油田采出水水質(zhì)治理措施研究

大慶油田有限責任公司第一采油廠規(guī)劃設計研究所

注入水具有驅(qū)替原油和補充地層能量的雙重作用，油田通過注水保持壓力是確保油田長期穩(wěn)產(chǎn)、提高油田開發(fā)效果的基本措施。注水水質(zhì)是油田注水的重要指標，是影響注水效果和成本的重要因素。較好的注入水質(zhì)既能實現(xiàn)注采平衡、保持地層壓力，又不會對儲層滲流物性及其非均質(zhì)性產(chǎn)生較大影響，可提高油層水驅(qū)效率及石油儲量動用程度，獲得較好的開發(fā)效果。

大慶油田某廠以保障油田原油穩(wěn)產(chǎn)為目標，在技術(shù)上，通過改造、技術(shù)創(chuàng)新等手段保證含油污水處理系統(tǒng)的有效運行；在管理上，通過采取節(jié)點控制方法、細化管理制度等措施，切實提升水質(zhì)達標率。

1 污水站概況

1.1 工藝現(xiàn)狀

大慶油田某廠各類污水站58 座，滿足“20.20.5”標準的主要有三種處理工藝：①兩級沉降+一級過濾；②緩沖沉降+氣浮裝置+一級過濾；③自然沉降+氣浮沉降+一級過濾。滿足“5.5.2”標準的主要有兩級沉降+多級過濾、來水緩沖+兩級過濾兩種處理工藝。原水處理設計規(guī)模為96.6×104m3/d，負荷率66.8%，深度水處理設計規(guī)模為59.9×104m3/d，負荷率64.0%，設計總能力能夠滿足生產(chǎn)需求。

1.2 水質(zhì)情況

某廠采出水量64.5×104m3/d，其中水驅(qū)產(chǎn)水35.8×104m3/d，占55.4%；聚驅(qū)產(chǎn)水18.75×104m3/d，占29.1%；三元驅(qū)產(chǎn)水9.98×104m3/d，占15.4%。采聚濃度逐年上升，2019 年污水站來液含聚質(zhì)量濃度375 mg/L（圖1）。自2016 年開展水質(zhì)專項治理后效果顯著，截至2019 年第四季度，污水站雙指標合格站34座，合格率90.43%，與2016年第四季度對比提高20個百分點。

圖1 2010—2019年污水站含聚濃度變化曲線Fig.1 Polymer concentration change curve of sewage station from 2010 to 2019

2 存在的問題及治理措施

2.1 水驅(qū)污水站工藝不完善

隨著三采區(qū)塊的工業(yè)化推廣，水驅(qū)區(qū)塊采出液含聚濃度上升，最高平均含聚質(zhì)量濃度達到324 mg/L，相同含聚濃度下，水驅(qū)采出液黏度與聚驅(qū)接近，處理難度接近于聚驅(qū)[1-3]。解決措施可從以下兩方面入手：

（1）水驅(qū)污水站能力恢復。針對水驅(qū)污水站有效處理能力下降的問題，按照聚驅(qū)設計指標對9座水驅(qū)污水站進行工藝改造，增加沉降罐容積，延長沉降時間；增加過濾罐數(shù)量，調(diào)整級配、過濾參數(shù)。

（2）普深合一污水站工藝完善。針對普深合一污水站在建設時工藝不完善問題，對3座普深合一站進行改造，增加過濾及沉降工藝。

2.2 三采污水站達標困難

對于抗鹽聚合物驅(qū)，該廠目前正注區(qū)塊2 個，地面處理工藝按照高濃度聚合物驅(qū)設計，A 區(qū)塊2019 年12 月注聚，井口見劑濃度為本底濃度；B區(qū)塊見劑濃度540 mg/L，采出液處理達標困難。

對于三元復合驅(qū)，該廠目前4個區(qū)塊經(jīng)歷見劑高峰期，由于三元驅(qū)采出液成分較為復雜，當區(qū)塊見劑高峰期時，采出液處理達標困難，詳見表1。

解決措施可從以下幾方面入手：

（1）開展現(xiàn)場試驗研究攻關(guān)[4]，優(yōu)化運行參數(shù)。2019 年，針對抗鹽區(qū)塊采出液處理困難問題，開展了三相分離器延長沉降時間、沉降段去除率對比、沉降段加藥效果對比三項試驗，但均未見明顯效果，將開展沉降段氣浮工藝效果評價。

（2）加大藥劑篩選力度，提高水質(zhì)指標。2019年4 月，通過室內(nèi)篩選160 余種破乳劑，優(yōu)選出兩種類型超支化聚醚型破乳劑，下一步將開展現(xiàn)場試驗；下一步將從高效處理水質(zhì)的角度技術(shù)攻關(guān)，去除破乳液中抗鹽聚合物，優(yōu)選出一種凈水絮凝劑，能夠?qū)⒖果}聚合物析出絮凝，保證處理后水質(zhì)達標。

表1 抗鹽聚合物驅(qū)和三元復合驅(qū)處理系統(tǒng)達標情況統(tǒng)計Tab.1 Standard reaching condition statistics of anti-salt polymers and ASP flooding treatment system

（3）優(yōu)化集輸系統(tǒng)運行參數(shù)。對F脫水站進行摻水優(yōu)化，合理控制分離器液位，不同采出階段，根據(jù)外輸指標變化情況進行液面調(diào)整試驗。當見劑上升期液面為3.2 m，見劑高峰期液面為3.35 m時，油水分離效果最優(yōu)；調(diào)整沉降罐收油周期，根據(jù)不同階段污水含油量變化，摸索沉降罐最佳收油周期。優(yōu)化結(jié)果是收油周期由開發(fā)初期的10 天逐漸縮短為3天，見劑上升期至高峰期由12 h調(diào)整為連續(xù)收油，外輸污水含油量明顯下降。

（4）強化生產(chǎn)節(jié)點管理，提高水質(zhì)合格率。水質(zhì)管理主要在于參數(shù)控制，突出精細管理，改善外輸水質(zhì)?！叭ㄒ豢亍弊ナ沼?，綜合考慮季節(jié)、工藝等因素，采用“梯次收油法、提溫收油法、個性收油法”，有效控制油厚；“三調(diào)一精”抓反洗，根據(jù)來水水質(zhì)、處理量變化，動態(tài)調(diào)整反沖洗“時間、強度、周期”三項參數(shù)，實現(xiàn)精細化管理；“三優(yōu)一?！弊ゼ铀?，重點做好“加藥點、加藥比、配伍性”三項優(yōu)化工作，保證化學藥劑的投加效果；“三位一體”抓設備，污水站容器清淤、濾罐維修、設備修保，廠礦隊一體化聯(lián)動運行，恢復設備運行能力及處理效果；“三定一準”抓化驗，化驗管理做到“定點、定量、定責”，確保數(shù)據(jù)及時準確，為水處理分析定策提供依據(jù)。

（5）優(yōu)選污水站沉降工藝，探索最佳收油方式。G 污水站開展序批連續(xù)流對比試驗，試驗結(jié)果：連續(xù)流平均含油去除率25.83%，含懸去除率26.52%；序批平均含油去除率22.10%，含懸去除率18.10%。F 污水站開展序批連續(xù)流對比試驗[5]，試驗結(jié)果：運行連續(xù)流平均含油去除率77.4%，含懸去除率40.9%；運行序批平均含油去除率90.1%，含懸去除率39.2%，沉降段序批含油去除率高于連續(xù)流12.75%，懸浮物去除效果差異不大。F污水站開展浮動收油效果評價，運行序批沉降浮動收油最佳時間為沉降罐出水收油8 h，收油效果較好。

2.3 區(qū)域調(diào)水平衡問題

區(qū)塊開發(fā)間隔較短，深度水調(diào)水調(diào)整難度大。聚驅(qū)、三元驅(qū)投入開發(fā)面積逐年增加[6-7]，從2013年開始，每年開發(fā)1～3個區(qū)塊。三采注入階段，小井距注入時間5 年，大井距注入時間8 年左右，相鄰區(qū)塊投注時間密集，難以滿足深度水需求。

“十四五”期間共安排7 個產(chǎn)能區(qū)塊（表2），深度水缺水矛盾更加突出。G 區(qū)斷東、C 區(qū)斷西、E 區(qū)以及J 區(qū)東部變成缺水重災區(qū)，全廠三采深度水原水欠缺量最大達到7.01×104m3/d。

表2 “十四五”期間三次采油開發(fā)基礎(chǔ)信息統(tǒng)計Tab.2 Statistics of basic information on EOR development during the 14th Five-Year Plan period

解決措施包括以下幾方面：

（1）低含劑污水調(diào)入水驅(qū)系統(tǒng)處理，增加深度水水源。在需求上，及時將三采后續(xù)水驅(qū)井網(wǎng)注入水質(zhì)調(diào)整為普通水，減少深度水用量；在供給上，優(yōu)先調(diào)用未含聚或低含聚的三采污水進行深度處理[8]，增加深度處理水源。

（2）探索含聚污水深度處理技術(shù)[9]，滿足深度水需求?，F(xiàn)場試驗擬采用工藝：“兩級沉降+微生物處理+三級過濾”、“兩級沉降+微生物+旋流氣浮+三級過濾”；室內(nèi)試驗核心工藝：“微生物處理+三級過濾”。室內(nèi)試驗開展了微生物反應器停留時間、營養(yǎng)劑添加量、回流比及三級過濾參數(shù)的試驗，可實現(xiàn)兩項指標去除率98%以上，處理效果較好。

（3）加快三元水回注試驗研究攻關(guān)[10]。F 區(qū)三元污水回注試驗已經(jīng)取得階段性成果，三元污水對注入質(zhì)量、體系性能、注入能力等影響均在合理范圍內(nèi)。但D區(qū)強堿后續(xù)保護段塞稀釋污水改為三元污水后，黏損由19%升高至70%，需要繼續(xù)開展后續(xù)保護段塞階段聚合物類型優(yōu)選研究，以解決三元污水調(diào)配困難問題。

（4）開展三采注采結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整攻關(guān)。針對“十四五”期間深度水原水不足問題，地質(zhì)與地面聯(lián)合開展優(yōu)化研究，地質(zhì)提供相應優(yōu)化原則，指導地面進行相應建設。

2.4 源頭廢液干擾系統(tǒng)

該廠主要廢棄物有固廢和液廢兩大類，對水質(zhì)影響較大的主要是洗井污水、站所清淤兩項廢棄物。洗井廢水產(chǎn)生量大，缺少處理手段，直接進入系統(tǒng)影響生產(chǎn)運行；站所清淤較為集中，夏季產(chǎn)生量較大，受接收能力限制，導致清淤作業(yè)不及時，影響站庫處理指標。

該廠堅持“分類緩存、定向排放、專業(yè)處理”工作思路，強力推進廢棄物管控。

解決措施包括以下兩方面：

（1）提高洗井水源頭處理能力。廠內(nèi)立項對7座污油點進行改造，新建7套污水預處理裝置，改造后新增處理能力360 m3/h（圖2），目前某油礦污油點已經(jīng)改造完成，處理后含油、懸浮物能達到“雙200”指標要求。

圖2 預處理設備現(xiàn)場處理Fig.2 Field treatment of preprocessing equipment

（2）加大減量化清淤力度。該廠自2016 年引進減量化清淤技術(shù)，目前有7 套減量化處理裝置，極大地提高了清淤效率，清淤廢棄物產(chǎn)生量每年平均減少48%，4 年累計減量化清淤18.67×104m3，保障全廠容器及時清淤。經(jīng)處理后指標低于“雙200”指標，硫化物含量低于2 mg/L，4年累計節(jié)省處理費用3 692.2萬元。

3 結(jié)束語

（1）三采采出液處理難度較大，需加強轉(zhuǎn)油放水站放水指標控制，強化藥劑篩選研究，精細污水站節(jié)點管理，有序?qū)嵤┩七M治理措施。

（2）三采區(qū)塊開發(fā)密集，導致深度水需求量較大，區(qū)域平衡較為困難，需加強科研技術(shù)攻關(guān)，優(yōu)化三采結(jié)構(gòu)調(diào)整。

（3）切斷外來污染源干擾，減少源頭污染物的產(chǎn)生量，堅持“分類緩存、定向排放、專業(yè)處理”技術(shù)思路。