油田作業廢水高效處理技術及應用評價

張燕萍 李慧敏 劉麗雯 張燾李代強

1新疆油田勘探開發研究院 2浙江油田安全環保處 3新疆油田采油二廠

油田作業廢水高效處理技術及應用評價

張燕萍1李慧敏1劉麗雯2張燾1李代強3

1新疆油田勘探開發研究院 2浙江油田安全環保處 3新疆油田采油二廠

油田作業廢水水質復雜，常規的水處理設備對其處理困難。根據油田作業廢水的水質特點，研究設計了隔油→反應吸附＋氣浮分離→深層過濾高效作業廢水處理技術，可滿足不同原水水質和出水水質的要求。在火燒山油田、陸梁油田、石南21不同水質的現場進行了規模應用，運行穩定高效，處理后出水水質可達到國家污水綜合排放二級標準（GB8978-1996）及油田注水水質標準，實現了對油田作業廢水的經濟、可靠達標處理，形成了一套固定和完善的處理工藝。

作業廢水；處理技術；反應吸附；多相氣浮

油田作業廢水種類較多，主要包括酸化、壓裂、洗井、鉆井廢水等。其排量變化大，且廢水中添加劑種類繁多，污染成分較為復雜且多變，其中有機成分含量高是它的一個顯著特點[1]，處理難度較大。新疆油田通過研究分析作業廢水的特點，依據其儲存池所處油田的地理環境特點，結合國內外作業廢水處理技術現狀，考慮裝置能夠連續生產、穩定運行的要求，創新采用隔油→反應吸附+氣液多相氣浮法→深層過濾的技術路線，形成適用、可靠的作業廢水高效處理技術體系。該系統適應性強，可滿足不同原水水質和出水的要求，自控水平高，處理設備小，占地少。通過在火燒山油田、陸梁油田、石南21不同水質的現場推廣應用，處理后出水水質均可達到國家污水綜合排放二級標準（GB8978-1996）及油田注水水質標準。

1 廢水特點分析及處理流程

1.1 作業廢水水質

對現場作業廢水池（火燒山油田）取樣進行檢測分析，從油田作業廢水與采油廢水水質比較可以看出：

（1）作業廢水與一般采油廢水相比，污水特征與采油污水基本一致，同屬于地下采出水的特征。其差異主要表現在：首先，因受蒸發影響，池內作業廢水鹽分含量有增高趨勢；其次，由各污染物指標分析來看，池中作業廢水污染物濃度及各項指標明顯高于采油廢水。

（2）以油田回注水標準衡量，石油類、懸浮物（SS）、硫化物、∑Fe均超標。

（3）以外排標準衡量，石油類、懸浮物（SS）、硫化物、色度、重金屬均超標。

1.2 作業廢水處理技術典型流程

根據作業廢水的水質特征及廢液池所處的地理環境特點，結合國內外含聚污水處理的技術現狀，以及油田連續生產穩定運行的要求，考慮到采用物理化學方法處理油田污水仍是當前國內外常用的工藝，在目前油田廣泛應用的隔油→化學絮凝→過濾老三段處理工藝基礎上，保持其工藝簡單、出水穩定的優點，著重研究化學絮凝工藝段，同時通過多種技術的集成和優化，突出反應吸附+氣浮分離的技術路線。通過利用中科院最新研究成果，篩選出高效反應吸附絮凝劑，完成各種污染物的捕獲，形成適度絮體上浮分離，并集成優化國外氣液多相溶氣泵氣浮技術(NAFC)，加快固液分離過程，實現乳化油、粗粒油和高聚物的快速分離，再通過深層過濾，去除水體中水溶性高聚物等殘余物質，使出水達到油田所需標準。

2007年，油田建設中試裝置1套，工藝流程見圖1，在火燒山作業廢液池進行了現場試驗。

圖1 作業廢水處理工藝流程

中試裝置規模30 m3/h，共處理堆存的作業廢水約4×104m3。處理后廢水CODcr、石油類、SS可分別由680、98.6和56.2 mg/L降至98、5.4和4.5 mg/L，去除率分別為85.5%、94.5%、92.0%[2-3]。出水水質指標達到了國家污水綜合排放二級標準（GB8978-1996）及火燒山油田注水水質標準（Q/SYXJ0044-2001），處理后的廢水全部直接回注油田。實現了對油田作業廢水的經濟、可靠達標處理。

反應吸附技術是針對油田污水處理提出的一項全新技術，是本工藝的核心。與常規化學吸附劑相比，所用反應吸附劑投放到水體后在激活劑作用下，一邊形成吸附活性位點，一邊進行吸附，反應吸附劑充分展開，比表面積極大，活性位點多且利用率高，吸附速率大。投加的吸附劑由液態無機高分子試劑組成，激活劑為多種金屬構成的過渡金屬鹽催化劑。

2 現場應用

2.1 火燒山油田

2008年火燒山油田開始應用作業廢水處理系統，裝置設計處理作業廢水能力為305 m3/h。利用該系統對近3年的火燒山油田調剖、堵水、酸化等作業廢水進行了處理，累積處理廢液24 800 m3。

為節約運行成本，考慮到廢液池建在火燒油田污水處理站旁，因而僅要求出水水質達到能進現有火燒山油田采出水處理裝置即可。處理后石油類含量平均值為8.6 mg/L，固體懸浮物（SS）含量為8.80 mg/L，達到火燒山油田要求。處理后作業廢水全部進現有火燒山采出水處理裝置，并達標回注油田，未對現有采出水處理裝置產生沖擊，解決了作業廢水直接進常規采油污水處理站對系統沖擊較大，甚至會導致系統癱瘓的瓶頸問題。其應用更靈活，而且經過優化，水處理藥劑費節約了10%。

2.2 陸梁油田

針對油田作業廢水處理量少且面廣[4]的實際情況，對中試工藝進行優化完善，建設了移動式作業廢水處理裝置。該裝置由六個單元組成，污水預處理單元主要由浮動式取水器、提升泵、旋流式斜板分離器組成；溶氣反應分離系統單元主要由溶氣反應器、輻流式反應氣浮機組成；過濾系統單元主要由核桃殼過濾系統與纖維球過濾器并聯組成；加藥系統單元主要由加藥泵流量控制系統組成；配電和控制系統主要由PLC自控部分和配電柜組成。

撬裝裝置于2008年在陸梁油田投用，裝置設計處理作業廢水能力為25 m3/h，先后共處理陸梁油田廢液池內作業廢水31 723 m3。廢液池內作業廢水水質見表1。

表1 陸梁油田廢液池水質%

為節約運行成本，考慮到廢液池建在陸梁油田污水處理站旁，因而要求出水水質達到能進現有采出水處理裝置即可。

2.3 石南21井區

2009年，石南21井區每天產出1 100～1 300 m3采油污水需拉運至30 km外的陸梁集中處理站處理，每噸采出水拉運成本高達10元。為了節約開支，油田將已建的移動式作業廢水處理撬裝裝置搬遷至石南21井區，針對該采出水特點進行了藥劑篩選，開展了處理采出水的應用實踐。要求處理后水質石油類含量小于5.0 mg/L，固體懸浮物（SS）含量為10 mg/L，直接用于石南21井區注水。石南21井區采出水水質見表2。

移動式作業廢水處理撬裝裝置連續運行1年后，處理油田采出水17×104m3，采出水中的石油類和SS指標可控制在要求的范圍內。可見，該裝置對處理完全不同于作業廢水的油田采出水也有良好的處理效果。

表2 石南21井區采出水水質 %

3 結論

（1）新疆油田作業廢水處理技術通過對高效化學絮凝劑體系的創新研究，達到快速分相反應絮凝的目的，同時借助沉淀、氣浮等分離過程的協同作用，優化集成了反應吸附絮凝技術和氣液多相溶氣泵氣浮技術(NAFC)，實現了作業廢水快速、高效、穩定處理。

（2）以反應吸附技術為核心的作業廢水處理技術是一種有效的油田作業廢水處理新方法，對處理該類廢水有很好的應用前景，這一技術體系還可進一步優化應用到含聚三采廢水領域。

[1]萬里平，孟英峰，趙立志．油田作業廢水光催化氧化降解研究[J]．石油與天然氣化工，2004，33（4）：290-292．

[2]陳榮燦，薩依繞，卞衛國，等．油田作業廢水高效處理技術中試研究[J]．油氣田環境保護，2010，20（S1）：11-4．

[3]馬煒寧，卞衛國，馬宏瑞，等．反應吸附-氣浮-深層過濾工藝處理油田含聚廢水[J]．給水排水，2010，36（5）：67-69．

[4]王亞軒，楊忠國，趙慧，等．石化企業廢水回收用于循環冷卻水中試研究[J]．油氣田地面工程，2010，29（11）：11-12．

10.3969/j.issn.1006-6896.2011.11.024

（欄目主持 張秀麗）