勝利油田某污水處理站工藝改造研究

陳 康，廖柯熹

（西南石油大學(xué)， 四川 成都 610500）

勝利油田某污水處理站工藝改造研究

陳 康，廖柯熹

（西南石油大學(xué)， 四川 成都 610500）

通過(guò)對(duì)勝利油田某污水處理站外輸水質(zhì)分析，發(fā)現(xiàn)懸浮固體含量、腐蝕率、SRB菌以及鐵細(xì)菌硫化氫含量均超出B2注水水質(zhì)指標(biāo)，如果油田把這種不達(dá)標(biāo)的水用來(lái)回注，一方面會(huì)造成油田注入狀況差， 影響了油藏開(kāi)發(fā)效果和增加了開(kāi)發(fā)成本；另一方面會(huì)對(duì)注水站、注水管網(wǎng)及注水管柱產(chǎn)生腐蝕，增加了油田生產(chǎn)的安全隱患。通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)對(duì)該污水處理站來(lái)水水質(zhì)特點(diǎn)進(jìn)行了分析，對(duì)改性藥劑和凈化藥劑進(jìn)行初步篩選，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的測(cè)試結(jié)果和污水處理工藝現(xiàn)狀，并進(jìn)行不同方案的經(jīng)濟(jì)比選，提出合理的改造方案，同時(shí)選擇成熟、先進(jìn)、可靠的新技術(shù)、新工藝，使該污水處理站處理后污水水質(zhì)達(dá)到SY/T5329規(guī)定的B2級(jí)指標(biāo)，從而減少水處理系統(tǒng)對(duì)原油生產(chǎn)的制約，保障油田的可持續(xù)發(fā)展。

污水處理；水質(zhì)；回注；改性；凈化

勝利油田某污水處理站目前污水處理規(guī)模為5 000 m3/d，處理后污水用于回注。污水來(lái)源有三個(gè)：一是來(lái)自平方王油田、平南油田、濱南油田西部、尚店油田小部分產(chǎn)能分離出水；另一是勝興、勝凱、東勝三個(gè)油公司單井拉油分離出水；再一是濱五站來(lái)油分離出水。目前進(jìn)入該污水處理站的污水總量約3 070～3 870 m3/d。近期勝利油田勝利勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司對(duì)該處理站的情況進(jìn)行調(diào)研發(fā)現(xiàn)其處理后水質(zhì)無(wú)法達(dá)到回注標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)重制約了油田的可持續(xù)發(fā)展。

1 外輸污水水質(zhì)情況及對(duì)油田影響

目前國(guó)內(nèi)油田污水處理后的出路主要有三種[1-3]：回注、回用和外排，針對(duì)不同的出路其處理后的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)也不相同。該污水處理站處理后的污水是經(jīng)長(zhǎng)度為5.5 km的DN300的玻璃鋼污水管線，輸送回注至平方王油田地層，其注水水質(zhì)指標(biāo)為B2。2009年，勝利油田勝利勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司對(duì)該污水處理站外輸污水水質(zhì)進(jìn)行取樣化驗(yàn)，化驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

從表1的數(shù)據(jù)可以看出，外輸水中的懸浮固體含量、腐蝕率、SRB菌、鐵細(xì)菌硫化氫含量等水質(zhì)指標(biāo)均超出B2注水水質(zhì)指標(biāo)。

該污水處理站污水外輸水質(zhì)不達(dá)標(biāo)的直接危害主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面[4,5]：

一方面回注水質(zhì)未達(dá)到目前油藏開(kāi)發(fā)需求，造成油田注入狀況差，影響油藏開(kāi)發(fā)效果，導(dǎo)致開(kāi)發(fā)成本上升。其主要原因有：

（1）注水不達(dá)標(biāo)會(huì)堵塞地層，造成注壓力升高[6]。

（2）注水水質(zhì)差引起啟動(dòng)壓力上升，吸

水指數(shù)降低。

（3）注水井欠注，地層壓力不斷下降，地層能量虧空嚴(yán)重，水驅(qū)效果差，影響油田的注水開(kāi)發(fā)效果，降低采油速度，降低油田的可采儲(chǔ)量。

（4）因注水水質(zhì)差，單井注水能力下降，為保證注水井按照油藏需求配注注水，對(duì)達(dá)不到油藏配注需求的注水井采用增注手段實(shí)施單井增注[7]。

另一方面由于該污水處理站出水水質(zhì)經(jīng)常性超標(biāo)，對(duì)注水站、注水管網(wǎng)及注水管柱腐蝕嚴(yán)重，使這些管道和設(shè)備的壽命縮短，增大了油田生產(chǎn)的安全隱患[8]

表1 水質(zhì)化驗(yàn)結(jié)果超標(biāo)項(xiàng)Table 1 The water quality test results

2 水質(zhì)改性技術(shù)試驗(yàn)研究

2.1 改性藥劑篩選

利用該污水處理站來(lái)液水樣考察了液堿用量和pH值的關(guān)系，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

從表2的試驗(yàn)結(jié)果可以看出當(dāng)液堿用量為600 mg/L時(shí)，pH值大于7；當(dāng)pH值調(diào)到7.5時(shí)，液堿用量為800 mg/L。

由于水質(zhì)改性會(huì)產(chǎn)生大量的污泥，因此考察了不同pH值下產(chǎn)生的污泥量，其結(jié)果如圖1所示。從pH值與污泥量關(guān)系可以得到：隨pH值的升高，污泥產(chǎn)出量逐漸增加；當(dāng)pH值調(diào)到7.5以上后污泥產(chǎn)出量開(kāi)始增加迅速。

水質(zhì)改性通過(guò)提高回注水的pH值，能夠控制回注水的腐蝕，因此對(duì)不同pH值情況下的腐蝕速率進(jìn)行了檢測(cè)分析，PH值分別為6.4、7.0、7.5和8.0其結(jié)果如圖2所示。由試驗(yàn)結(jié)果可知：當(dāng)回注水的pH值達(dá)到7.0后，腐蝕速率明顯下降，當(dāng)pH值大于7.0后，pH值的變化對(duì)腐蝕速率的影響不大。

表2 液堿的用量和pH值之間的關(guān)系Table 2 The relationship between the amount of liquid caustic soda and pH

圖1 污泥量和pH值關(guān)系圖Fig.1 The relationship between sludge quantity and pH

圖2 pH值和腐蝕速率關(guān)系圖Fig.2 The relationship between pH value and corrosion rate

2.2 凈化劑篩選

利用改性劑將pH值調(diào)到7.0，進(jìn)行凈化劑篩選。首先固定絮凝劑的用量為40 mg/L，加入不同量的混凝劑，其結(jié)果如圖3所示。然后固定混凝劑的用量100 mg/L，改變絮凝劑的添加量，其結(jié)果如圖4所示。

水質(zhì)改性后進(jìn)行凈化，較低量?jī)艋瘎┘纯蛇_(dá)到除油效果；由于改性后水中再生大量懸浮物，因此凈化效果主要考察水中懸浮物含量變化。綜合試驗(yàn)結(jié)果：混凝劑投加濃度100 mg/L，絮凝劑40 mg/L。

通過(guò)對(duì)改性藥劑及凈化劑的篩選研究，將水質(zhì)改性技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的藥劑投加配方初步確定，具體藥劑的加藥類型及加藥濃度見(jiàn)表3。

表3 水質(zhì)改性技術(shù)的藥劑配方Table 3 The agent of water quality modification

3 改造方案

上面對(duì)處理站的外輸水質(zhì)進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)其懸浮固體含量、腐蝕率、SRB菌、鐵細(xì)菌硫化氫含量超標(biāo)。下面通過(guò)分析水質(zhì)超標(biāo)的原因，并針對(duì)該污水處理站來(lái)水水質(zhì)特點(diǎn)及目前污水處理工藝的現(xiàn)狀，在合理改造原污水站和考慮經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)上，提出了改造方案。

圖3 不同混凝劑用量的凈化效果Fig.3 The purification effect of different coagulant quantity

圖4 不同絮凝劑用量的凈化效果Fig.4 The purification effect of flocculant quantity

3.1 流程改造

方案流程為：大罐重力除油+大罐重力沉降+兩級(jí)過(guò)濾處理流程。改造完成之后可以滿足：1)污水處理；2)過(guò)濾器反洗及回收；3)污水回收；4)污泥回收及處理；5)污油回收；6)系統(tǒng)加藥。

該流程改造方案其特點(diǎn)為主體采用大罐重力除油沉降流程，具有水力停留時(shí)間長(zhǎng)；抗沖擊能力強(qiáng)，能適應(yīng)較大水質(zhì)、水量變化；易于操作，管理簡(jiǎn)單、方便等優(yōu)勢(shì)。藥劑的投加實(shí)現(xiàn)每個(gè)投加點(diǎn)的藥劑控制和藥劑計(jì)量，增加了藥劑投加的效果，減少了藥劑的浪費(fèi)。藥劑費(fèi)用低，制水成本低；污泥量小，污泥處理費(fèi)用低；能耗較低，投資較低等。

3.2 預(yù)期效果

油站來(lái)水在含油≤350 mg/L、懸浮物≤120 mg/L時(shí)，經(jīng)一次除油罐約6.0 h除油及懸浮物沉降處理后，水中含油量和懸浮物均可分別控制在 100和 70 mg/L；經(jīng)混凝沉降罐進(jìn)行進(jìn)一步的除油及懸浮物沉降處理后，水中含油量和懸浮物均可分別控制在40和25 mg/L以下；經(jīng)過(guò)濾器過(guò)濾處理后，外輸污水水質(zhì)達(dá)到B2水質(zhì)指標(biāo)：懸浮固體含量≤4 mg/L，懸浮固體粒徑中值≤2.5 μm，含油量≤10 mg/L。

進(jìn)行工藝改造并結(jié)合化學(xué)藥劑的適當(dāng)使用，使處理后采出水質(zhì)達(dá)到SY/T5329規(guī)定的B2級(jí)指標(biāo)，可以避免因水質(zhì)不合格而產(chǎn)生的地層堵塞、注水壓力上升等問(wèn)題，其直接經(jīng)濟(jì)效益和間接經(jīng)濟(jì)效益都是十分巨大、不可估量的。此外，改造方案實(shí)施后，從加強(qiáng)藥劑研究和加強(qiáng)化學(xué)、物理措施入手，可解決長(zhǎng)期以來(lái)一直困擾該污水處理站的腐蝕結(jié)垢問(wèn)題，減少對(duì)水質(zhì)二次污染的同時(shí)，也將降低維修費(fèi)用。通過(guò)改造，將很大程度緩解存在的注采矛盾，增強(qiáng)油田穩(wěn)產(chǎn)基礎(chǔ)，減緩老井遞減。

4 結(jié)論與建議

該污水處理站目前外輸水懸浮物含量、腐蝕率、細(xì)菌等各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)嚴(yán)重超標(biāo)，造成服務(wù)區(qū)塊欠注層增多、吸水指數(shù)下降，嚴(yán)重影響油田的穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，同時(shí)造成注水壓力大幅度升高和生產(chǎn)成本的增多。為保證平方王油田持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)，對(duì)污水處理站的改造十分重要。按照本方案實(shí)施后，污水處理的主流程為大罐重力除油+大罐重力沉降+兩級(jí)過(guò)濾，經(jīng)過(guò)該流程和一些輔助流程之后，可使外輸回注水質(zhì)滿足地質(zhì)要求對(duì)水質(zhì)要求的B2級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)還可以有效解決處理站的腐蝕結(jié)垢問(wèn)題和二次污染問(wèn)題。

改造完成后，應(yīng)定期對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的腐蝕、結(jié)垢及水質(zhì)情況進(jìn)行分析調(diào)查，以便于及時(shí)掌握水質(zhì)變化情況，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)及藥劑類型使用進(jìn)行適時(shí)的調(diào)整，以保證處理后水質(zhì)保持穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。對(duì)于加藥劑的情況，應(yīng)緊密跟蹤觀察水質(zhì)投藥后的變化，并根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況和原水水質(zhì)的變化調(diào)整加藥量，若原水水質(zhì)變化幅度過(guò)大，還需視具體情況確定是否需重新篩選藥劑。

［1］Rio De Janeiro. Biological treatment of oil field wastewater ina sequencing batch reactor [J]. Environmental Technology,2001, 22 (10)∶1125-1135.

［2］ 張文.油田污水處理技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].2010，17(2)∶108-110.

［3］ 李雅楠. 油田污水處理方法研究[J]. 湖南農(nóng)機(jī),2010,37(4 )∶14-16.

［4］ 黃廷林,楊利偉.采油廢水回注處理技術(shù)[J].工業(yè)用水與廢水, 2000, 31∶ 1-3.

［5］ 張強(qiáng),詹詠,董濱，等.油田回注水質(zhì)的腐蝕性模擬試驗(yàn)研究[J]. 上海理工大學(xué)學(xué)報(bào),2015,37(2)∶169-173.

［6］ 田乃林,張同哲,陳君. 渤南低滲透油田污水回注可行性研究[J]. 承德石油高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào),2001，3(1)∶1-4.

［7］ 劉偉,馮志云. 油田污水回注技術(shù)分析[J].化工管理,2014,12∶276.

［8］ 蒲美玲. 提高油田污水水質(zhì)達(dá)標(biāo)率的方法研究[J]. 江漢石油職工大學(xué)學(xué)報(bào),2008,21(6)∶25-29.

Research on Process Modification of a Sewage Treatment Station in Shengli Oilfield

CHEN Kang，LIAO Ke-xi
（Southwest Petroleum University, Sichuan Chengdu 610500，China）

Through analysis of the water quality of a sewage treatment station, it was found that the content of suspended solids, corrosion rate, SRB bacteria and iron bacteria were all beyond the B2 water quality index. If the water is reinjected into oil field, on the one hand oil field injection condition will become poor, influencing the reservoir development effect and increasing the cost of development, on the other hand, it will cause a serious corrosion to the water injection station, water injection pipe network and water injection pipe string, increasing the safety hazard of oil field production. In this paper, runoff water quality characteristics of a sewage treatment station were analyzed, modified agents and cleaning agents were screened out. Then through the field test and analysis of the status quo of the sewage treatment process, through comparing economic effect of different reform programs, suitable reform program was determined. After the reform, water quality of treated wastewater can meet the B2 level indicator of SY/T5329 provision, thereby reducing the restriction of water treatment system to oil production, ensuring sustainable development of oilfield.

Sewage treatment; Water quality; Modification;Transformation; Purification

X 703

A

1671-0460（2015）09-2187-03

2015-07-10

陳康（1977-），男，重慶榮昌人，工程師，西南石油大學(xué)在讀研究生，研究方向：油氣集輸及地面工程。E-mail：11250070@qq.com。