薩中開發區含油污水處理系統適應性分析及優化思路

大慶油田采油一廠

薩中開發區含油污水處理系統適應性分析及優化思路

張忠慧

大慶油田采油一廠

隨著聚合物驅油技術的大規模應用以及三元復合驅工業化推廣，油田采出水水質含聚量逐漸升高，水驅與聚驅污水站來水水質處理難度加大，導致地面采出水處理系統出現了不同程度的不適應性。為了滿足開發注水水質要求，更好地適應油田開發形式，以油田公司規定的污水站設計參數為依據，結合目前各污水系統處理工藝實際運行情況，對設計參數進行適當調整，重新校核已建污水系統處理能力，并進行系統能力分析。根據分析結果，提出“優先調整原水管網，實現水驅、聚驅污水站能力互用；其次新增污水站處理能力，完善濾后水管網，實現礦區之間污水站能力互補”的優化調整改造思路，為今后污水處理系統平穩高效運行，完成油田公司下達的生產經營指標提供保障。

污水系統；能力校核；優化調整；工藝；負荷

隨著聚合物驅油技術的大規模應用以及三元復合驅工業化推廣，油田采出水水質成分日趨復雜、處理難度加大。由于薩中開發區水驅污水站來液受上游水、聚驅原油處理工藝（即水、聚驅油井脫水站二段水驅、聚驅不分的處理工藝）的影響，以及聚驅污水站處理后濾后水回注高滲透層，而采油一廠一次加密井網與二次加密井網注水層系相同，注入水質不同等，使得目前水驅高滲透層采出水全面見聚，且來水含油、含聚濃度呈逐年上升趨勢。聚驅污水站來液受高濃度驅影響，含聚濃度上升，處理難度加大，工藝出現不適應性。

為適應污水站來水水質變化，參照油田公司規定的污水站設計參數，結合目前各污水系統處理工藝實際運行情況，對已建污水系統處理能力重新進行校核，并根據未來三年開發水量預測值，提出優化調整改造思路，對于保證今后污水站處理水質達標率、確保油田開發效果具有一定的意義。

1 污水系統現狀

截至2012年底，薩中開發區污水系統建成各類污水站52座，其中普通含油污水站17座，深度污水站23座，聚合物含油污水站10座，三元污水試驗站1座，地面污水處理站1座。按照原設計規模統計，污水總處理能力72.4×104m3/d，負荷率80.43%，深度水處理能力為48.1×104m3/d，負荷率69.11%。各系統基本狀況見表1。

污水處理系統面臨的形勢主要包括：①水質日趨復雜，污水系統處理能力下降；②深度水需求量增大，污水系統面臨深度水水源不足問題；③污水

表1 污水站現狀

2 系統能力核實及適應性分析

2.1 已建污水站能力核實

采油一廠有水驅污水處理站10座，其中采用兩級重力沉降+一級壓力核桃殼過濾工藝4座，采用一級氣浮選+一級壓力核桃殼過濾工藝6座。

（1）兩級沉降+一級核桃殼過濾工藝能力核算。水驅污水處理站采用核桃殼過濾工藝，聚驅污水站采用石英砂過濾工藝，單純以聚驅污水站設計參數核定水驅污水站不合理。為確定核桃殼過濾罐處理含聚污水合理濾速，開展了現場核桃殼處理含聚污水濾速優選試驗。該試驗根據來水量情況，按濾速12、10、8、6m/h，通過調整過濾罐開關數量來評價處理后水質情況。試驗地點選擇在新北某污水站。從監測數據可以看出，當濾速調至12m/h時，出水水質含油量、懸浮物含量均超出“雙20”水質標準。借鑒南區污水站老區改造中設計核桃殼濾罐處理含聚污水（濾速為12m/h），結合現場試驗情況，將核桃殼濾速定為10m/h。因此，采油一廠水驅污水處理站的兩級沉降+一級核桃殼過濾工藝設計參數應由自然沉降4h、混凝沉降2h、濾速16m/h，調整為自然沉降8h、混凝沉降4h、核桃殼濾速10m/h。重新校核后，兩級沉降+一級過濾工藝水驅污水站處理能力由12×104m3/d降至8.6× 104m3/d，與原設計能力相比減少3.4×104m3/d。

（2）氣浮選+一級核桃殼過濾工藝能力核算。為了解決含油污水見聚后重力式污水除油工藝不適應油田生產的實際情況，從1999年開始到2002年底，共在6座水驅含油污水處理站、1座普深合一污水處理站推廣應用氣浮選除油工藝。從目前實際運行情況看，負荷率低于80%的污水站3座，其中北1—3污由于過濾罐改造原因，導致水質不合格，其余均在“雙20”指標范圍內。因此根據實際生產數據，氣浮選除油工藝處理含聚污水其單臺設備處理能力應由1×104m3/d降至0.8×104m3/d。一廠水驅污水處理站氣浮選+一級核桃殼過濾工藝設計參數，應由單臺浮選設備處理能力1×104m3/d、核桃殼率罐濾速16m/h，調整為單臺浮選設備處理能力0.8×104m3/d、核桃殼率罐濾速10m/h。重新校核后，氣浮選+一級核桃殼過濾工藝水驅污水站處理能力由19×104m3/d降至11.6×104m3/d，與原設計能力相比減少7.4×104m3/d。

（3）聚驅污水處理站。采油一廠有聚驅污水處理站10座，其中采用兩級沉降+一級石英砂過濾工藝8座，采用一級氣浮沉降+一級石英砂過濾工藝2座。按照油田公司規定的聚驅污水處理站設計標準，即兩級沉降+一級核桃殼過濾工藝自然沉降時間8h、混凝沉降時間4h、濾速8m/h計算，8座污水站校核后能力為25×104m3/d，與原設計相比能力增加1×104m3/d。但在實際運行中，部分污水站存在沉降段實際處理能力低于設計能力的現象。分析原因認為：一是采油一廠聚驅污水黏度增大，影響水在管路中的流動性；二是實際施工過程中存在施工偏差問題，沉降罐內部管件高差不足，導致沉降罐來水流量大時出現溢流。結合實際運行情況及核算能力，確定聚驅污水沉降罐最終核定能力為22.8×104m3/d，如表2所示。

（4）深度污水處理站。采油一廠有深度污水處理站10座，均采用兩級壓力過濾工藝流程。2000年前建設深度水污水站設計濾速較高，一級濾速12、14、15m/h，二級濾速8m/h，按照油田公司規定的深度污水處理站設計標準，即兩級壓力過濾，一級濾速10m/h、二級濾速8m/h計算，10座污水站校核后能力為28×104m3/d，與原設計相比核減2.6×104m3/d。

（5）普深合一污水站。普深合一污水處理站7座，采用工藝及各級過濾濾料都不盡相同。結合油田公司普深合一站設計參數，確定不同工藝下各段污水設計參數。按照設計參數校核已建7座普深合一污水站校核后能力為16×104m3/d，與原設計能力相比減少1.3×104m3/d。

按照上述核算結果，薩中開發驅污水處理能力為：水驅污水站36.2×104m3/d，聚驅污水站22.8× 104m3/d，深度污水站44×104m3/d。與原設計能力相比水驅污水站降低11.3×104m3/d，聚驅污水站降低1.2×104m3/d，深度污水站降低4.1×104m3/d。

2.2 污水處理系統適應性分析

根據開發部門提供的產水量預測，采用校核后的污水站能力，分析未來三年污水各系統處理負荷率情況，結果見表3。

表2 聚驅污水處理站能力核定

從表3可以看出，水驅、聚驅污水站負荷率均在90%以上，且從2016年起水驅、聚驅污水站超負荷運行，達到101.10%。三元驅污水處理站最大負荷率為86.36%，設計能力能夠滿足三元污水處理需求。深度水配注最大量為43.90×104m3/d，目前已建深度污水處理規模為44×104m3/d，2014年東區新建中416深度污水處理站1座，設計規模4×104m3/d，屆時深度水處理總規模為48×104m3/d。深度水處理站負荷率未來三年將保持在84.27%～91.46%之間，深度水污水處理站設計能力較為合理。值得一提的是表3中數據是按照一次加密、高臺子老井注入“雙20”指標水質進行預測的，若根據地質要求，按照“雙5”注入水質，深度水處理站超負荷運行，能力明顯不足。

表3 污水系統負荷率預測

從分礦負荷情況看，存在局部地區系統能力分布不均現象，一礦、二礦、六礦、七礦負荷率達到100%以上，三礦、四礦、五礦負荷率較為合理。由于在中區東部產能建設中，已經考慮將聚中609放水站放水進入四礦聚415污水站處理，六礦地區負荷率將降至82.5%，在合理范圍之內。因此，一礦、二礦、七礦負荷率高，處理能力不足，需完善調水管網，合理分配系統能力，最大限度地應用剩余能力，以平衡礦區間系統負荷。

3 優化調整改造思路

根據污水處理系統適應性分析，提出“優先調整原水管網，實現水驅、聚驅污水站能力互用；其次新增污水站處理能力，完善濾后水管網，實現礦區之間污水站能力互補”的調整改造思路。

（1）針對目前水驅、聚驅原水來水水質相當的情況，考慮調整轉油放水站與污水站之間的系統關系，對于放水站放水去向單一的站，增建放水站至其他污水站的原水管線，通過對原水管網的調整，增加原水調水靈活性，實現水驅、聚驅污水站能力互用，在充分利用污水站剩余能力的同時，也便于應對停產改造所帶來的污水調水困難的問題。

（2）校核后，水驅、聚驅污水站綜合處理符合率在94%以上，在實際運行中，存在污水站改造產水量波動，水驅、聚驅采出液逐漸見三元液等不確定因素，按照80%合理負荷率考慮，采油一廠普遍水處理站能力欠缺在16×104m3/d。根據各區塊之間的負荷情況，一方面利用已建的調水管網，將符合率較高地區的多余采出水調至負荷率較低的地區，處理后的濾后水再通過濾后水管網回輸至該區塊。另一方面根據分區塊污水站處理負荷情況，新建污水站選擇建在一礦、二礦、七礦。其中一礦地區建設規模為2.5×104m3/d，二礦地區建設規模為8.5×104m3/d，七礦地區建設規模為2×104m3/d。新增能力后，各礦負荷均衡，運行平穩。

（3）完善上、下游處理工藝。針對上游放水站、脫水站工藝僅建設1個污水沉降罐，不能定期清淤，難以保證污水站來水指標的情況，在上游放水站、脫水站增加污水沉降罐，減輕下游污水站處理壓力。對于高濃度聚驅區塊，沉降罐內應用氣浮改造技術，提高沉降罐沉降效率，使得油水分離效果更好。

4 結論

（1）針對污水站來水水質越來越差現象，跟蹤已建站來水水質變化情況，摸索各段處理工藝合理運行參數，并適時進行調整改造，以保證今后污水站處理水質達標率，確保油田開發效果。

（2）薩中開發區水驅、普通聚驅污水站來液水質含聚濃度及黏度相近，可以考慮通過調整轉油放水站與污水站之間的原水管網，實現水驅、普通聚驅污水站能力互用，在充分利用污水站剩余能力的同時，也便于應對停產改造所帶來的污水調水困難的問題。

（3）在產能建設、老區改造項目中，充分考慮污水站原水水質變化情況，逐步提高水驅污水站處理能力，解決礦區污水站負荷不均問題。

（欄目主持張秀麗）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.6.012