含硫低濁采油污水回注處理工藝設(shè)計

馬 少 華

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含硫低濁采油污水回注處理工藝設(shè)計

馬 少 華

（陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 陜西 西安 710302）

我國許多油田的采油污水中含有一定量的硫化物，使污水對設(shè)備腐蝕加劇、處理難度加大。因此對含硫采油污水回注處理，不僅可回收部分原油，節(jié)約油田注水用的新鮮水資源；同時可解決排放污染問題。本文對含硫采油污水回注處理工藝進行了設(shè)計，對沉降罐、反應(yīng)器、過濾器等處理設(shè)備進行了設(shè)計計算與選型，使處理后水達(dá)到了回注水指標(biāo)。

含硫采油污水；回注處理；工藝設(shè)計

目前我國大部分油田已經(jīng)進入石油開發(fā)的中后期階段，需要注入油層的水量逐年增加，采出水量也隨之加大[1]。而采油污水中常含有H2S、HS-和S2-等無機硫化物，如果含硫污水不加處理而直接回注，它不僅會造成回注系統(tǒng)的腐蝕，而且會造成嚴(yán)重的地層傷害。

本文對日產(chǎn)量6 000 m3含硫低濁采油污水回注處理工藝進行設(shè)計。通過對相關(guān)構(gòu)筑物和設(shè)備進行設(shè)計計算與選型，使處理后水質(zhì)達(dá)到了回注水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

1 水質(zhì)指標(biāo)及回注水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)

1.1 水質(zhì)指標(biāo)

本設(shè)計處理前后的水質(zhì)指標(biāo)見表1。

表1 處理前后的水質(zhì)指標(biāo)

1.2 油田回注水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)

油田回注水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)[2]見表2。

表2 油田回注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)

2 處理工藝流程

本設(shè)計采用的工藝流程[3,4]見圖1。

流程描述：

污水：經(jīng)過油水分離后的含硫采油污水先進入除油罐，進行油、水和大顆粒懸浮體的分離。除油罐出水經(jīng)提升泵提升后進入反應(yīng)器，與投加的pH調(diào)節(jié)劑、絮凝劑、助凝劑和除硫劑充分混合反應(yīng)，所生成的絮體、硫化亞鐵隨污水進入沉降罐后沉淀，從而得以去除。沉降罐出水進入增壓罐經(jīng)增壓泵增壓后先后進入一級過濾器和二級過濾器，以便進一步去除細(xì)小懸浮物和油。過濾出水投加阻垢劑后進入緩沖罐以備回注。

污泥：除油罐中沉淀下的大顆粒懸浮物、反應(yīng)器中沉淀下的絮體和沉降罐沉淀下的污泥定期排入污泥濃縮池，經(jīng)過濃縮后的污泥由污泥螺桿泵泵送至污泥壓濾機進行脫水處理，濾液進入污水池，由污水泵泵送至除油罐進行循環(huán)處理，壓濾后形成的泥餅外運進行無害化處理。

污油：除油罐中液面上層的污油定期排入污油箱進行回收利用。

圖1 含硫采油污水回注處理工藝流程

3 主要處理工藝

3.1 除油

重力除油一直是國內(nèi)外含油污水處理首選的初級除油設(shè)施，其效率高，運行穩(wěn)定。本設(shè)計選用立式重力除油罐四座（并聯(lián)運行）進行除油。通過計算知：污水在除油罐的停留時間為6 h，罐體為500 m3的鋼制拱頂罐（直徑為8 m，罐壁高度為10 m）四座。污油從除油罐頂部經(jīng)固定堰溢流至污油箱，底部污泥靠重力流入污泥濃縮池[5]。

3.2 混凝沉降

污水在反應(yīng)器中形成的硫化亞鐵和絮體在混凝沉降罐中充分沉降，去除大部分懸浮物，進一步提高油的去除率。根據(jù)油田污水處理站的運行經(jīng)驗：pH調(diào)整劑、絮凝劑、除硫劑反應(yīng)混合時間為3～5 min，而助凝劑從進到出水口要求停留時間為2～3 min。為了安全考慮起間，停留時間取最大值即=8 min，通過計算知：反應(yīng)器為45 m3的鋼制拱頂標(biāo)準(zhǔn)罐（罐壁直徑為4 m，罐壁高度為4 m）兩座，一用一備。

3.3 過濾

污水經(jīng)除油、加藥絮凝處理先后進入一級過濾器和二級過濾器，進一步去除油和懸浮物。核桃殼濾料具有較好的除油和截污特性。本設(shè)計采用兩臺HJMAF-2600型核桃殼過濾器，過濾后水含油≤5 mg/L，懸浮物≤5 mg/L，最終達(dá)到了油田回注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)對含油和懸浮物的要求。

3.4 化學(xué)加藥

化學(xué)加藥處理是油田采出水處理過程中不可或缺的一部分，其主要包括藥劑的選擇、投加量的確定、投加順序和加藥設(shè)備的設(shè)計。

藥劑的選擇和投加量的確定是在實驗室小試過程中完成的，本設(shè)計藥劑的投加如表3所示。

表3 藥劑種類及投加量

為了減少操作人員的勞動強度，設(shè)計每天配藥一次，根據(jù)上表得知每天藥劑的最大需求量為600 L，每小時藥劑的最大需求量為25 L，故選擇定量加藥設(shè)備BS-Ⅳ型6臺[6]，該設(shè)備液箱與藥箱對酸堿鹽有抗(耐)腐蝕性能。

BS系列定量加藥設(shè)備由貯槽、定量泵、攪拌器組成，適用于各種防腐、防垢劑、殺菌滅藻劑和絮凝劑等水處理藥劑的投加，也可以用于酸堿液等其它藥劑的投加。

（1）貯槽：貯槽采用玻璃鋼塑料復(fù)合材料制成，具有強度高、質(zhì)量輕、耐腐蝕等特點。

（2）定量加藥泵：定量加藥泵采用隔膜計量泵，可輸送各種強腐蝕性的液體，也可以輸送含有部分固體顆粒的懸浮液體。流量在0～35 L/h范圍內(nèi)無級調(diào)整，最高輸送壓力為1.6～2.5 MPa。

（3）攪拌器：攪拌器選用配備三相低壓電機的槳式攪拌器直接傳送，適用于粘度為1.5～2.0 Pa?s，重度達(dá)2000kg/m3的非均一體系的液體攪拌，有促進結(jié)晶、非結(jié)晶物質(zhì)溶解，防止水處理藥劑結(jié)積沉淀等性能。

4 主要構(gòu)筑物

該處理工藝中的主要構(gòu)筑物見表4[7]。

表4 處理構(gòu)筑物一覽表

5 結(jié)論

本設(shè)計通過含硫低濁采油污水水質(zhì)與油田回注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的對比選定處理對象，主要對含硫低濁污水中的油、懸浮物、H2S、HS-和S2-等無機硫化物進行了處理工藝設(shè)計。在借鑒國內(nèi)外含采油污水回用處理工藝的基礎(chǔ)上，最終選擇了適合含硫低濁采油污水回用處理的工藝流程，并對主要的處理構(gòu)筑物及輔助設(shè)備進行了設(shè)計與選型，使處理后水達(dá)到了油田回注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，即含油量<5 mg/L，懸浮物含量<3 mg/L，粒徑中值<2.0 μm，硫含量<0.5 mg/L。

［1］閻安,王玉江,賈建清.油田含油污水除油新技術(shù)[J].水處理技術(shù),1998,24(2):117-120.

［2］SY/ T 5329- 94.碎屑巖油藏注水水質(zhì)推薦指標(biāo)及分析方法[S].

［3］李化民,蘇顯舉.油田含油污水處理[M].北京：石油工業(yè)出版社,1992:31-38.

［4］馮永訓(xùn).油田采出水處理設(shè)計手冊[M].北京:中國石化出版社,2005:475-477.

［5］馬少華,張姍姍,周娟.百口泉區(qū)塊稠油污水回用處理工藝設(shè)計[J].化學(xué)工程師,2012(8):39～41.

［6］宋業(yè)林,宋襄翎.水處理設(shè)備實用手冊[M].北京：中國石化出版社，2004:574-575.

［7］李占輝,朱丹,王國麗,編著.油田采出水處理設(shè)備選用手冊[M].北京:石油工業(yè)出版社,2003:52-53.

Design of Treatment Process of Low Turbidity and Sulfur-containing Produced Water for Reinjection

（Shaanxi Institute of Technology, Shaanxi Xi’an 710300, China）

The produced water of most oilfields in China contains a certain amount of sulfide. The sulfide increases the corrosion of equipments, and makes the produced water become more difficultly to be treated. So reinjection of treated sulfur-containing produced water, not only can recover partial crude oil, but also can save fresh water. Simultaneously, the problem of pollution emissions can also be solved. In this paper, the sulfur produced water treatment process was designed. Settlement tanks, reactor, filters and other equipments were designed and selected. The results show that treated wastewater can achieve the reinjection standard.

Sulfur-containing producedwater；Reinjection treatment；Process design

X 703.1

A

1671-0460（2014）06-0994-03

2013-11-18

馬少華（1986-），女，河南許昌人，講師，碩士，2010畢業(yè)于中國石油大學(xué)（北京）化學(xué)工藝專業(yè)，研究方向：從事石油化工及環(huán)保技術(shù)工作。E-mail：83275272@qq.com。