吳起采油廠污水處理現(xiàn)狀及改進措施探析

雙立娜

（延長油田股份有限公司吳起采油廠， 陜西 延安 717600）

1 吳起采油廠油田污水處理的現(xiàn)狀

吳起油田位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡西部中段、吳起鼻褶帶，侏羅系主要發(fā)育延安組延 9、延10和延11（富縣組）等小而肥的巖性-構(gòu)造油藏，三疊系主要發(fā)育延長組C2～C10油藏，為低滲-特低滲巖性油藏，是吳起油田主要含油層系。

吳起采油廠目前已建污水處理站9座，全廠污水處理能力1.35×104m3/d，截止2016年11月，9座污水處理站實際處理污水1.031×104m3/d。水處理系統(tǒng)是污水資源化利用的重要措施之一，是“注好水”的基本保證。根據(jù)對2016年采油廠和各站水質(zhì)化驗資料統(tǒng)計分析，各站處理后污水水質(zhì)含油量和懸浮物含量兩項主要指標(biāo)均不滿足油田公司注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)站場水樣處理效果調(diào)研，聯(lián)合站水質(zhì)檢測分析項目偏少，各站檢測項目不統(tǒng)一，僅開展懸浮物含量、pH值、含鐵離子分析，含油量檢測頻次偏少，沒有與懸浮物含量等指標(biāo)同步檢測，影響對水質(zhì)的客觀評價分析，也難以客觀評價水處理設(shè)施的運行狀態(tài)。

2 吳起采油廠油田污水水質(zhì)不達標(biāo)的原因

2.1 水量及水質(zhì)波動，影響系統(tǒng)平穩(wěn)運行

由于大量的拉油生產(chǎn)，受氣候、車輛調(diào)配、交通等外部環(huán)境影響大，造成每年冬季、夏季污水量波動大，每天拉油與不拉油相比污水量波動大。根據(jù)調(diào)研，目前7座聯(lián)合站夏季卸油時間大約在6～9 h，卸油時間主要集中在每天的9：00～17：00，冬季卸油時長大約在9～17 h，卸油時間主要集中在每天的 10：00～0：00，由于卸油時段相對集中，加之站內(nèi)水處理系統(tǒng)沒有緩沖能力功能，污水處理系統(tǒng)目前均為間斷式運行，導(dǎo)致部分站污水處理超負荷運行。另外，由于目前多層系開發(fā)，即使同層系油藏，其產(chǎn)出水也存在差異，加之大量拉運生產(chǎn)，卸油油井不固定，導(dǎo)致處理水質(zhì)也存在波動。

水量和水質(zhì)的頻繁波動，給污水處理系統(tǒng)的平穩(wěn)運行帶來了很大的負面影響。除油罐、混凝沉降罐液位無法保持穩(wěn)定，過濾器短時間超負荷運行并大多數(shù)站都只能為間斷式運行，加藥系統(tǒng)無法根據(jù)水量及時調(diào)整，提升泵頻繁變化排量等?？梢哉f，如果不能有效解決水量頻繁、大幅度波動，水質(zhì)的保證就不可能實現(xiàn)。從現(xiàn)有的污水站設(shè)置看，增大污水接收罐的容量，有效消減水量波動的幅度和頻率，是保證污水處理系統(tǒng)平穩(wěn)達標(biāo)運行的關(guān)鍵因素。

2.2 處理工藝技術(shù)水平不一，部分處理工藝難以適應(yīng)工況

吳起采油廠水處理建站方式主要有固定站和橇裝站兩類，水處理系統(tǒng)分污水處理和清水處理兩大系統(tǒng)。水處理水源有產(chǎn)出液分出的含油污水和清水（地層洛河水）兩類。從采油廠處理工藝適應(yīng)性分析來看：

(1)目前采用的微生物處理技術(shù)難以適應(yīng)吳起采油廠污水水質(zhì)：柳溝聯(lián)合站微生物處理系統(tǒng)2014年11月投產(chǎn)，石百萬聯(lián)合站微生物處理系統(tǒng)2015年8月投產(chǎn)。從運行情況來看，兩站運行初期總體良好，污水水質(zhì)得到了較大改善。微生物反應(yīng)池持續(xù)運行半年到1年后（柳溝運行不到1年、石百萬運行不到半年），由于微生物工藝的目前微生物已經(jīng)死亡，附著微生物的菌棒結(jié)垢嚴(yán)重（見圖1、圖2），微生物處理系統(tǒng)目前處于失效癱瘓狀態(tài)。

利用微生物技術(shù)處理包括原油在內(nèi)的有機物是非常有效的措施，在國內(nèi)外生活污水處理領(lǐng)域多有應(yīng)用。但是微生物技術(shù)應(yīng)用對水質(zhì)條件和運行工況有很敏感的選擇性，耐沖擊能力較差，條件稍有變化就會威脅到微生物的生存和功能的正常發(fā)揮，與生活污水不同的是，采油污水環(huán)境差、變化多、礦化度高、可生化性差，工藝運行出現(xiàn)問題后難以得到及時“康復(fù)”和自行解決，微生物處理段出現(xiàn)波動需要的修復(fù)周期較長，增加了管理難度，不利于微生物技術(shù)的平穩(wěn)可靠運行。加之微生物好氧段需要增加溶解氧，增加了控制腐蝕難度。

微生物系統(tǒng)在延長油田青化砭采油廠、長慶油田等其他油田也有工程案例，由于各油田污水水質(zhì)、原油物性和運行工況存在一定的差異，加之菌種馴化和運行管理等諸多因素，處理效果各不相同。從應(yīng)用情況來看，處理效果大多沒有達到預(yù)期效果，運行穩(wěn)定性較差，管理維護難度較常規(guī)工藝大，在今后污水處理工程建設(shè)項目應(yīng)謹(jǐn)慎選用。

圖1 石百萬微生物系統(tǒng)運行4個月、8個月時菌棒結(jié)垢照片

圖2 柳溝聯(lián)合站微生物處理單元設(shè)施運行現(xiàn)狀照片

(2) 橇裝處理站污水處理工藝難以適應(yīng)工況：目前已實施的橇裝處理站處理工藝具有“處理工藝相似、過濾設(shè)備選型多樣”的特點，處理工藝存在以下幾個方面的問題：1) 污水處理工藝流程設(shè)計有待完善：部分橇裝站污水處理過濾段過濾設(shè)備選型組合不合理，橇裝處理設(shè)施故障率高，運行可靠性差，大多橇裝污水處理設(shè)備處于故障停運狀態(tài)。2)污水處理工藝配套不完善，目前僅建有污水接收池和污水處理橇裝設(shè)施，無反洗水接收設(shè)施，導(dǎo)致處理設(shè)施反洗污水、污泥排入污水接收池，污泥在系統(tǒng)中循環(huán)惡化。3) 近幾年實施的橇裝注水站清改污項目，由于沒有配套加熱系統(tǒng)，導(dǎo)致污水處理設(shè)備只能5月至10月季節(jié)性運行，清改污項目投資沒有發(fā)揮真正的功能。另外污水處理設(shè)備長時間間斷運行，給設(shè)備管理維護也帶來了諸多不利因素。

(3) 清水處理站處理工藝多樣，處理效果差異較大：目前清水處理工藝大致分三類十余種過濾處理工藝，主要去除懸浮物含量和控制粒徑中值，清水處理總體處理工藝參差不一，過濾器選型多樣不但增加了管理維護難度，也不利于優(yōu)化投資結(jié)構(gòu)。

(4) 目前污水注水站“二次過濾”模式，未能達到“提標(biāo)保質(zhì)”目的：對于污水水源的注水站，均為“二次過濾”建站模式，即：聯(lián)合站污水處理+注水站二次過濾，在注水站設(shè)二次過濾的目的是為了解決輸水過程沿程污染問題，主要是進一步控制懸浮物含量和粒徑中值，保證注水井井口水質(zhì)。在注水站配套建設(shè)“二次過濾”為注水水質(zhì)穩(wěn)定起到了一定的作用，但存在以下幾個方面的問題：1）過濾精度基本相同，難以起到“提標(biāo)保質(zhì)”目的。通過對聯(lián)合站和和注水站過濾設(shè)備選型統(tǒng)計分析來看，兩者所選的過濾器過濾精度級別基本相同，從目前注水站過濾器運行效果來看，并未對注水水質(zhì)起到“提標(biāo)保質(zhì)”的預(yù)期效果。另外，注水站每年濾料還需更換1～2次，增加了管理成本；2) 從注水站污水處理工藝配套來看，難以保證二次過濾效果和穩(wěn)定運行。一是注水站站內(nèi)未配套污油池和污泥池等輔助設(shè)施，反洗后的污水排入污水池后，其池底泥和污油無法得到及時分離出系統(tǒng)，導(dǎo)致污油和污泥在系統(tǒng)中惡性循環(huán)。二是注水站污水水溫偏低，尤其反洗水水溫低，加之來水含油量比較高，影響過濾器反洗效果，濾料極易被污染，穩(wěn)定保持水質(zhì)難度大。三是由于地理環(huán)境的特殊性，所產(chǎn)生的污泥和污油都需要采取人工收集、拉運方式處理，難以得到及時處理、處理費用高。四是處理后污水在聯(lián)合站和注水站二級儲存，儲存時間長，增加了水質(zhì)穩(wěn)定難度，導(dǎo)致兩站重復(fù)投加水質(zhì)穩(wěn)定藥劑和多級提升，增加了污水處理的藥劑費用和電費。五是注水站沒有設(shè)置污水處理技術(shù)崗和化驗崗，污水處理設(shè)施各節(jié)點運行狀態(tài)也無法及時掌握，影響處理設(shè)備的及時維護和運行參數(shù)的調(diào)整。

3 吳起采油廠油田污水水質(zhì)改進措施

水處理水質(zhì)指標(biāo)受開發(fā)層系繁雜、油氣來液不均衡、污水處理工藝流程不完善、處理設(shè)施結(jié)構(gòu)不合理等眾多因素的影響不能滿足注水要求，需要通過優(yōu)化油氣集輸流程、改善污水處理工藝，改進污水處理設(shè)施、強化水質(zhì)提標(biāo)改造等措施，以達到處理后污水滿足地質(zhì)開發(fā)層系注水水質(zhì)要求的目的。建議主要采取以下措施：

3.1 提高污水同層回注率，提高注水水質(zhì)配伍性，保證注水開發(fā)效果

分別對注水站注水水源進行優(yōu)化調(diào)整，充分利用污水資源，實現(xiàn)污水同層注水；統(tǒng)籌考慮污水利用和清水補充方式，固化注水水源和清污混合比例，改善注水水質(zhì)配伍性。

目前各層系產(chǎn)出水和回注污水量存在不匹配，其中延安組、長1～長3兩層系注水區(qū)少，導(dǎo)致兩層系產(chǎn)出水不能全部回注油層而污水富余。建議根據(jù)目前開發(fā)層系產(chǎn)水富余情況，并結(jié)合區(qū)塊開發(fā)規(guī)劃，編制污水同層回注調(diào)整方案，根據(jù)不同區(qū)塊確定的污水量和層系，實施注水系統(tǒng)調(diào)整改造。

3.2 優(yōu)化污水處理工藝，強化水質(zhì)提標(biāo)改造效果，滿足注水水質(zhì)要求

(1)建立污水源頭治理理念，規(guī)范水質(zhì)提標(biāo)改造標(biāo)準(zhǔn)

按照水質(zhì)治理從源頭抓起的指導(dǎo)思想，建立污水處理是污水資源化和注水水質(zhì)達標(biāo)的保障工程理念。對新建、改擴建污水處理項目從方案編制、工程設(shè)計著手，規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)化污水處理工藝和主體處理設(shè)備，對污水處理新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備，本著“積極謹(jǐn)慎、成熟適合、經(jīng)濟高效”的原則，防范技術(shù)風(fēng)險和工程建設(shè)風(fēng)險，確保工程質(zhì)量和水質(zhì)提標(biāo)效果。實現(xiàn)新建站不欠賬和改造站“三個不”（不腐蝕、不結(jié)垢、不堵塞）和“四個一”（治理一座站、達標(biāo)一座站、穩(wěn)住一座站、提高一個區(qū)塊開發(fā)效果）的污水治理目標(biāo)。

針對清水處理系統(tǒng)工藝多樣、過濾設(shè)備多類型等問題，根據(jù)水源水質(zhì)特點，對過濾設(shè)備進行優(yōu)化篩選，建議開展金屬膜過濾器應(yīng)用適應(yīng)性研究，一是該過濾器過濾精度穩(wěn)定，反洗水量小，更適合間斷運行工況；二是不需要更換濾料，管理維護方便；三是設(shè)備安裝空間小、過濾壓損小，更適用于短流程和小規(guī)模站場。

(2)根據(jù)集輸生產(chǎn)特點，強化水量調(diào)節(jié)措施，改善污水處理系統(tǒng)運行工況

目前原油拉運仍是主要的原油運輸方式，拉油生產(chǎn)產(chǎn)生的液量波動污水處理系統(tǒng)影響仍較大。污水系統(tǒng)運行不平穩(wěn)的問題已經(jīng)成為影響污水處理效果的主要問題之一，建議今后在污水處理站改造建設(shè)應(yīng)強化污水水量調(diào)節(jié)能力措施，解決污水處理系統(tǒng)水量和水質(zhì)波動問題，確保系統(tǒng)平穩(wěn)運行。

(3)優(yōu)化處理工藝，增加污水精細過濾器，提高過濾級別

對于低滲透油田來說，懸浮物含量和粒徑中值是注水水質(zhì)的兩大重要指標(biāo)。延長油田注水水質(zhì)指標(biāo)粒徑中值為“3、2、2”和 5、3、2”，其粒徑中值均要求控制在2μm以下。

一是針對目前石白萬聯(lián)合站和柳溝聯(lián)合站微生物處理技術(shù)無法適應(yīng)問題，應(yīng)盡快對其進行水質(zhì)提標(biāo)改造，篩選成熟適應(yīng)、經(jīng)濟高效的污水處理技術(shù)和工藝，改善注水水質(zhì)。二是從目前吳起采油廠所選用的過濾器過濾精度等級來看，難以滿足懸浮物含量和粒徑中值穩(wěn)定達標(biāo)要求。從兄弟油田水處理經(jīng)驗和延長油田污水處理水質(zhì)提標(biāo)示范站來看，需要增設(shè)精細過濾工藝段。建議今后在水質(zhì)提標(biāo)改造時，增加污水精細過濾裝置，提升過濾等級。

(4)加強除油罐、混凝沉降罐維護管理，保證排泥、收油效果，提高運行水平

除油罐、混凝沉降罐內(nèi)部結(jié)構(gòu)腐蝕損壞后的功能失效，也是影響處理水質(zhì)的重要原因。除了加大污水緩沖調(diào)節(jié)余地，保證平穩(wěn)運行外，加強除油罐、混凝沉降罐內(nèi)部結(jié)構(gòu)的檢查維護力度，也是避免功能失效，保證設(shè)計功能的重要手段。建議利用清罐、大罐檢修等時機，加強大罐內(nèi)部結(jié)構(gòu)檢修，確保大罐收油、排泥等功能良好。

3.3 提高污水利用、同層注水保障措施

“注好水、注足水”是低滲透油田注水開發(fā)的重要措施，污水利用率保障需要以下幾方面的措施：

(1) 實施并嚴(yán)格執(zhí)行分層集輸、分層處理方案是保證“優(yōu)質(zhì)同層水源”和提高污水利用率的前提條件，是實現(xiàn)污水資源化的重要保證措施。

(2) 強化污水處理運行管理，完善水質(zhì)監(jiān)控管理體系，保證處理水質(zhì)達到注水水質(zhì)指標(biāo)是關(guān)鍵，污水處理和水質(zhì)監(jiān)控是“注好水”的保證手段。

(3) 制定水質(zhì)考核體系和水量調(diào)度機制，樹立污水拉運與原油拉運同級管理理念，保證污水同層利用，將“同層注水率”納入采油隊考核內(nèi)容，明確責(zé)任主體，強考核硬兌現(xiàn)。

4 結(jié) 論

吳起采油廠開發(fā)層系復(fù)雜，主力層系為低滲-特低滲巖性油藏，注水水質(zhì)要求極為嚴(yán)格。目前污水處理水質(zhì)指標(biāo)受開發(fā)層系繁雜、油氣來液不均衡、污水處理工藝流程不完善、處理設(shè)施結(jié)構(gòu)不合理等眾多因素的影響不能滿足注水要求。在對比分析油田污水處理方法的基礎(chǔ)上，提出改善污水處理工藝，改進污水處理設(shè)施、強化水質(zhì)提標(biāo)改造等措施，為油田污水水質(zhì)達標(biāo)提供切實可行并具有操作意義的改進措施。

[1]張文.淺談油田污水處理技術(shù)及發(fā)展趨勢[J]. 油氣地質(zhì)與采收率，2014.

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[3]郝小斌.油田污水處理發(fā)展的新趨勢探討[J]. 現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2014.