認(rèn)識(shí)及結(jié)論

1）污水系統(tǒng)反沖洗水單獨(dú)升溫，在工藝技術(shù)上是可行的，可以提高濾料再生效果。

2）反沖洗水單獨(dú)升溫后，解決了低溫集輸深入開(kāi)展影響水質(zhì)的瓶頸問(wèn)題，使集輸節(jié)能降耗與污水處理效果相制約的矛盾得以解決，為低溫集輸規(guī)模的擴(kuò)大開(kāi)辟了通道。

3）反沖洗水單獨(dú)升溫后，可以適當(dāng)延長(zhǎng)反沖洗周期，既可增加反沖洗水沉降時(shí)間、降低耗水量，同時(shí)也降低員工勞動(dòng)強(qiáng)度，方便員工管理。

4）探索出集輸系統(tǒng)降溫與污水處理系統(tǒng)升溫合理的技術(shù)參數(shù)，對(duì)解決其它區(qū)塊低溫集輸與污水處理效果相矛盾的問(wèn)題具有一定的指導(dǎo)意義。

5）反沖洗水單獨(dú)升溫后，在保證正常集輸條件下，低溫集輸可繼續(xù)深入開(kāi)展，可有效降低系統(tǒng)綜合能耗，杏V-Ⅱ聯(lián)合站創(chuàng)直接經(jīng)濟(jì)效益341萬(wàn)元，如考慮水質(zhì)變化對(duì)開(kāi)發(fā)效果的影響將具有巨大潛在的經(jīng)濟(jì)效益。