塔中油田污水處理和回注工藝技術(shù)*

王 洪 松 龔 秋 紅 韓 瑋男 宋曉俊楊洋陳勇

（1.中國(guó)石油塔里木油田公司；2.江漢石油勘察設(shè)計(jì)研究院）

塔中油田污水處理和回注工藝技術(shù)*

王 洪 松1龔 秋 紅2韓 瑋男2宋曉俊1楊洋1陳勇1

（1.中國(guó)石油塔里木油田公司；2.江漢石油勘察設(shè)計(jì)研究院）

根據(jù)注水采油的地質(zhì)需求，結(jié)合安全生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)成本實(shí)際情況，塔中油田先后建成了 3套污水處理及回注工藝裝置，以傳統(tǒng)的“除油+沉降+過(guò)濾”經(jīng)典模式為基礎(chǔ)，或引入新型技術(shù)，或進(jìn)行工藝設(shè)備簡(jiǎn)化，均達(dá)到了預(yù)期設(shè)計(jì)目的，形成了和油田生產(chǎn)相配套的操作運(yùn)行和維護(hù)保養(yǎng)模式，基本上解決了塔中油田污水外排和油田注水問(wèn)題。

污水處理 含油 懸浮物 藥劑

塔中油田位于塔克拉瑪干沙漠腹地，主要包括塔中 4油田、塔中 10油田和塔中 16油田3個(gè)生產(chǎn)區(qū)塊。隨著油田的不斷開(kāi)發(fā)，塔中油田面臨含水上升快、地層壓力下降、后備資源儲(chǔ)量不足等困難，日益增加的油田采出水和更高的注入水水質(zhì)指標(biāo)，對(duì)污水處理系統(tǒng)工藝優(yōu)化和運(yùn)行操作提出了更高的要求。采出水處理達(dá)標(biāo)后回注是解決油田水驅(qū)水源和污水處置問(wèn)題的最好途徑，處理工藝科學(xué)、經(jīng)濟(jì)而環(huán)保，是塔里木油田安全穩(wěn)定生產(chǎn)的重要保證，這使得污水處理及回注系統(tǒng)在油田生產(chǎn)管理中占據(jù)非常重要的地位。

1 塔中4油田

塔中聯(lián)合站污水處理系統(tǒng)主要對(duì)來(lái)自油系統(tǒng)三相分離器和熱化學(xué)脫水器的污水進(jìn)行處理。來(lái)自熱化學(xué) 脫水器的乳化水 （0.38MPa）進(jìn)入 污水除油緩沖罐 （0.23MPa）進(jìn)行污油回收， 通過(guò) 污水提升泵增 壓 至 0.5MPa， 與 來(lái) 自 生 產(chǎn) 分 離 器 的 游 離 水 （0.8 MPa）在 污 水 壓 力 緩沖罐 （0.45MPa）混 合 ，再一次進(jìn)行污油回收后，進(jìn)入 10000m3沉降罐 （常壓，具備替油和排泥功能）進(jìn)行重力沉降，通過(guò)污水提升 泵 增壓至 0.2MPa 進(jìn) 入 懸 浮 污 泥 污 水 處理裝置（常壓，進(jìn)口添加凈水劑、絮凝劑和助凝劑，并通過(guò)比例混合器進(jìn)行充分混合）進(jìn)行精細(xì)處理（一級(jí)過(guò)濾為凈化器，二級(jí)過(guò)濾為單閥濾罐）；處理合格后的污水 （含油≤8mg/L，懸浮物≤4mg/L，粒徑中值≤3 μm）進(jìn)入 700m3水罐，通過(guò)高壓注水泵增壓至 23MPa后輸送至注水井進(jìn)入地層 （圖1）。

圖1 塔中4油田聯(lián)合站污水處理工藝流程

懸浮污 泥過(guò) 濾裝置簡(jiǎn)稱(chēng) SSF （SuspendedSludge Filtration），主要是通過(guò) 4 個(gè)方面實(shí)現(xiàn)其功能：藥劑添加——投加凈水劑使污水中部分溶解狀態(tài)的污染物和膠體顆粒吸附出來(lái)，形成微小懸浮顆粒，然后采用絮凝劑、助凝劑將污水中各種膠粒和懸浮顆粒凝聚成大塊密實(shí)的絮體；動(dòng)力平衡——依靠同向凝聚和力學(xué)平衡原理，在 SSF污水凈化器裝置內(nèi)形成懸浮污泥層；厚度平衡——懸浮泥層自動(dòng)更新，多余污泥依靠點(diǎn)渦流動(dòng)形成的向心力、水力學(xué)牽引力和自身的重力，被快速引入污泥濃縮室沉降分離；污水過(guò)濾——通過(guò)吸附網(wǎng)捕、電化學(xué)和范德華力使得污水經(jīng)過(guò)懸浮泥層精細(xì)過(guò)濾之后達(dá)到注水標(biāo)準(zhǔn)[1-2]。

通過(guò)藥劑篩選，凈水劑主要成分確定為鈉膨潤(rùn)土，加藥量約為 150mg/L；絮凝劑主要成分確定為三氯化鋁、三氯化鐵、二氧化硅，加藥量約為 100 mg/L；助凝劑為聚丙烯酰胺， 加 藥 量 約 為 1mg/L，并且3種藥劑均為干劑。

2 塔中10油田

來(lái)自塔中 10 油田集中拉油站 1000m3油水分離罐的罐底含油污水自流進(jìn)入 500m3污水沉降罐進(jìn)行重力沉降（常壓，可以實(shí)現(xiàn)替油和排泥功能），在進(jìn)罐前加入凈水劑和絮凝劑，加速促進(jìn)分散油滴上浮和懸浮物的下沉，沉降罐出水經(jīng)污水提升泵增壓后 （0.3MPa）進(jìn) 入 一級(jí)核 桃 殼 過(guò) 濾 器 去 除 污 油 及懸浮物，而后進(jìn)入二級(jí)雙濾料精細(xì)過(guò)濾器，進(jìn)一步去除污 油 及 懸浮物 ， 合格污 水 （含油 ≤8mg/L，懸浮物≤2mg/L，粒徑中值≤2 μm）進(jìn)入儲(chǔ)水罐，通過(guò)高壓注水泵增壓至 25MPa后輸送至注水井進(jìn)入地層 （圖2）。

核桃殼過(guò)濾器原理稱(chēng)為粗粒化附聚，借助油珠對(duì)濾料表面的疏水附聚作用在濾料表面形成油膜，隨后被濾料孔隙間的水流剪力沖刷，形成粗顆粒油珠上浮而達(dá)到分離效果。雙濾料精細(xì)過(guò)濾器內(nèi)充裝有磁鐵礦和無(wú)煙煤，通過(guò)濾料對(duì)污油和懸浮物進(jìn)行攔 截實(shí)現(xiàn)污 水 處 理 的 目的[3-5]。

通過(guò)藥劑篩選，凈水劑主要成分確定為聚合硫酸鐵，加藥量約為 80mg/L；絮凝劑主要成分確定為聚丙烯酰胺和鋁鐵復(fù)合鹽，加藥量約為 60mg/L，2種藥劑均為液態(tài)，藥劑、甲醇和水的配比為5∶3∶2。

圖2 塔中10油田集中拉油站污水處理工藝流程

3 塔中16油田

塔中16油田污水處理的主要目的是將多余的污水進(jìn)行回灌，所以對(duì)污水水質(zhì)指標(biāo)要求相對(duì)較低。轉(zhuǎn)油站蒸發(fā)池經(jīng)多次沉降后的污水通過(guò)污水提升泵 增壓后 （0.30MPa）進(jìn)入核桃 殼過(guò) 濾器去除污油及 懸浮 物， 合格 污水 （含 油≤10mg/L，懸浮物≤10mg/L，粒 徑 中 值 ≤5 μm）進(jìn) 入 儲(chǔ) 水 罐經(jīng)喂水泵輸送至注水井井場(chǎng)，通過(guò)井場(chǎng)高壓注水泵增壓至25MPa后將污水注入井下 （圖3）。

核桃殼過(guò)濾器用的KFC反沖洗劑主要成分為烷基 苯磺酸 鈉 ， 加 藥 濃度約 15mg/L，每 12h 自動(dòng)反沖 洗一次[3]。

圖3 塔中16轉(zhuǎn)油站污水處理工藝流程

4 結(jié)論與建議

1）由于地理位置和油氣生產(chǎn)的需要，污水處理工藝存在很大的區(qū)別，但從傳統(tǒng)“除油+沉降+過(guò)濾”經(jīng)典模式來(lái)分析對(duì)比，又存在很多相似性，當(dāng)污水系統(tǒng)水質(zhì)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，應(yīng)考慮到污水處理是一個(gè)系統(tǒng)的工程，應(yīng)逐級(jí)劃分節(jié)點(diǎn)，全盤(pán)考慮，橫縱對(duì) 比 ， 才 能 從 根 本 上 解 決 問(wèn) 題[6-7]。

2）污水藥劑之間，以及與前端油處理系統(tǒng)藥劑（如破乳劑、緩蝕劑等）應(yīng)進(jìn)行配伍性實(shí)驗(yàn)，合理進(jìn)行篩選，否則將會(huì)降低藥效，引起藥劑析出結(jié)晶，加劇管線(xiàn)結(jié)垢或腐蝕。污水藥劑的篩選工作往往停留在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，應(yīng)考慮與實(shí)際生產(chǎn)中存在的差異[6-7]。

3）塔 中 油 田 污 水 礦 化 度 高 達(dá) 100000mg/L 以上，礦化度越高，水的密度會(huì)越大，油水分離相對(duì)變得更容易，但懸浮物的沉降變得愈加困難，所需要消耗的污水藥劑量相對(duì)增加，為了控制運(yùn)行成本 ， 藥 劑 選 型 變 得 尤 為 重 要[1]。

4）SSF 凈 化 器 進(jìn) 口 含 油 應(yīng) 控 制 在 100mg/L 以下，否則污油上浮使得懸浮物很難沉降，造成含油和懸浮物指標(biāo)不合格；罐體內(nèi)部泥層的平衡需要一個(gè) 穩(wěn) 定 的 流 量 （波 動(dòng) ≤20m3/h）， 否 則 失 去 向 心 力和舉升力造成塌陷，重新形成需要8h以上，在工藝設(shè)計(jì)方面應(yīng)著重考慮；泥層觀察窗的安裝和材質(zhì)應(yīng)合理選擇，否則容易出現(xiàn)滲漏；內(nèi)部斜板的安裝方向也應(yīng)引起注意，否則造成泥層不穩(wěn)定和出水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)。

5）單閥濾罐作為二級(jí)過(guò)濾裝置，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后內(nèi)部濾料（石英砂）很難反沖洗徹底，進(jìn)而造成二次污染，現(xiàn)已停運(yùn)，通過(guò)優(yōu)化一級(jí)過(guò)濾操作條件即可達(dá)到污水處理要求，建議新的污水處理裝置設(shè)計(jì)階段應(yīng)慎重考慮單閥濾罐反沖洗強(qiáng)度問(wèn)題。

6）SSF 污 水 處 理 裝 置 由 于內(nèi)部結(jié) 構(gòu) 復(fù) 雜 ， 噴 砂除銹防腐工作質(zhì)量很難保證，往往1年后容器和管線(xiàn)均存在不同程度的滲漏，容器內(nèi)部防腐工作成為限制該技術(shù)廣泛使用的瓶頸，建議設(shè)計(jì)時(shí)考慮犧牲陽(yáng)極或者其他防腐方式。

7）一般來(lái)講，核桃殼過(guò)濾器和雙濾料精細(xì)過(guò)濾 器 入 口 含 油 應(yīng) 分 別 控 制 在 50mg/L 和 20mg/L 以下，否則內(nèi)部濾料一旦嚴(yán)重污染，很難反沖洗干凈，造成內(nèi)部濾料的粉碎、板結(jié)或者流失。建議每半年對(duì)容器進(jìn)行一次開(kāi)罐檢查，一是檢查容器內(nèi)壁和附件腐蝕情況，二是檢查內(nèi)部濾料是否需要補(bǔ)充或 存在污染[4-7]。

8）對(duì)于不具有反沖洗功能的容器或設(shè)備，建議每月進(jìn)行一次排空，每季度進(jìn)行一次開(kāi)罐沖洗，每年進(jìn)行一次全面內(nèi)部檢查，以保證污水水質(zhì)的達(dá)標(biāo)。

[1]袁鏡清,侯永賓,韓丹丹,等.輪南油田污水處理系統(tǒng)問(wèn)題分析及對(duì)策[J].天然氣與石油,2011,29(5):72-76．

[2]劉剛,胡文勝.油氣田污染物處理方法初探[J].天然氣與石油,2000,18(2):47-50．

[3]羅劍,王夢(mèng)春,張遠(yuǎn)德.聯(lián)合站核桃殼過(guò)濾器的運(yùn)行管理[J].油氣田地面工程,2012,31(5):76．

[4]尹先清,劉云龍,王志永,等.雙濾料過(guò)濾器在油田污水處理中的應(yīng)用[J].油氣田地面工程,2002,21(4):65-66．

[5]華偉.薩北油田污水處理過(guò)濾工藝的改進(jìn)[J].油氣田地面工程,2012,31(10):56-57．

[6]丁慧.勝利油田污水回注處理及資源化利用新技術(shù)研究[J].油氣田環(huán)境保護(hù),2012,22(4):37-40．

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10.3969/j.issn.2095-1493.2013.010.017

2013-06-24）

王洪松，工程師，2006年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué) （華東）（石 油 工 程 專(zhuān) 業(yè)）， E-mail： wanghongsong-tlm@petrochina.com. cn，地址：新疆庫(kù)爾勒塔里木油田公司塔中作業(yè)區(qū)聯(lián)合站，841000。

塔 里 木 油 田 公 司 資 助 項(xiàng) 目 （CJRQ-DD08807，XM2011-02，注-X10005）