大慶油田綜合廢液處理池工程設計

宋尊劍魏作楠郭勝利

1大慶油田工程有限公司　2大慶油田采油六廠

大慶油田綜合廢液處理池工程設計

宋尊劍1魏作楠2郭勝利1

1大慶油田工程有限公司2大慶油田采油六廠

為解決大慶油田廢液處理存在的問題，針對油田綜合廢液的組成和特點，設計容積為5 000 m3的油田綜合廢液處理池。該廢液處理池采用沉降、除油、緩沖三段處理方式，可用于處理油田生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的作業(yè)、洗井、干線沖洗及壓裂和酸化等廢液。該工程設計，確定了無蓋池伴熱負荷的計算方法；解決了寒冷地區(qū)冬季干線沖洗水、廢壓裂液等存儲與處理問題。

大慶油田；油田綜合廢液；伴熱負荷；處理池；工藝

近兩年，根據(jù)油田穩(wěn)產(chǎn)上產(chǎn)的開發(fā)形勢要求，大慶油田開始實施大型壓裂、大排量洗井、注水管網(wǎng)沖洗等措施。注水井洗井、注水管網(wǎng)清洗廢液，以及油水井作業(yè)廢液、鉆停放溢流、壓裂返排液等的產(chǎn)生量不斷增多，各類廢液中油、懸浮固體等雜質的含量很高。目前，雖然大慶油田建成了多座廢液處理池存儲、處理上述各類廢液，但受自然環(huán)境等條件的制約，處理工藝尚不成熟。

1　廢液特點及處理方法

1.1壓裂返排液

大慶油田現(xiàn)場生產(chǎn)使用的壓裂液類型有水基型、乳化型和復合型三種。壓裂反排液是放噴液和油井采出液的混合物，具有高濁度、高穩(wěn)定性、高黏度、高COD、難處理等特點，其成分包括原油、地層水、難于生物降解的水溶性高分子聚合物等有害物質［1］。在適宜的溫度下，壓裂反排液靜置11～13天，在各種細菌、陽光和溫度的綜合作用下可自然降解，水色由黃變黑，上清液中油、懸浮物及COD的含量及黏度均可大幅度降低［2］。

各采油廠對壓裂返排液的處理主要為建設廢壓裂液回收池，將施工作業(yè)中產(chǎn)生的廢壓裂液儲存在規(guī)范的廢壓裂液回收池中，使其在池內(nèi)自然沉降，上清液進入預處理裝置進一步處理。

1.2其他廢液

油田其他廢液主要包括洗井水、油水井作業(yè)廢液、鉆停放溢流等產(chǎn)生的油田廢水。洗井過程中排出的洗井水水質、水量變化比較復雜［3］，洗井水與油水井作業(yè)廢液、鉆停放溢流等產(chǎn)生的廢水，主要污染物為懸浮物、油類、硫化物及微生物，pH值呈中性偏堿，色度高（通常為黑褐色），水溫在40～60℃之間［4］。

各采油廠將注水井洗井廢水、注水管網(wǎng)沖洗水集中在工業(yè)廢水預處理池內(nèi)，出水進入磁分離、多功能等一體化處理裝置進一步處理。

2　綜合廢液處理存在的問題

（1）廢液儲存能力不足。干線沖洗廢液與單井洗井廢液排量大、流速大，雖然近幾年各采油廠新建工業(yè)廢水預處理池、改造部分站所，增大儲泥池容積，但還沒有完全滿足沖洗需求。

（2）廢液預處理工藝不完善。由于壓裂返排液水質的不穩(wěn)定性、構成極為復雜和每口作業(yè)井返排液量的波動范圍較大，給處理工藝和設置構件的布置帶來較大的困難。

（3）廢液存放和處理設施不具備冬季運行條件。由于大慶油田所在地冬季環(huán)境溫度低，目前已建的各類廢液存儲設施在冬季均不運行，只是將廢液暫存在池內(nèi)，造成冬季無法洗井和沖洗注水干線。

3　綜合廢液處理池設計

為解決大慶油田廢液處理存在的問題，針對油田綜合廢液的組成和特點，設計容積為5 000 m3的油田綜合廢液處理池，該處理池尺寸為60m×40m× 3 m，不抗浮、無蓋、有伴熱、鋼筋混凝土結構。該池可用于處理油田生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的作業(yè)、洗井、干線沖洗及壓裂和酸化等廢液。

3.1工藝設計原理

綜合廢液處理池采用沉降、除油、緩沖三段處理方式，來液首先進入處理池沉降區(qū)（一段，以沉降為主，容積較大），在該區(qū)經(jīng)過靜沉后，泥砂等固相沉降到池底，油水經(jīng)過擋泥墻溢流到除油區(qū)（二段，以除油為主，容積介于一段和二段之間），油水固進一步分離，污水從擋油墻底部自流至緩沖區(qū)（三段，以緩沖為主，容積較?。鏊奶幚矸绞接捎脩糇远?，最終輸送至依托站的污水系統(tǒng)。污泥、污油定期人工清理。工藝流程如圖1所示。

圖1　綜合廢液處理池工藝流程

綜合廢液處理池深3.0 m，地上0.8 m，地下2.2 m，池內(nèi)設計液面高度為2.4 m。運行時最高液位水深2.6 m，保護高度為0.4 m。冬季運行最低液位水深2.1 m。

3.2伴熱工藝

3.2.1伴熱負荷計算

廢液處理池所需伴熱負荷

式中：Q1——廢液處理池內(nèi)每日進液升溫需熱量，參照污水站回收水池伴熱負荷的計算方法；

Q2——廢液處理池面蒸發(fā)散熱和空氣傳導損失熱量，參照室外游泳池所需熱量進行計算；

Q3——廢液處理池表面、池底、池壁、管道和設備等傳導所損失的熱量，按Q2的20%計算。

該工程在冬季運行時，在進行廢液處理池所需伴熱負荷設計時，廢液處理池周圍環(huán)境溫度取-30℃；處理池內(nèi)液體溫度滿足池底污水能夠流動的要求即可，按10℃設計。經(jīng)計算，廢液處理池需伴熱負荷1.7 MW。

3.2.2伴熱管布置形式

根據(jù)伴熱負荷可確定熱媒流量，查熱水網(wǎng)路水利計算圖表，按單位管長沿程壓降5～8 mmHg/m選伴熱管管徑，根據(jù)散熱面積和管徑，確定管長。

該工程設計采用75℃/55℃熱水伴熱，池內(nèi)伴熱盤管分區(qū)設置，每區(qū)每格進熱水、回水管各1根。在沉降區(qū)、除油區(qū)伴熱管沿池壁豎向布置2層，管徑DN100 mm；緩沖區(qū)伴熱管沿池壁豎向布置2層，管徑DN80 mm。

4　結語

（1）該綜合廢液處理池適用于油水井作業(yè)、注水井洗井、干線沖洗，以及壓裂等油田綜合廢液的處理。

（2）通過多次現(xiàn)場調研，確定了無蓋池伴熱負荷的計算方法。

（3）解決了寒冷地區(qū)冬季干線沖洗水、廢壓裂液等存儲與處理問題。

［1］楊衍東，胡永全，趙金洲.壓裂液的環(huán)保問題初探［J］.西部探礦工程，2006（4）：88-90.

［2］王珂昕.壓裂液和酸化解堵施工殘液的無害化處理［J］.油氣田地面工程，2007，26（5）：37-38.

［3］何煥杰，王永紅，詹適新，等.鉆井和措施井作業(yè)污水處理達標技術研究報告［R］.中原石油勘探局鉆井工程技術研究院，2002：8.

［4］秦愛斌，吳建軍，汪新志，等.中原油田鉆井和措施井作業(yè)廢水的處理［J］.石油化工腐蝕和防護，2005，22（2）：37-39.

（0459）5903904、songzunjian@petrochina.com.cn

（欄目主持張秀麗）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.7.017

宋尊劍：工程師，1997年畢業(yè)于哈爾濱建筑大學給排水專業(yè)，現(xiàn)任大慶油田工程有限公司給水排水室主任。

2015-01-27