吳起采油廠污水處理現(xiàn)狀及改進(jìn)措施探析

雙立娜

（延長(zhǎng)油田股份有限公司吳起采油廠， 陜西 延安 717600）

1 吳起采油廠油田污水處理的現(xiàn)狀

吳起油田位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡西部中段、吳起鼻褶帶，侏羅系主要發(fā)育延安組延 9、延10和延11（富縣組）等小而肥的巖性-構(gòu)造油藏，三疊系主要發(fā)育延長(zhǎng)組C2～C10油藏，為低滲-特低滲巖性油藏，是吳起油田主要含油層系。

吳起采油廠目前已建污水處理站9座，全廠污水處理能力1.35×104m3/d，截止2016年11月，9座污水處理站實(shí)際處理污水1.031×104m3/d。水處理系統(tǒng)是污水資源化利用的重要措施之一，是“注好水”的基本保證。根據(jù)對(duì)2016年采油廠和各站水質(zhì)化驗(yàn)資料統(tǒng)計(jì)分析，各站處理后污水水質(zhì)含油量和懸浮物含量?jī)身?xiàng)主要指標(biāo)均不滿足油田公司注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)站場(chǎng)水樣處理效果調(diào)研，聯(lián)合站水質(zhì)檢測(cè)分析項(xiàng)目偏少，各站檢測(cè)項(xiàng)目不統(tǒng)一，僅開(kāi)展懸浮物含量、pH值、含鐵離子分析，含油量檢測(cè)頻次偏少，沒(méi)有與懸浮物含量等指標(biāo)同步檢測(cè)，影響對(duì)水質(zhì)的客觀評(píng)價(jià)分析，也難以客觀評(píng)價(jià)水處理設(shè)施的運(yùn)行狀態(tài)。

2 吳起采油廠油田污水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)的原因

2.1 水量及水質(zhì)波動(dòng)，影響系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行

由于大量的拉油生產(chǎn)，受氣候、車輛調(diào)配、交通等外部環(huán)境影響大，造成每年冬季、夏季污水量波動(dòng)大，每天拉油與不拉油相比污水量波動(dòng)大。根據(jù)調(diào)研，目前7座聯(lián)合站夏季卸油時(shí)間大約在6～9 h，卸油時(shí)間主要集中在每天的9：00～17：00，冬季卸油時(shí)長(zhǎng)大約在9～17 h，卸油時(shí)間主要集中在每天的 10：00～0：00，由于卸油時(shí)段相對(duì)集中，加之站內(nèi)水處理系統(tǒng)沒(méi)有緩沖能力功能，污水處理系統(tǒng)目前均為間斷式運(yùn)行，導(dǎo)致部分站污水處理超負(fù)荷運(yùn)行。另外，由于目前多層系開(kāi)發(fā)，即使同層系油藏，其產(chǎn)出水也存在差異，加之大量拉運(yùn)生產(chǎn)，卸油油井不固定，導(dǎo)致處理水質(zhì)也存在波動(dòng)。

水量和水質(zhì)的頻繁波動(dòng)，給污水處理系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行帶來(lái)了很大的負(fù)面影響。除油罐、混凝沉降罐液位無(wú)法保持穩(wěn)定，過(guò)濾器短時(shí)間超負(fù)荷運(yùn)行并大多數(shù)站都只能為間斷式運(yùn)行，加藥系統(tǒng)無(wú)法根據(jù)水量及時(shí)調(diào)整，提升泵頻繁變化排量等。可以說(shuō)，如果不能有效解決水量頻繁、大幅度波動(dòng)，水質(zhì)的保證就不可能實(shí)現(xiàn)。從現(xiàn)有的污水站設(shè)置看，增大污水接收罐的容量，有效消減水量波動(dòng)的幅度和頻率，是保證污水處理系統(tǒng)平穩(wěn)達(dá)標(biāo)運(yùn)行的關(guān)鍵因素。

2.2 處理工藝技術(shù)水平不一，部分處理工藝難以適應(yīng)工況

吳起采油廠水處理建站方式主要有固定站和橇裝站兩類，水處理系統(tǒng)分污水處理和清水處理兩大系統(tǒng)。水處理水源有產(chǎn)出液分出的含油污水和清水（地層洛河水）兩類。從采油廠處理工藝適應(yīng)性分析來(lái)看：

(1)目前采用的微生物處理技術(shù)難以適應(yīng)吳起采油廠污水水質(zhì)：柳溝聯(lián)合站微生物處理系統(tǒng)2014年11月投產(chǎn)，石百萬(wàn)聯(lián)合站微生物處理系統(tǒng)2015年8月投產(chǎn)。從運(yùn)行情況來(lái)看，兩站運(yùn)行初期總體良好，污水水質(zhì)得到了較大改善。微生物反應(yīng)池持續(xù)運(yùn)行半年到1年后（柳溝運(yùn)行不到1年、石百萬(wàn)運(yùn)行不到半年），由于微生物工藝的目前微生物已經(jīng)死亡，附著微生物的菌棒結(jié)垢嚴(yán)重（見(jiàn)圖1、圖2），微生物處理系統(tǒng)目前處于失效癱瘓狀態(tài)。

利用微生物技術(shù)處理包括原油在內(nèi)的有機(jī)物是非常有效的措施，在國(guó)內(nèi)外生活污水處理領(lǐng)域多有應(yīng)用。但是微生物技術(shù)應(yīng)用對(duì)水質(zhì)條件和運(yùn)行工況有很敏感的選擇性，耐沖擊能力較差，條件稍有變化就會(huì)威脅到微生物的生存和功能的正常發(fā)揮，與生活污水不同的是，采油污水環(huán)境差、變化多、礦化度高、可生化性差，工藝運(yùn)行出現(xiàn)問(wèn)題后難以得到及時(shí)“康復(fù)”和自行解決，微生物處理段出現(xiàn)波動(dòng)需要的修復(fù)周期較長(zhǎng)，增加了管理難度，不利于微生物技術(shù)的平穩(wěn)可靠運(yùn)行。加之微生物好氧段需要增加溶解氧，增加了控制腐蝕難度。

微生物系統(tǒng)在延長(zhǎng)油田青化砭采油廠、長(zhǎng)慶油田等其他油田也有工程案例，由于各油田污水水質(zhì)、原油物性和運(yùn)行工況存在一定的差異，加之菌種馴化和運(yùn)行管理等諸多因素，處理效果各不相同。從應(yīng)用情況來(lái)看，處理效果大多沒(méi)有達(dá)到預(yù)期效果，運(yùn)行穩(wěn)定性較差，管理維護(hù)難度較常規(guī)工藝大，在今后污水處理工程建設(shè)項(xiàng)目應(yīng)謹(jǐn)慎選用。

圖1 石百萬(wàn)微生物系統(tǒng)運(yùn)行4個(gè)月、8個(gè)月時(shí)菌棒結(jié)垢照片

圖2 柳溝聯(lián)合站微生物處理單元設(shè)施運(yùn)行現(xiàn)狀照片

(2) 橇裝處理站污水處理工藝難以適應(yīng)工況：目前已實(shí)施的橇裝處理站處理工藝具有“處理工藝相似、過(guò)濾設(shè)備選型多樣”的特點(diǎn)，處理工藝存在以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：1) 污水處理工藝流程設(shè)計(jì)有待完善：部分橇裝站污水處理過(guò)濾段過(guò)濾設(shè)備選型組合不合理，橇裝處理設(shè)施故障率高，運(yùn)行可靠性差，大多橇裝污水處理設(shè)備處于故障停運(yùn)狀態(tài)。2)污水處理工藝配套不完善，目前僅建有污水接收池和污水處理橇裝設(shè)施，無(wú)反洗水接收設(shè)施，導(dǎo)致處理設(shè)施反洗污水、污泥排入污水接收池，污泥在系統(tǒng)中循環(huán)惡化。3) 近幾年實(shí)施的橇裝注水站清改污項(xiàng)目，由于沒(méi)有配套加熱系統(tǒng)，導(dǎo)致污水處理設(shè)備只能5月至10月季節(jié)性運(yùn)行，清改污項(xiàng)目投資沒(méi)有發(fā)揮真正的功能。另外污水處理設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間間斷運(yùn)行，給設(shè)備管理維護(hù)也帶來(lái)了諸多不利因素。

(3) 清水處理站處理工藝多樣，處理效果差異較大：目前清水處理工藝大致分三類十余種過(guò)濾處理工藝，主要去除懸浮物含量和控制粒徑中值，清水處理總體處理工藝參差不一，過(guò)濾器選型多樣不但增加了管理維護(hù)難度，也不利于優(yōu)化投資結(jié)構(gòu)。

(4) 目前污水注水站“二次過(guò)濾”模式，未能達(dá)到“提標(biāo)保質(zhì)”目的：對(duì)于污水水源的注水站，均為“二次過(guò)濾”建站模式，即：聯(lián)合站污水處理+注水站二次過(guò)濾，在注水站設(shè)二次過(guò)濾的目的是為了解決輸水過(guò)程沿程污染問(wèn)題，主要是進(jìn)一步控制懸浮物含量和粒徑中值，保證注水井井口水質(zhì)。在注水站配套建設(shè)“二次過(guò)濾”為注水水質(zhì)穩(wěn)定起到了一定的作用，但存在以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：1）過(guò)濾精度基本相同，難以起到“提標(biāo)保質(zhì)”目的。通過(guò)對(duì)聯(lián)合站和和注水站過(guò)濾設(shè)備選型統(tǒng)計(jì)分析來(lái)看，兩者所選的過(guò)濾器過(guò)濾精度級(jí)別基本相同，從目前注水站過(guò)濾器運(yùn)行效果來(lái)看，并未對(duì)注水水質(zhì)起到“提標(biāo)保質(zhì)”的預(yù)期效果。另外，注水站每年濾料還需更換1～2次，增加了管理成本；2) 從注水站污水處理工藝配套來(lái)看，難以保證二次過(guò)濾效果和穩(wěn)定運(yùn)行。一是注水站站內(nèi)未配套污油池和污泥池等輔助設(shè)施，反洗后的污水排入污水池后，其池底泥和污油無(wú)法得到及時(shí)分離出系統(tǒng)，導(dǎo)致污油和污泥在系統(tǒng)中惡性循環(huán)。二是注水站污水水溫偏低，尤其反洗水水溫低，加之來(lái)水含油量比較高，影響過(guò)濾器反洗效果，濾料極易被污染，穩(wěn)定保持水質(zhì)難度大。三是由于地理環(huán)境的特殊性，所產(chǎn)生的污泥和污油都需要采取人工收集、拉運(yùn)方式處理，難以得到及時(shí)處理、處理費(fèi)用高。四是處理后污水在聯(lián)合站和注水站二級(jí)儲(chǔ)存，儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)，增加了水質(zhì)穩(wěn)定難度，導(dǎo)致兩站重復(fù)投加水質(zhì)穩(wěn)定藥劑和多級(jí)提升，增加了污水處理的藥劑費(fèi)用和電費(fèi)。五是注水站沒(méi)有設(shè)置污水處理技術(shù)崗和化驗(yàn)崗，污水處理設(shè)施各節(jié)點(diǎn)運(yùn)行狀態(tài)也無(wú)法及時(shí)掌握，影響處理設(shè)備的及時(shí)維護(hù)和運(yùn)行參數(shù)的調(diào)整。

3 吳起采油廠油田污水水質(zhì)改進(jìn)措施

水處理水質(zhì)指標(biāo)受開(kāi)發(fā)層系繁雜、油氣來(lái)液不均衡、污水處理工藝流程不完善、處理設(shè)施結(jié)構(gòu)不合理等眾多因素的影響不能滿足注水要求，需要通過(guò)優(yōu)化油氣集輸流程、改善污水處理工藝，改進(jìn)污水處理設(shè)施、強(qiáng)化水質(zhì)提標(biāo)改造等措施，以達(dá)到處理后污水滿足地質(zhì)開(kāi)發(fā)層系注水水質(zhì)要求的目的。建議主要采取以下措施：

3.1 提高污水同層回注率，提高注水水質(zhì)配伍性，保證注水開(kāi)發(fā)效果

分別對(duì)注水站注水水源進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，充分利用污水資源，實(shí)現(xiàn)污水同層注水；統(tǒng)籌考慮污水利用和清水補(bǔ)充方式，固化注水水源和清污混合比例，改善注水水質(zhì)配伍性。

目前各層系產(chǎn)出水和回注污水量存在不匹配，其中延安組、長(zhǎng)1～長(zhǎng)3兩層系注水區(qū)少，導(dǎo)致兩層系產(chǎn)出水不能全部回注油層而污水富余。建議根據(jù)目前開(kāi)發(fā)層系產(chǎn)水富余情況，并結(jié)合區(qū)塊開(kāi)發(fā)規(guī)劃，編制污水同層回注調(diào)整方案，根據(jù)不同區(qū)塊確定的污水量和層系，實(shí)施注水系統(tǒng)調(diào)整改造。

3.2 優(yōu)化污水處理工藝，強(qiáng)化水質(zhì)提標(biāo)改造效果，滿足注水水質(zhì)要求

(1)建立污水源頭治理理念，規(guī)范水質(zhì)提標(biāo)改造標(biāo)準(zhǔn)

按照水質(zhì)治理從源頭抓起的指導(dǎo)思想，建立污水處理是污水資源化和注水水質(zhì)達(dá)標(biāo)的保障工程理念。對(duì)新建、改擴(kuò)建污水處理項(xiàng)目從方案編制、工程設(shè)計(jì)著手，規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)化污水處理工藝和主體處理設(shè)備，對(duì)污水處理新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備，本著“積極謹(jǐn)慎、成熟適合、經(jīng)濟(jì)高效”的原則，防范技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)和工程建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)，確保工程質(zhì)量和水質(zhì)提標(biāo)效果。實(shí)現(xiàn)新建站不欠賬和改造站“三個(gè)不”（不腐蝕、不結(jié)垢、不堵塞）和“四個(gè)一”（治理一座站、達(dá)標(biāo)一座站、穩(wěn)住一座站、提高一個(gè)區(qū)塊開(kāi)發(fā)效果）的污水治理目標(biāo)。

針對(duì)清水處理系統(tǒng)工藝多樣、過(guò)濾設(shè)備多類型等問(wèn)題，根據(jù)水源水質(zhì)特點(diǎn)，對(duì)過(guò)濾設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化篩選，建議開(kāi)展金屬膜過(guò)濾器應(yīng)用適應(yīng)性研究，一是該過(guò)濾器過(guò)濾精度穩(wěn)定，反洗水量小，更適合間斷運(yùn)行工況；二是不需要更換濾料，管理維護(hù)方便；三是設(shè)備安裝空間小、過(guò)濾壓損小，更適用于短流程和小規(guī)模站場(chǎng)。

(2)根據(jù)集輸生產(chǎn)特點(diǎn)，強(qiáng)化水量調(diào)節(jié)措施，改善污水處理系統(tǒng)運(yùn)行工況

目前原油拉運(yùn)仍是主要的原油運(yùn)輸方式，拉油生產(chǎn)產(chǎn)生的液量波動(dòng)污水處理系統(tǒng)影響仍較大。污水系統(tǒng)運(yùn)行不平穩(wěn)的問(wèn)題已經(jīng)成為影響污水處理效果的主要問(wèn)題之一，建議今后在污水處理站改造建設(shè)應(yīng)強(qiáng)化污水水量調(diào)節(jié)能力措施，解決污水處理系統(tǒng)水量和水質(zhì)波動(dòng)問(wèn)題，確保系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行。

(3)優(yōu)化處理工藝，增加污水精細(xì)過(guò)濾器，提高過(guò)濾級(jí)別

對(duì)于低滲透油田來(lái)說(shuō)，懸浮物含量和粒徑中值是注水水質(zhì)的兩大重要指標(biāo)。延長(zhǎng)油田注水水質(zhì)指標(biāo)粒徑中值為“3、2、2”和 5、3、2”，其粒徑中值均要求控制在2μm以下。

一是針對(duì)目前石白萬(wàn)聯(lián)合站和柳溝聯(lián)合站微生物處理技術(shù)無(wú)法適應(yīng)問(wèn)題，應(yīng)盡快對(duì)其進(jìn)行水質(zhì)提標(biāo)改造，篩選成熟適應(yīng)、經(jīng)濟(jì)高效的污水處理技術(shù)和工藝，改善注水水質(zhì)。二是從目前吳起采油廠所選用的過(guò)濾器過(guò)濾精度等級(jí)來(lái)看，難以滿足懸浮物含量和粒徑中值穩(wěn)定達(dá)標(biāo)要求。從兄弟油田水處理經(jīng)驗(yàn)和延長(zhǎng)油田污水處理水質(zhì)提標(biāo)示范站來(lái)看，需要增設(shè)精細(xì)過(guò)濾工藝段。建議今后在水質(zhì)提標(biāo)改造時(shí)，增加污水精細(xì)過(guò)濾裝置，提升過(guò)濾等級(jí)。

(4)加強(qiáng)除油罐、混凝沉降罐維護(hù)管理，保證排泥、收油效果，提高運(yùn)行水平

除油罐、混凝沉降罐內(nèi)部結(jié)構(gòu)腐蝕損壞后的功能失效，也是影響處理水質(zhì)的重要原因。除了加大污水緩沖調(diào)節(jié)余地，保證平穩(wěn)運(yùn)行外，加強(qiáng)除油罐、混凝沉降罐內(nèi)部結(jié)構(gòu)的檢查維護(hù)力度，也是避免功能失效，保證設(shè)計(jì)功能的重要手段。建議利用清罐、大罐檢修等時(shí)機(jī)，加強(qiáng)大罐內(nèi)部結(jié)構(gòu)檢修，確保大罐收油、排泥等功能良好。

3.3 提高污水利用、同層注水保障措施

“注好水、注足水”是低滲透油田注水開(kāi)發(fā)的重要措施，污水利用率保障需要以下幾方面的措施：

(1) 實(shí)施并嚴(yán)格執(zhí)行分層集輸、分層處理方案是保證“優(yōu)質(zhì)同層水源”和提高污水利用率的前提條件，是實(shí)現(xiàn)污水資源化的重要保證措施。

(2) 強(qiáng)化污水處理運(yùn)行管理，完善水質(zhì)監(jiān)控管理體系，保證處理水質(zhì)達(dá)到注水水質(zhì)指標(biāo)是關(guān)鍵，污水處理和水質(zhì)監(jiān)控是“注好水”的保證手段。

(3) 制定水質(zhì)考核體系和水量調(diào)度機(jī)制，樹(shù)立污水拉運(yùn)與原油拉運(yùn)同級(jí)管理理念，保證污水同層利用，將“同層注水率”納入采油隊(duì)考核內(nèi)容，明確責(zé)任主體，強(qiáng)考核硬兌現(xiàn)。

4 結(jié) 論

吳起采油廠開(kāi)發(fā)層系復(fù)雜，主力層系為低滲-特低滲巖性油藏，注水水質(zhì)要求極為嚴(yán)格。目前污水處理水質(zhì)指標(biāo)受開(kāi)發(fā)層系繁雜、油氣來(lái)液不均衡、污水處理工藝流程不完善、處理設(shè)施結(jié)構(gòu)不合理等眾多因素的影響不能滿足注水要求。在對(duì)比分析油田污水處理方法的基礎(chǔ)上，提出改善污水處理工藝，改進(jìn)污水處理設(shè)施、強(qiáng)化水質(zhì)提標(biāo)改造等措施，為油田污水水質(zhì)達(dá)標(biāo)提供切實(shí)可行并具有操作意義的改進(jìn)措施。

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