風(fēng)城油田超稠油采出水處理工藝及應(yīng)用

張志慶

（中油（新疆）石油工程有限公司）

0 引 言

風(fēng)城2號超稠油聯(lián)合處理站于2013年建成投產(chǎn)，主要承擔(dān)著217國道以東油區(qū)稠油及采出水處理任務(wù)［1］。采出水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)模為40 000 m3／d，裝置處理能力2 000 m3／h，選用“離子調(diào)整旋流反應(yīng)法污水處理技術(shù)”［2-3］，采用“兩級除油＋混凝反應(yīng)＋兩級過濾”工藝處理后凈化水回用熱采注汽鍋爐，主要指標(biāo)：含油量≤2 mg／L、懸浮物≤2 mg／L，污水處理合格率100%，污水回用率100%［4］。解決了污水外排污染環(huán)境、高溫?zé)崮芾速M(fèi)和水資源緊張的問題［5］。

1 物性分析

風(fēng)城油田超稠油采出液50℃時(shí)混合樣黏度為21 825～61 200 mPa·s，100℃溫度時(shí)黏度為1 500 mPa·s［6］，原油處理系統(tǒng)脫水溫度85～95℃；采出水溫度82～92℃，水質(zhì)物性復(fù)雜、乳化程度高、泥質(zhì)含量高等，風(fēng)城油田超稠油采出水及原油物性數(shù)據(jù)見表1、表2。

從表1中可以看出，原油脫水后采出水的含油量和懸浮物數(shù)據(jù)超標(biāo)嚴(yán)重。

表1 采出水物性分析

表2 原油物性分析

2 現(xiàn)場試驗(yàn)

2.1 油珠粒徑

表3 油珠粒徑分布（摻柴前）

表4 油珠粒徑分布（摻柴后）

2.2 沉降試驗(yàn)

對采出水進(jìn)行不加除油劑、加除油劑的靜置沉降試驗(yàn)，數(shù)據(jù)見表5、表6和表7。

表5 不加藥靜置沉降試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表6 加藥靜置沉降試驗(yàn)懸浮物數(shù)據(jù)

表7 加藥靜置沉降試驗(yàn)含油量數(shù)據(jù)

通過沉降試驗(yàn)可看出，采出水不加除油劑靜置沉降8 h后污水含油去除率僅為4.2%；投加除油劑10 mg／L，沉降8 h后污水含油量去除率可達(dá)到70%以上。

3 采出水處理工藝

針對風(fēng)城超稠油采出水具有水溫高、油水密度差差小、乳化程度高、油珠粒徑小及裹挾沙能力強(qiáng)等物性特點(diǎn)，并結(jié)合已建工程運(yùn)行效果，處理選用“兩級除油＋溶氣氣?。A(yù)留）＋混凝反應(yīng)＋兩級過濾”工藝流程，確保凈化水含油量≤2 mg／L，懸浮物＜5 mg／L，處理后回用油田注汽鍋爐。

3.1 工藝流程

原油處理系統(tǒng)來水→2×15 000 m3除油罐→2×10 000 m3調(diào)儲罐→反應(yīng)提升泵→污水反應(yīng)罐→2×3 000 m3混凝沉降罐→2×3 000 m3過濾緩沖罐→過濾提升泵→雙濾料過濾器→多介質(zhì)過濾器→出水（進(jìn)軟化水處理系統(tǒng)）

3.2 輔助流程

1）藥劑投加系統(tǒng)

采出水系統(tǒng)投加6種藥劑，其中在反應(yīng)提升泵出水管線上加入1號藥劑，在污水反應(yīng)器進(jìn)口加入2號藥劑，在污水反應(yīng)器內(nèi)加入3號藥劑；并在調(diào)儲罐進(jìn)口投加緩蝕阻垢劑和除油劑，在污泥處理單元考慮投加污泥脫水劑，藥劑投加量根據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)及生產(chǎn)運(yùn)行優(yōu)化。

藥劑按一定順序和時(shí)間間隔投加，加藥量根據(jù)水量變化自動(dòng)調(diào)節(jié)，并配套設(shè)置溶藥、貯液及攪拌設(shè)備。藥劑采用濕投方式，各種藥劑均需用清水稀釋成一定濃度后投加，選用液壓隔膜計(jì)量泵投加。

2.環(huán)境創(chuàng)新——我國主流政治文化網(wǎng)上引導(dǎo)能力提升的重點(diǎn)。面對互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展所帶來的復(fù)雜傳播環(huán)境，要堅(jiān)持以資源建設(shè)為主導(dǎo)，秩序維護(hù)為保障，青少年群體的思想政治教育為重點(diǎn)，不斷加強(qiáng)陣地建設(shè)和法規(guī)制度完善，全面優(yōu)化我國主流政治文化的網(wǎng)絡(luò)傳播環(huán)境。

2）污水回收

輔助流程污水均回收再處理，站內(nèi)建2座1 000 m3污水回收池，站外建1座20 000 m3事故水池，分別由安裝在污水污泥泵房內(nèi)的污水回收泵將不同層位污水提升至原油處理或采出水處理系統(tǒng)再處理。

3）污油回收

除油罐回收的污油通過原油處理系統(tǒng)綜合泵房的污油回收泵提升至原油處理系統(tǒng)一段沉降脫水罐處理；調(diào)儲單元及混凝反應(yīng)單元回收的污油經(jīng)調(diào)儲罐操作間的污油回收泵提升至老化油處理系統(tǒng)。

4）污泥處理

除油調(diào)儲單元、混凝反應(yīng)單元等處理構(gòu)筑物排出的含水污泥（含水率為98%～99%）進(jìn)入4座1 000 m3的污泥沉降池（直徑20.0 m），上清液進(jìn)入2座1 000 m3污水池，池底濃縮污泥（含水率為97%左右）經(jīng)污泥泵提升至離心脫水機(jī)進(jìn)行脫水，脫水后污泥拉至環(huán)保堆放點(diǎn)。

3.3 工藝特點(diǎn)

1）通過試驗(yàn)篩選與混凝反應(yīng)藥劑相適應(yīng)的除油劑，向采出水加入特定的藥劑，壓縮污水膠粒的雙電層、降低膠粒表面ξ電位，再通過高效旋流反應(yīng)單元加強(qiáng)藥劑反應(yīng)強(qiáng)度、調(diào)整藥劑投加時(shí)間間隔，破乳除油除懸浮物。從改變水化學(xué)環(huán)境的角度出發(fā)，控制系統(tǒng)腐蝕結(jié)垢，即可以提高調(diào)儲沉降單元的除油效率，達(dá)到凈化和調(diào)控水質(zhì)的目的，同時(shí)又減少了凈水藥劑投加量。

2）針對采出水處理系統(tǒng)中的兩級過濾反沖洗強(qiáng)度比較大，水量消耗大，進(jìn)入回收水單元后導(dǎo)致處理系統(tǒng)運(yùn)行能耗高。優(yōu)化過濾反洗單元采用氣水反沖洗［7］和變強(qiáng)度聯(lián)合反沖洗方式［8］，同時(shí)將回收水池液位和過濾器進(jìn)水流量參與反洗控制，反沖洗分3個(gè)階段進(jìn)行。既保證對濾料表面截留的污油和懸浮物等雜質(zhì)沖洗效果，又節(jié)水和降低濾料流失率。

3）由于儲罐直徑大，瞬時(shí)排泥量較大，污泥沉降池采用間歇式污泥濃縮。在污泥沉降池中上部設(shè)置不同層位出水管，通過閥門自動(dòng)控制，使污泥沉降池交替運(yùn)行，減少了負(fù)壓排泥對液位的沖擊，提高了污泥沉降效果。

4）為使采出水處理系統(tǒng)滿足生產(chǎn)和維護(hù)等操作的需要及保障油田清潔生產(chǎn)，系統(tǒng)設(shè)置除油罐進(jìn)水和調(diào)儲罐出水超越管線，雙濾料過濾器和多介質(zhì)過濾器超越管線；同時(shí)設(shè)置1號處理站與2號處理站之間的調(diào)度聯(lián)通管線。

4 主要工藝設(shè)備及構(gòu)筑物

4.1 除油罐

容積15 000 m3，2座，直徑30 m，高度19.8 m，污水沉降時(shí)間5～10 h，罐內(nèi)采用喇叭口集配水方式，喇叭口沿除油罐橫截面均勻布置。

4.2 調(diào)儲罐

容積10 000 m3，2座，罐直徑30 m，罐垂高15.8 m，污水沉降時(shí)間4～8 h，罐內(nèi)采用喇叭口集配水方式，喇叭口沿儲罐橫截面均勻布置。

4.3 污水反應(yīng)罐

6套，處理量350～400 m3／h，單元由旋流反應(yīng)器、反應(yīng)罐、管匯及輔助系統(tǒng)等幾部分組成。

4.4 混凝沉降罐

容積3 000 m3，2座，直徑18.9 m，高度11.9 m，并聯(lián)運(yùn)行，污水沉降時(shí)間2～2.5 h。

4.5 過濾緩沖罐

容積3 000 m3，2座，鋼制拱頂罐，直徑18.9 m，垂高11.5 m，并聯(lián)運(yùn)行，緩沖時(shí)間3.0 h。

4.6 過濾器

1）一級選用18臺全自動(dòng)雙濾料過濾器，濾料采用石英砂和無煙煤，過濾器直徑4.0 m。

2）二級選用18臺全自動(dòng)多介質(zhì)過濾器，濾料采用多種組合濾料，過濾器直徑：Φ4.0 m。

5 處理效果

工程投產(chǎn)運(yùn)行以來主要控制指標(biāo)達(dá)到了預(yù)期要求，高溫凈化水成功回用油田注汽鍋爐。實(shí)際運(yùn)行水質(zhì)數(shù)據(jù)與控制指標(biāo)對比見表8。

表8 處理單元水質(zhì) mg／L

從表8可以看出每級處理構(gòu)筑物出水含油及懸浮物指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計(jì)指標(biāo)，保證了下級離子交換除硬進(jìn)水要求。

6 結(jié) 論

工程投產(chǎn)運(yùn)行年可替代注汽鍋爐用清水約1 095×104m3，節(jié)約清水費(fèi)用2 463.75萬元。可充分利用高溫采出水熱能，年均節(jié)約天然氣用量約5 475×104Nm3，節(jié)約天然氣費(fèi)用5 365.5萬元。

采出水處理回用油田熱采注汽鍋爐給水，可以實(shí)現(xiàn)污水的循環(huán)利用，利用超稠油采出水的高溫特性，回用鍋爐后可減少天然氣用量。對防止環(huán)境污染，加強(qiáng)資源再利用，降低生產(chǎn)成本，促進(jìn)油田可持續(xù)發(fā)展，具有顯著的環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益。