塔里木油田采出水水質分析以及改進措施研究

羅 躍,顏 謹,劉清云

(長江大學化學與環境工程學院,湖北荊州434023)

張 斌,熊新民

(塔里木油田建設工程有限責任公司,新疆塔里木841000)

注水開發是維持塔里木油田高產穩產和提高石油采收率的重要措施之一[1]。塔里木油田地處水資源匱乏的大西北地區,因此采出水回注地層可以減輕污水外排對環境的污染,又能緩解對水資源的過度開發?；刈⑽鬯乃|直接影響石油的采收率,為使處理后的污水達到回注的標準[2,3]。應不斷改進污水處理技術。下面,筆者對塔里木油田采出水水質進行分析并提出了相應的改善措施。

1 采出水水質分析

采出水水質分析參照石油行業標準 《油氣田水分析方法》(SY/T5523-2000)進行,分析結果如表1。由表1分析可知,塔里木油田采出水水體呈酸性,均屬CaCl2水型,其具有以下特征:①礦化度高。對依靠密度差產生絮凝沉降以凈化污水的污水凈化系統明顯不利。② ∑Fe(總鐵)含量高。在隔絕氧的條件下,采出水水中的Fe2+呈溶解狀態;在有氧條件下Fe2+氧化為Fe3+,Fe3+在濃度低時呈膠體狀態,水體澄清透明,但大量的Fe3+的存在會打破這個平衡,呈脫穩狀態,部分Fe3+的析出會形成了大量的Fe(OH)3絮體,使水的顏色變紅,水質二次惡化。③成垢離子含量較高。水體中Ca2+及其它成垢離子濃度較高,有成垢傾向,后期水體中垢物析出,易堵塞管道與油層。

表1 塔里木油田采出水水質分析結果

2 處理工藝流程及存在的問題

塔里木油田采出水處理站水處理裝置大都比較老舊,而且基本上都是基于傳統的三段式流程。

圖1 解東處理站污水工藝流程

圖2 塔中處理站污水工藝流程

1)解東站采出水處理工藝 解東站采出水處理設備比較簡單,而且工藝設施不完整。如圖1所示,在從三相分離器分離脫出的含油污水中加入阻垢劑、緩蝕劑、殺菌劑和凈水劑后,經過3000m3污水緩沖罐,再經粗濾裝置和精濾裝置2次過濾,最后注入到清水罐,等待回注。注水緩沖罐里面沒有排泥裝置和隔氧浮床,不能分離水質二次惡化產生的污泥,也不能有效隔氧防止水體中Fe2+的氧化造成的水體渾濁。

2)塔中站采出水處理工藝 塔中站設備比較完整,具備緩沖罐、沉降罐和2級過濾裝置 (見圖2)。但前端的2個壓力緩沖罐、壓力沉降罐的容量僅為100m3,如果每天處理1000m3污水還是不錯的,但近期處理1700m3/d則水質很差,并且在檢修過程中發現壓力沉降罐、兩級粗細過濾器均已經腐蝕損壞,在進行工藝改造前塔中注水泵前出水含大量懸浮物,水體發黑,底部有大量黑色沉淀。

根據塔里木油田解東和塔中處理站的處理設備調研和工藝流程分析,發現造成水質不達標的原因主要是:①工藝流程過于簡單,裝備設施不夠完善;②處理能力超負荷運行;③添加水質處理劑的順序不是最優化方式;④硫酸鹽還原菌的生長代謝及硫化物引起腐蝕。因此,為了改善水質,必須對以上幾個方面加以改善。

3 水質改善措施

解東站面臨的問題主要是破乳后的污水中輕質油含量高,因為分離工藝段只有一個大罐,既做除油又做沉降,除油、混凝在一個簡單的罐中進行,導致化學混凝沉降時絮體比重與污水相差不大,絮體大多懸浮在水中,最終分離困難,水處理效果差。若有一緩沖罐置于3000m3污水沉降除油罐之前,可以預先除去污水中大部分的原油,對后端3000m3污水沉降除油罐的沉降凈化也非常有利,同時也能起到均質作用,減少來水不勻對3000m3污水沉降除油罐的沖擊,從而增強凈化效果,使水質提高。

塔中站面臨的問題是沒有足夠容量且性能良好的沉降設備、除油均質罐及能正常使用的過濾設備。如果能夠進行維修,恢復壓力沉降罐和過濾器等設備,構成一個基本可用的水處理系統,然后通過改進藥劑與處理工藝,使水質達標。塔中站加藥工藝的調整如下:①殺菌劑與凈水劑混合加藥。殺菌劑加藥位置前移,此時細菌量少效率高,而且殺菌劑有很強的反相破乳作用,對塔中站高含油水體反相破乳除油具有增效作用,減少了水中殘余油含量。同時在殺菌劑罐中增加凈水劑可起到相互增效作用。②凈水劑分A、B劑加入。凈水劑分A、B劑加入凈水效果好,而且大罐底部形成的絮體密實,出水口泄泥減少,這也是工藝改造的關鍵措施。③阻垢劑加藥位置移后,移至事故罐出口、注水罐前加藥。同樣,阻垢劑均為典型的分散劑,在前端加入與凈水劑的凝聚沉降作用互相抵觸、矛盾。加藥位置移后到過濾器后,起水質穩定作用,防止水注入地層前因各種原因水質變化而產生沉降,保證水質穩定。

針對解東站和塔中站共同面對的第4個問題,則必須投加除硫劑和篩選新的殺菌劑。除硫的方法有以下幾種:①通過投加氧化劑將S2-氧化成高價態的硫的化合物。由于油田污水含有機物較高,在氧化硫化物的同時,水中其它還原物質也會消耗大量的氧化劑,增加了處理陳本。②通過投加化學藥劑與S2-反應生成不溶物,從而達到除硫化物的目的。此方法需要不斷的檢測水質中硫化物的含量,然后按照反應摩爾比投加藥劑,該法操作運行簡單,但其處理污泥量會有所增加。

由于細菌會對殺菌劑產生抗藥性,因此必須不斷篩選幾種新型殺菌劑,輪換著使用或者復配,擺脫抗藥性的困擾,控制SRB(硫酸鹽還原菌)、IB(鐵細菌)、TGB(腐生菌)的生長繁殖,以提高殺菌效果。在塔里木油田水處理過程中,所使用的殺菌劑如表2。

使用后,經過細菌測試瓶分析法得到結果如表3,從中可以看出使用復配殺菌劑后,效果比較理想。

表2 3種復合殺菌劑配方及用量(40℃)

表3 3種復合殺菌劑對塔中細菌殺菌效果(50×10-5 mg/L、40℃)

4 結 語

經過工藝改造和藥投劑加順序改進,固體懸浮物和含油量得到了改善,提高了注水水質,降低了注水開發成本,減少了采出污水對環境的污染,從而取得了顯著的經濟效益和社會效益。

[1]陸柱.油田水處理技術 [M].北京:石油工業出版社,1990.

[2]孫榮權,郭易,汪良海,等.油田含油廢水處理工藝及設備[J].給排水,2001,27(12):41-44.

[3]王國貴,李華平.含油廢水處理技術的應用現狀 [J].環境科學與技術,1997,24(3):32-38.