油田污水凈化及凈化水回收利用工藝

段一黃柯王文濤（.玉門油田百思特工程咨詢有限責(zé)任公司，甘肅 酒泉 735000；.玉門油田作業(yè)公司，甘肅 酒泉 735000）

油田污水凈化及凈化水回收利用工藝

段一1黃柯2王文濤1（1.玉門油田百思特工程咨詢有限責(zé)任公司，甘肅 酒泉 735000；2.玉門油田作業(yè)公司，甘肅 酒泉 735000）

油田污水凈化及回用不僅關(guān)系到環(huán)境問題，而且直接影響油田正常生產(chǎn)，本文針對(duì)污水凈化工藝的幾個(gè)成功技術(shù)，就玉門油田近年回注水工程中存在的問題，提出了基本思路；就地層回注對(duì)環(huán)境和油田生產(chǎn)的影響，總結(jié)出問題的解決方法。

污水凈化；回用；污水回注；結(jié)垢

1 油田污水凈化工藝

污水凈化對(duì)不同水質(zhì)需要采取針對(duì)性解決方案。以下參照幾個(gè)成功的案例，做幾方面思考。

1.1 凈化工藝需要考慮凈化水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和腐蝕結(jié)垢性能

中原油田采油污水具有較強(qiáng)的腐蝕性和結(jié)垢性，屬于高礦化度、高含鐵的CaCl2水型，而且細(xì)菌含量較高。污水處理過程中加入了助凝劑、絮凝劑、PH調(diào)節(jié)劑等，絮凝、防腐和防垢過程統(tǒng)一考慮。加入除鐵藥劑除鐵、殺菌；應(yīng)用工藝手段降低溶解氧濃度，從而大幅度降低了污水的腐蝕速率；通過控制pH值，提高除鐵效率和懸浮物去除率，降低了HCO3-濃度，降低了污水的結(jié)垢量。實(shí)現(xiàn)了水處理與腐蝕、結(jié)垢控制的有機(jī)統(tǒng)一，凈化水滿足注水需要。

中原油田明二污采油污水含硫量較高、顏色發(fā)黑、水中細(xì)菌（SRB、TGB）含量較高，平均腐蝕速率較高。通過選擇除硫處理藥劑、研究絮凝強(qiáng)化方法，應(yīng)用復(fù)合堿調(diào)整混合水的pH。除硫劑、絮凝劑加量達(dá)到一定比例時(shí)，凈化水的透光率可達(dá)到99.7%；懸浮物、含油量、總鐵及濾膜系數(shù)均達(dá)到了回注指標(biāo)；SRB、TGB含量達(dá)標(biāo)、污泥量顯著降低；腐蝕速率降低；處理后水的離子含量、靜態(tài)腐蝕速率及與地層水的配伍性均符合回注要求。

1.2 處理工藝應(yīng)涉及凈化水回收利用及資源無害化處理

稠油污水處理的方法有三種：對(duì)污水進(jìn)行深度處理后回用熱采鍋爐；用生物化學(xué)方法，使污水達(dá)標(biāo)排放；將所產(chǎn)稠油污水調(diào)往附近的稀油油區(qū)處理合格后回注地層。遼河油田稠油污水處理過程中，開展高效絮凝劑體系研究及強(qiáng)化絮凝技術(shù)研究，優(yōu)化處理工藝，使處理后的稠油污水達(dá)到進(jìn)爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；自主研發(fā)出高效的硅垢阻垢劑和除硅劑；采用固化技術(shù)對(duì)污泥進(jìn)行資源化、無害化處理。凈化水水質(zhì)完全符合回注要求。

玉門煉化總廠致力于各類污水的回收及綜合利用。盡管原油重質(zhì)化導(dǎo)致污水含硫量逐年上升，我們?nèi)圆粩嗵岣呦到y(tǒng)酸性水的利用率，酸性水經(jīng)過脫油、除雜質(zhì)等凈化后，作為電脫鹽裝置的補(bǔ)水，現(xiàn)在每個(gè)小時(shí)可為脫鹽罐補(bǔ)充酸性水凈化水19噸；2013年投運(yùn)的污水深度回用裝置，將以往原油加工產(chǎn)生的污水凈化處理后為裝置循環(huán)水補(bǔ)水，今年，玉門油田煉化總廠還將其作為廠區(qū)的綠化用水；玉門煉化總廠的水處理車間，污水經(jīng)過處理后達(dá)到了飲用水級(jí)別。凈化水的合理利用對(duì)環(huán)境保護(hù)極為有利。

玉門油田青西污水處理廠毗鄰聯(lián)合站，聯(lián)合站裝置系統(tǒng)循環(huán)水多為新鮮水，凈化水處理合格后能夠替代新鮮水、除鹽水，全部被聯(lián)合站裝置利用，不但能夠減少回注量還能減少新鮮水用量。

1.3 避免采用清污混注技術(shù)，提升處理后凈化水的地層配伍性

玉門油田老區(qū)注水多采用清水、污水單獨(dú)處理分別回注的方式。該方式增加地面工程投資和操作工的工作量，增加清水消耗量。另外，兩種水質(zhì)間的差異，增大了注入水在地層結(jié)垢的可能性、注入水產(chǎn)生腐蝕、結(jié)垢的因素逐漸復(fù)雜化。

老油田改造需要借鑒塔里木油田的清污混合后處理技術(shù)。污水、清水混合后再經(jīng)過處理，達(dá)標(biāo)后注入地下，這樣可以降低地層腐蝕、地層結(jié)垢的速率，也能為上產(chǎn)提供一定的幫助。

1.4 含油污泥固化處理，避免大量污泥對(duì)環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響

采油作業(yè)中、污水處理中產(chǎn)生的含油量超過8%污泥有如下處理方式：污泥熱解方式、萃取方式。來實(shí)現(xiàn)油/固體顆粒的有效分離，達(dá)到污油回用，殘余固體無害化排放。以上兩項(xiàng)技術(shù)，可回收含油污泥中80%左右的油。成本低廉、處理后的含油污泥可進(jìn)行資源化處理或達(dá)標(biāo)排放。含油量低于8%的含油污泥處理，旨在控制污染物浸出。處理后的污泥抗壓強(qiáng)度高、處理成本低、浸出物的COD含量低，可作為墻磚、地磚等建筑材料。

2 凈化水地層回注方案的確定

高含水油藏注水，可減少高成本采油、避免污染環(huán)境等，是一種有效的驅(qū)油方式，效果直接影響油井產(chǎn)量及最終的驅(qū)油能力。分層注水采用的水多為地下采出液經(jīng)污水處理系統(tǒng)處理后直接向油層回注。但是怎么注、注多少、注后效果如何、對(duì)儲(chǔ)層造成什么影響對(duì)設(shè)計(jì)者來說存在很大盲目性。

玉門油田青西采油廠近年來注水規(guī)模不斷擴(kuò)大，但是本年度完成的注水井只有一口順利投產(chǎn)，其余的注水井壓力高、注不進(jìn)，采用酸化增注后仍無任何效果。工程不能順利投用影響生產(chǎn)進(jìn)度、造成投資浪費(fèi)。主要原因在于儲(chǔ)層物性不好，目的層巖性以白云質(zhì)泥巖、泥質(zhì)白云巖為主，裂縫以低角度縫為主。

基于以上問題，設(shè)計(jì)者需要做大量工作以減少設(shè)計(jì)返工、建設(shè)中斷、建成后廢棄。

（1）確定方案：確定一套注水方案必需初選層位、對(duì)介質(zhì)和地層的配伍性做深入研究，以此來確定該地層儲(chǔ)水能力，然后優(yōu)選回注層位、計(jì)算注入壓力和地層吸水能力。

（2）方案驗(yàn)證：周邊注水壓差和逐年地層壓力是該層位吸水能力的有效判斷途徑?；谏鲜鰞牲c(diǎn)做出參數(shù)估計(jì)，建立概念模型后，對(duì)模型做出數(shù)值模擬，確定層位最大注水量，考慮最初確定井的注水可行性。

（3）試注：井位、注入壓力、注入量確定后可以試注，但不宜投入大量財(cái)力。如果試注成功還要考慮該方案對(duì)底層會(huì)不會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響。

（4）清、污水配伍性研究：對(duì)處理后污水各項(xiàng)指標(biāo)做化驗(yàn)分析，測(cè)試好各項(xiàng)指標(biāo)，考慮凈化水水質(zhì)是用于地層注水還是外排污水。

3 回注的不良影響及解決方法

3.1 凈化水回注對(duì)分層測(cè)試影響

污水處理的原水為地下采出液和洗井水等。地下采出液礦化度高、含原油、含有部分的溶解氣和細(xì)菌，洗井水中含固體懸浮物。污水處理系統(tǒng)凈化水不達(dá)標(biāo)仍被用作注水的情況下水質(zhì)問題會(huì)直接影響分層測(cè)試。

污水腐蝕管網(wǎng)和堵塞井下管柱：出砂的井在注水井工作筒內(nèi)堆積細(xì)砂，堵塞工作筒，影響測(cè)試儀器工作；堵塞水咀：凈化水固體懸浮物較多，固體懸浮物容易堵塞濾網(wǎng)，容易使偏心配水管柱配水器堵塞器內(nèi)的水咀堵塞結(jié)垢，使油壓迅速上升，注水量下降，注水合格率降低；堵卡水表：因地層堵塞，水量壓力波動(dòng)大，地面水表讀值精度低，與井下流量計(jì)取值存在較大誤差，堵卡嚴(yán)重水表停轉(zhuǎn)時(shí)；泵壓低：由于地勢(shì)高低差異和注水管線內(nèi)污水雜質(zhì)多，管線內(nèi)壁容易被腐蝕結(jié)垢，流量、壓力不穩(wěn)定，從配水間分水器上測(cè)量出來的泵壓過低，不便進(jìn)行調(diào)試。

3.2 污水回注對(duì)地層的影響

處理達(dá)標(biāo)的凈化水回注地下，對(duì)地層影響很小，但是由于技術(shù)限制、來液性能復(fù)雜易變，很難嚴(yán)格達(dá)標(biāo)。另外，地層水和注入水混合時(shí)也會(huì)發(fā)生結(jié)垢。不達(dá)標(biāo)水質(zhì)礦化度過高、含多種油田助劑，會(huì)導(dǎo)致地層結(jié)垢、腐蝕、堵塞、注水井作業(yè)周期縮短，對(duì)油層造成極大傷害。沉積物積于管線、巖石孔隙表面，嚴(yán)重?fù)p害儲(chǔ)層滲透率。

3.3 解決方法

凈化回注過程全程把關(guān)是避免上述影響的關(guān)鍵。凈化處理，避免結(jié)垢；減少固體懸浮物含量；在油管內(nèi)壁增加防腐蝕涂層來隔絕氣體腐蝕；注水站至配水間應(yīng)穩(wěn)定泵壓，連續(xù)均勻地泵送注入水，注水管線要經(jīng)常沖洗；控制水中氧的溶解度，避免鐵銹產(chǎn)生；沉降罐定期清洗；嚴(yán)格控制化學(xué)藥劑用量和質(zhì)量；操作人員熟練掌握系統(tǒng)處理過程，控制系統(tǒng)連續(xù)供水、平穩(wěn)運(yùn)行。

水敏、固相顆粒堵塞是降低儲(chǔ)層滲透率的直接原因，所以造成起初注水正常，后期效果不好、注不進(jìn)的現(xiàn)象。計(jì)算機(jī)預(yù)測(cè)，通過儲(chǔ)層特性分析和污水水質(zhì)評(píng)價(jià)，做靜態(tài)結(jié)垢實(shí)驗(yàn)、動(dòng)態(tài)結(jié)垢實(shí)驗(yàn)、水質(zhì)與儲(chǔ)層配伍性實(shí)驗(yàn)，進(jìn)而得出水質(zhì)與地層相容性實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以很好的指導(dǎo)生產(chǎn)。

［1］鄒根寶《采油工程》。石油工業(yè)出版社，1998.

［2］趙林、李支文、程艷《油田清水污水混配產(chǎn)生沉淀原因分析油田化學(xué)》，2005，22（1）：52.

［3］偉利《結(jié)垢配伍性試驗(yàn)及預(yù)測(cè)技術(shù)》。工程技術(shù)，270～271.

［4］梅洋《江蘇低滲透油藏注水水質(zhì)和配伍工藝研究》。學(xué)位論文，2005.

［5］波·恩·鳥斯闊夫《油氣混輸流程的改造》。油田設(shè)計(jì)，1972年01期.