薩中開(kāi)發(fā)區(qū)含油污水處理系統(tǒng)適應(yīng)性分析及優(yōu)化思路

大慶油田采油一廠

薩中開(kāi)發(fā)區(qū)含油污水處理系統(tǒng)適應(yīng)性分析及優(yōu)化思路

張忠慧

大慶油田采油一廠

隨著聚合物驅(qū)油技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用以及三元復(fù)合驅(qū)工業(yè)化推廣，油田采出水水質(zhì)含聚量逐漸升高，水驅(qū)與聚驅(qū)污水站來(lái)水水質(zhì)處理難度加大，導(dǎo)致地面采出水處理系統(tǒng)出現(xiàn)了不同程度的不適應(yīng)性。為了滿足開(kāi)發(fā)注水水質(zhì)要求，更好地適應(yīng)油田開(kāi)發(fā)形式，以油田公司規(guī)定的污水站設(shè)計(jì)參數(shù)為依據(jù)，結(jié)合目前各污水系統(tǒng)處理工藝實(shí)際運(yùn)行情況，對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，重新校核已建污水系統(tǒng)處理能力，并進(jìn)行系統(tǒng)能力分析。根據(jù)分析結(jié)果，提出“優(yōu)先調(diào)整原水管網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)水驅(qū)、聚驅(qū)污水站能力互用；其次新增污水站處理能力，完善濾后水管網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)礦區(qū)之間污水站能力互補(bǔ)”的優(yōu)化調(diào)整改造思路，為今后污水處理系統(tǒng)平穩(wěn)高效運(yùn)行，完成油田公司下達(dá)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)指標(biāo)提供保障。

污水系統(tǒng)；能力校核；優(yōu)化調(diào)整；工藝；負(fù)荷

隨著聚合物驅(qū)油技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用以及三元復(fù)合驅(qū)工業(yè)化推廣，油田采出水水質(zhì)成分日趨復(fù)雜、處理難度加大。由于薩中開(kāi)發(fā)區(qū)水驅(qū)污水站來(lái)液受上游水、聚驅(qū)原油處理工藝（即水、聚驅(qū)油井脫水站二段水驅(qū)、聚驅(qū)不分的處理工藝）的影響，以及聚驅(qū)污水站處理后濾后水回注高滲透層，而采油一廠一次加密井網(wǎng)與二次加密井網(wǎng)注水層系相同，注入水質(zhì)不同等，使得目前水驅(qū)高滲透層采出水全面見(jiàn)聚，且來(lái)水含油、含聚濃度呈逐年上升趨勢(shì)。聚驅(qū)污水站來(lái)液受高濃度驅(qū)影響，含聚濃度上升，處理難度加大，工藝出現(xiàn)不適應(yīng)性。

為適應(yīng)污水站來(lái)水水質(zhì)變化，參照油田公司規(guī)定的污水站設(shè)計(jì)參數(shù)，結(jié)合目前各污水系統(tǒng)處理工藝實(shí)際運(yùn)行情況，對(duì)已建污水系統(tǒng)處理能力重新進(jìn)行校核，并根據(jù)未來(lái)三年開(kāi)發(fā)水量預(yù)測(cè)值，提出優(yōu)化調(diào)整改造思路，對(duì)于保證今后污水站處理水質(zhì)達(dá)標(biāo)率、確保油田開(kāi)發(fā)效果具有一定的意義。

1 污水系統(tǒng)現(xiàn)狀

截至2012年底，薩中開(kāi)發(fā)區(qū)污水系統(tǒng)建成各類(lèi)污水站52座，其中普通含油污水站17座，深度污水站23座，聚合物含油污水站10座，三元污水試驗(yàn)站1座，地面污水處理站1座。按照原設(shè)計(jì)規(guī)模統(tǒng)計(jì)，污水總處理能力72.4×104m3/d，負(fù)荷率80.43%，深度水處理能力為48.1×104m3/d，負(fù)荷率69.11%。各系統(tǒng)基本狀況見(jiàn)表1。

污水處理系統(tǒng)面臨的形勢(shì)主要包括：①水質(zhì)日趨復(fù)雜，污水系統(tǒng)處理能力下降；②深度水需求量增大，污水系統(tǒng)面臨深度水水源不足問(wèn)題；③污水

表1 污水站現(xiàn)狀

2 系統(tǒng)能力核實(shí)及適應(yīng)性分析

2.1 已建污水站能力核實(shí)

采油一廠有水驅(qū)污水處理站10座，其中采用兩級(jí)重力沉降+一級(jí)壓力核桃殼過(guò)濾工藝4座，采用一級(jí)氣浮選+一級(jí)壓力核桃殼過(guò)濾工藝6座。

（1）兩級(jí)沉降+一級(jí)核桃殼過(guò)濾工藝能力核算。水驅(qū)污水處理站采用核桃殼過(guò)濾工藝，聚驅(qū)污水站采用石英砂過(guò)濾工藝，單純以聚驅(qū)污水站設(shè)計(jì)參數(shù)核定水驅(qū)污水站不合理。為確定核桃殼過(guò)濾罐處理含聚污水合理濾速，開(kāi)展了現(xiàn)場(chǎng)核桃殼處理含聚污水濾速優(yōu)選試驗(yàn)。該試驗(yàn)根據(jù)來(lái)水量情況，按濾速12、10、8、6m/h，通過(guò)調(diào)整過(guò)濾罐開(kāi)關(guān)數(shù)量來(lái)評(píng)價(jià)處理后水質(zhì)情況。試驗(yàn)地點(diǎn)選擇在新北某污水站。從監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以看出，當(dāng)濾速調(diào)至12m/h時(shí)，出水水質(zhì)含油量、懸浮物含量均超出“雙20”水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。借鑒南區(qū)污水站老區(qū)改造中設(shè)計(jì)核桃殼濾罐處理含聚污水（濾速為12m/h），結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)情況，將核桃殼濾速定為10m/h。因此，采油一廠水驅(qū)污水處理站的兩級(jí)沉降+一級(jí)核桃殼過(guò)濾工藝設(shè)計(jì)參數(shù)應(yīng)由自然沉降4h、混凝沉降2h、濾速16m/h，調(diào)整為自然沉降8h、混凝沉降4h、核桃殼濾速10m/h。重新校核后，兩級(jí)沉降+一級(jí)過(guò)濾工藝水驅(qū)污水站處理能力由12×104m3/d降至8.6× 104m3/d，與原設(shè)計(jì)能力相比減少3.4×104m3/d。

（2）氣浮選+一級(jí)核桃殼過(guò)濾工藝能力核算。為了解決含油污水見(jiàn)聚后重力式污水除油工藝不適應(yīng)油田生產(chǎn)的實(shí)際情況，從1999年開(kāi)始到2002年底，共在6座水驅(qū)含油污水處理站、1座普深合一污水處理站推廣應(yīng)用氣浮選除油工藝。從目前實(shí)際運(yùn)行情況看，負(fù)荷率低于80%的污水站3座，其中北1—3污由于過(guò)濾罐改造原因，導(dǎo)致水質(zhì)不合格，其余均在“雙20”指標(biāo)范圍內(nèi)。因此根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)，氣浮選除油工藝處理含聚污水其單臺(tái)設(shè)備處理能力應(yīng)由1×104m3/d降至0.8×104m3/d。一廠水驅(qū)污水處理站氣浮選+一級(jí)核桃殼過(guò)濾工藝設(shè)計(jì)參數(shù)，應(yīng)由單臺(tái)浮選設(shè)備處理能力1×104m3/d、核桃殼率罐濾速16m/h，調(diào)整為單臺(tái)浮選設(shè)備處理能力0.8×104m3/d、核桃殼率罐濾速10m/h。重新校核后，氣浮選+一級(jí)核桃殼過(guò)濾工藝水驅(qū)污水站處理能力由19×104m3/d降至11.6×104m3/d，與原設(shè)計(jì)能力相比減少7.4×104m3/d。

（3）聚驅(qū)污水處理站。采油一廠有聚驅(qū)污水處理站10座，其中采用兩級(jí)沉降+一級(jí)石英砂過(guò)濾工藝8座，采用一級(jí)氣浮沉降+一級(jí)石英砂過(guò)濾工藝2座。按照油田公司規(guī)定的聚驅(qū)污水處理站設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，即兩級(jí)沉降+一級(jí)核桃殼過(guò)濾工藝自然沉降時(shí)間8h、混凝沉降時(shí)間4h、濾速8m/h計(jì)算，8座污水站校核后能力為25×104m3/d，與原設(shè)計(jì)相比能力增加1×104m3/d。但在實(shí)際運(yùn)行中，部分污水站存在沉降段實(shí)際處理能力低于設(shè)計(jì)能力的現(xiàn)象。分析原因認(rèn)為：一是采油一廠聚驅(qū)污水黏度增大，影響水在管路中的流動(dòng)性；二是實(shí)際施工過(guò)程中存在施工偏差問(wèn)題，沉降罐內(nèi)部管件高差不足，導(dǎo)致沉降罐來(lái)水流量大時(shí)出現(xiàn)溢流。結(jié)合實(shí)際運(yùn)行情況及核算能力，確定聚驅(qū)污水沉降罐最終核定能力為22.8×104m3/d，如表2所示。

（4）深度污水處理站。采油一廠有深度污水處理站10座，均采用兩級(jí)壓力過(guò)濾工藝流程。2000年前建設(shè)深度水污水站設(shè)計(jì)濾速較高，一級(jí)濾速12、14、15m/h，二級(jí)濾速8m/h，按照油田公司規(guī)定的深度污水處理站設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，即兩級(jí)壓力過(guò)濾，一級(jí)濾速10m/h、二級(jí)濾速8m/h計(jì)算，10座污水站校核后能力為28×104m3/d，與原設(shè)計(jì)相比核減2.6×104m3/d。

（5）普深合一污水站。普深合一污水處理站7座，采用工藝及各級(jí)過(guò)濾濾料都不盡相同。結(jié)合油田公司普深合一站設(shè)計(jì)參數(shù)，確定不同工藝下各段污水設(shè)計(jì)參數(shù)。按照設(shè)計(jì)參數(shù)校核已建7座普深合一污水站校核后能力為16×104m3/d，與原設(shè)計(jì)能力相比減少1.3×104m3/d。

按照上述核算結(jié)果，薩中開(kāi)發(fā)驅(qū)污水處理能力為：水驅(qū)污水站36.2×104m3/d，聚驅(qū)污水站22.8× 104m3/d，深度污水站44×104m3/d。與原設(shè)計(jì)能力相比水驅(qū)污水站降低11.3×104m3/d，聚驅(qū)污水站降低1.2×104m3/d，深度污水站降低4.1×104m3/d。

2.2 污水處理系統(tǒng)適應(yīng)性分析

根據(jù)開(kāi)發(fā)部門(mén)提供的產(chǎn)水量預(yù)測(cè)，采用校核后的污水站能力，分析未來(lái)三年污水各系統(tǒng)處理負(fù)荷率情況，結(jié)果見(jiàn)表3。

表2 聚驅(qū)污水處理站能力核定

從表3可以看出，水驅(qū)、聚驅(qū)污水站負(fù)荷率均在90%以上，且從2016年起水驅(qū)、聚驅(qū)污水站超負(fù)荷運(yùn)行，達(dá)到101.10%。三元驅(qū)污水處理站最大負(fù)荷率為86.36%，設(shè)計(jì)能力能夠滿足三元污水處理需求。深度水配注最大量為43.90×104m3/d，目前已建深度污水處理規(guī)模為44×104m3/d，2014年?yáng)|區(qū)新建中416深度污水處理站1座，設(shè)計(jì)規(guī)模4×104m3/d，屆時(shí)深度水處理總規(guī)模為48×104m3/d。深度水處理站負(fù)荷率未來(lái)三年將保持在84.27%～91.46%之間，深度水污水處理站設(shè)計(jì)能力較為合理。值得一提的是表3中數(shù)據(jù)是按照一次加密、高臺(tái)子老井注入“雙20”指標(biāo)水質(zhì)進(jìn)行預(yù)測(cè)的，若根據(jù)地質(zhì)要求，按照“雙5”注入水質(zhì)，深度水處理站超負(fù)荷運(yùn)行，能力明顯不足。

表3 污水系統(tǒng)負(fù)荷率預(yù)測(cè)

從分礦負(fù)荷情況看，存在局部地區(qū)系統(tǒng)能力分布不均現(xiàn)象，一礦、二礦、六礦、七礦負(fù)荷率達(dá)到100%以上，三礦、四礦、五礦負(fù)荷率較為合理。由于在中區(qū)東部產(chǎn)能建設(shè)中，已經(jīng)考慮將聚中609放水站放水進(jìn)入四礦聚415污水站處理，六礦地區(qū)負(fù)荷率將降至82.5%，在合理范圍之內(nèi)。因此，一礦、二礦、七礦負(fù)荷率高，處理能力不足，需完善調(diào)水管網(wǎng)，合理分配系統(tǒng)能力，最大限度地應(yīng)用剩余能力，以平衡礦區(qū)間系統(tǒng)負(fù)荷。

3 優(yōu)化調(diào)整改造思路

根據(jù)污水處理系統(tǒng)適應(yīng)性分析，提出“優(yōu)先調(diào)整原水管網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)水驅(qū)、聚驅(qū)污水站能力互用；其次新增污水站處理能力，完善濾后水管網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)礦區(qū)之間污水站能力互補(bǔ)”的調(diào)整改造思路。

（1）針對(duì)目前水驅(qū)、聚驅(qū)原水來(lái)水水質(zhì)相當(dāng)?shù)那闆r，考慮調(diào)整轉(zhuǎn)油放水站與污水站之間的系統(tǒng)關(guān)系，對(duì)于放水站放水去向單一的站，增建放水站至其他污水站的原水管線，通過(guò)對(duì)原水管網(wǎng)的調(diào)整，增加原水調(diào)水靈活性，實(shí)現(xiàn)水驅(qū)、聚驅(qū)污水站能力互用，在充分利用污水站剩余能力的同時(shí)，也便于應(yīng)對(duì)停產(chǎn)改造所帶來(lái)的污水調(diào)水困難的問(wèn)題。

（2）校核后，水驅(qū)、聚驅(qū)污水站綜合處理符合率在94%以上，在實(shí)際運(yùn)行中，存在污水站改造產(chǎn)水量波動(dòng)，水驅(qū)、聚驅(qū)采出液逐漸見(jiàn)三元液等不確定因素，按照80%合理負(fù)荷率考慮，采油一廠普遍水處理站能力欠缺在16×104m3/d。根據(jù)各區(qū)塊之間的負(fù)荷情況，一方面利用已建的調(diào)水管網(wǎng)，將符合率較高地區(qū)的多余采出水調(diào)至負(fù)荷率較低的地區(qū)，處理后的濾后水再通過(guò)濾后水管網(wǎng)回輸至該區(qū)塊。另一方面根據(jù)分區(qū)塊污水站處理負(fù)荷情況，新建污水站選擇建在一礦、二礦、七礦。其中一礦地區(qū)建設(shè)規(guī)模為2.5×104m3/d，二礦地區(qū)建設(shè)規(guī)模為8.5×104m3/d，七礦地區(qū)建設(shè)規(guī)模為2×104m3/d。新增能力后，各礦負(fù)荷均衡，運(yùn)行平穩(wěn)。

（3）完善上、下游處理工藝。針對(duì)上游放水站、脫水站工藝僅建設(shè)1個(gè)污水沉降罐，不能定期清淤，難以保證污水站來(lái)水指標(biāo)的情況，在上游放水站、脫水站增加污水沉降罐，減輕下游污水站處理壓力。對(duì)于高濃度聚驅(qū)區(qū)塊，沉降罐內(nèi)應(yīng)用氣浮改造技術(shù)，提高沉降罐沉降效率，使得油水分離效果更好。

4 結(jié)論

（1）針對(duì)污水站來(lái)水水質(zhì)越來(lái)越差現(xiàn)象，跟蹤已建站來(lái)水水質(zhì)變化情況，摸索各段處理工藝合理運(yùn)行參數(shù)，并適時(shí)進(jìn)行調(diào)整改造，以保證今后污水站處理水質(zhì)達(dá)標(biāo)率，確保油田開(kāi)發(fā)效果。

（2）薩中開(kāi)發(fā)區(qū)水驅(qū)、普通聚驅(qū)污水站來(lái)液水質(zhì)含聚濃度及黏度相近，可以考慮通過(guò)調(diào)整轉(zhuǎn)油放水站與污水站之間的原水管網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)水驅(qū)、普通聚驅(qū)污水站能力互用，在充分利用污水站剩余能力的同時(shí)，也便于應(yīng)對(duì)停產(chǎn)改造所帶來(lái)的污水調(diào)水困難的問(wèn)題。

（3）在產(chǎn)能建設(shè)、老區(qū)改造項(xiàng)目中，充分考慮污水站原水水質(zhì)變化情況，逐步提高水驅(qū)污水站處理能力，解決礦區(qū)污水站負(fù)荷不均問(wèn)題。

（欄目主持張秀麗）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.6.012