新疆油田作業(yè)廢水處理技術(shù)研究

鐘志英 馬堯 胡遠(yuǎn)遠(yuǎn) 朱新建（新疆油田公司工程技術(shù)研究院）

新疆油田作業(yè)廢水主要以修井、洗井廢水為主。隨著瑪湖地區(qū)油田的開發(fā)，采用“水平井+體積壓裂”開發(fā)模式成為油田公司增儲(chǔ)上產(chǎn)的主要措施，因體積壓裂開發(fā)模式的規(guī)模化應(yīng)用，預(yù)計(jì)未來5年新疆油田作業(yè)廢水呈現(xiàn)出快速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。目前作業(yè)廢水的處理主要依托水驅(qū)采出水集中處理站進(jìn)行處理，但是已建的污水處理站設(shè)計(jì)時(shí)未考慮作業(yè)廢水處理流程，在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中，大多數(shù)處理站的作業(yè)廢水都集中在事故池或廢液池內(nèi)混合后再回收進(jìn)入采出水處理系統(tǒng)處理，給系統(tǒng)帶來很大沖擊，使得污水處理系統(tǒng)出水懸浮物、粒徑中值嚴(yán)重超標(biāo)。隨著新環(huán)保法的實(shí)施，國(guó)家對(duì)油田污水排放要求越來越嚴(yán)格，對(duì)油田作業(yè)廢水處理技術(shù)的研究也迫在眉睫。

1 新疆油田作業(yè)廢水處理現(xiàn)狀

1.1 作業(yè)廢水產(chǎn)生情況

新疆油田公司作業(yè)廢水主要分為4類：修井廢水，含有表面活性劑、泥砂以及石油類物質(zhì)等，水樣基本沒有黏度，色度較高；洗井廢水，成份簡(jiǎn)單，主要含泥砂及少量油污；壓裂液返排液，復(fù)雜的多相分散體系，新疆油田常用的胍膠壓裂液返排液中主要含有增稠劑、交聯(lián)劑、過氧化物類破膠劑、pH調(diào)節(jié)劑、助排劑、破乳劑、黏土穩(wěn)定劑等，具有化學(xué)成分復(fù)雜、有黏度、COD和懸浮物含量高、處理難度大的特點(diǎn)；酸化返排液，其含有的強(qiáng)酸大多是鹽酸和氫氟酸，并含有各種酸化用添加劑，如緩速酸、酸化緩蝕劑、鐵離子穩(wěn)定劑、防乳化劑、黏土穩(wěn)定劑、助排劑等。通常表現(xiàn)為低pH值、COD高、礦化度高的特點(diǎn)[1-2]。

根據(jù)2016年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，新疆油田作業(yè)廢水中，修井廢水量占作業(yè)廢水總量的46%；洗井廢水量占作業(yè)廢水總量的21%；壓裂返排液量占作業(yè)廢水總量的28%；酸化液和其它廢液占總量的5%，作業(yè)廢水主要以修井廢水、洗井廢水為主。隨著體積壓裂開發(fā)模式在新疆油田的大規(guī)模應(yīng)用，壓裂返排液急劇增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)未來5年壓裂返排液占作業(yè)廢水總量可達(dá)50%以上。

1.2 作業(yè)廢水處理現(xiàn)狀

目前新疆油田對(duì)作業(yè)廢水，主要采取罐車就近拉運(yùn)至污水處理站，儲(chǔ)存在事故池或廢液池內(nèi)，采用兩種方式處理：廢水量相比站內(nèi)采出水處理量較小的，采用作業(yè)廢水與水驅(qū)采出水摻混至污水處理系統(tǒng)處理；廢水量相比站內(nèi)采出水處理量較大的，采用預(yù)處理方式，預(yù)處理后的污水再進(jìn)入采出水處理系統(tǒng)處理。雖然預(yù)處理后的水質(zhì)得到了明顯改善，但處理后的作業(yè)廢水進(jìn)入污水處理系統(tǒng)后，仍然沖擊水驅(qū)采出水系統(tǒng)，使得處理站出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)困難。上述兩種處理方式主要存在以下問題：

1）作業(yè)廢水沒有進(jìn)行“分類、分質(zhì)”處理，導(dǎo)致占作業(yè)廢水量70%以上且成份相對(duì)簡(jiǎn)單的修井、洗井廢水被壓裂返排液“污染”，增加作業(yè)廢水處理難度，導(dǎo)致處理量大，處理費(fèi)用較高。

2）回收混合后的作業(yè)廢水至污水處理系統(tǒng)，會(huì)給系統(tǒng)帶來很大沖擊，嚴(yán)重影響污水處理系統(tǒng)出水指標(biāo)。

3）壓裂返排液公認(rèn)為是一類處理難度非常大的作業(yè)廢水，采用常規(guī)水驅(qū)采出水處理技術(shù)，返排液中殘余的胍膠分子影響凈化脫穩(wěn)，易造成過濾器濾料板結(jié)。

2 作業(yè)廢水處理技術(shù)研究

2.1 技術(shù)思路

1）根據(jù)作業(yè)廢水成份的復(fù)雜程度和處理的難易程度，對(duì)油田作業(yè)廢水進(jìn)行分質(zhì)分類，將壓裂返排液、酸化液與修井、洗井廢水分開儲(chǔ)存。

2）修井、洗井等作業(yè)廢水成份相對(duì)簡(jiǎn)單，容易處理，依托已建集中處理站設(shè)施，采用兩種方式處理：經(jīng)過沉降除砂、除油處理后，回收至已建污水處理系統(tǒng)處理；由卸油臺(tái)進(jìn)入沉降罐，直接回?fù)皆拖到y(tǒng)的方式進(jìn)行處理。

3）壓裂返排液、酸化液因成份復(fù)雜，單獨(dú)采取橇裝裝置處理。若壓裂返排液與采出水配伍，則預(yù)處理后回?fù)轿鬯幚硐到y(tǒng)；若不配伍，則橇裝處理后直接回注油田[3-6]。

2.2 技術(shù)方案

1）修井洗井廢液處理方案。對(duì)于已建修井、洗井廢水儲(chǔ)存設(shè)施的處理站，可依托已建設(shè)施，經(jīng)過儲(chǔ)存池沉降除砂、除油處理后，廢水回收至已建污水處理系統(tǒng)處理，儲(chǔ)存池上部污油定期經(jīng)回收至原油處理系統(tǒng)。對(duì)于未建儲(chǔ)存池設(shè)施的處理站，不再新建儲(chǔ)存設(shè)施，作業(yè)廢水處理采用由卸油臺(tái)進(jìn)入沉降罐，直接回?fù)皆拖到y(tǒng)的處理方式。工藝流程框圖見圖1。

2）壓裂返排液回注處理方案。新建或利舊設(shè)置壓裂酸化儲(chǔ)存設(shè)施，壓裂酸化液進(jìn)入壓裂酸化廢液儲(chǔ)存池，經(jīng)污水回收泵提升至廢水處理設(shè)施，如與站內(nèi)采出水可以配伍，出水滿足回?fù)剿幚硐到y(tǒng)指標(biāo)；若不配伍，出水滿足回注油田指標(biāo)，處理后的凈化水由注水撬回注油田。儲(chǔ)存池上部污油定期回收至原油處理系統(tǒng)。工藝流程框圖見圖2。

3 應(yīng)用實(shí)例

3.1 新疆油田A采油廠作業(yè)廢水回注處理試驗(yàn)

圖1 修井洗井廢水處理工藝流程

圖2 壓裂酸化廢水處理工藝流程

A采油廠因區(qū)塊采用體積壓裂衰竭開發(fā)模式，產(chǎn)生的作業(yè)廢水主要以壓裂返排液為主，修井洗井廢水量較少。修井、洗井廢水的處理：采用由卸油臺(tái)進(jìn)入沉降罐，直接回?fù)皆拖到y(tǒng)的處理方式，運(yùn)行結(jié)果表明原油處理系統(tǒng)、污水處理系統(tǒng)均能夠穩(wěn)定運(yùn)行。壓裂、酸化廢水的處理：采用單獨(dú)儲(chǔ)存，單獨(dú)回注處理方式（壓裂返排液與站內(nèi)采出水不配伍）。2018年3月，A采油廠針對(duì)某油區(qū)體積壓裂的返排液開展了中試驗(yàn)，處理規(guī)模12 m3/h。處理工藝采用“氧化破膠-磁加載絮凝-過濾”工藝，處理后出水的懸浮物及含油均小于或等于5 mg/L。100 mL凈化水抽濾膜（孔徑0.45 μ m）時(shí)間小于或等于120 s，滿足回注要求。其工藝流程見圖3。現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 2018年A采油廠壓裂酸化廢液中試實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)匯總

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果得出，“氧化破膠+磁加載絮凝”技術(shù)應(yīng)用于壓裂返排液的處理，能夠使處理后水質(zhì)滿足回注水質(zhì)要求。

3.2 新疆油田B采油廠作業(yè)廢水處理現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

B采油廠作業(yè)廢水主要以修井洗井廢水為主，壓裂返排液約200 m3/d。修井、洗井廢水的處理：依托已建設(shè)施，經(jīng)過儲(chǔ)存池沉降除砂、除油處理后，回收至已建采出水處理系統(tǒng)處理，運(yùn)行結(jié)果表明采出水處理系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行。壓裂、酸化廢水的處理：采用單獨(dú)儲(chǔ)存，預(yù)處理后回?fù)剿幚硐到y(tǒng)。2017年5月，B采油廠對(duì)壓裂返排液開展了中試實(shí)驗(yàn)，處理規(guī)模10 m3/h。處理工藝采用“氧化破膠-絮凝沉降-過濾”工藝，處理后出水的懸浮物小于或等于50 mg/L，含油小于或等于20 mg/L，100 mL污水抽濾膜（孔徑0.45 μ m）時(shí)間小于或等于120 s，處理后污水滿足回?fù)剿幚硐到y(tǒng)要求。其工藝流程見圖4?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 2017年B采油廠試驗(yàn)數(shù)據(jù)匯總

根據(jù)表2試驗(yàn)結(jié)果得出，“氧化破膠+絮凝沉降”技術(shù)應(yīng)用于壓裂返排液的預(yù)處理，能夠使處理后水質(zhì)滿足回?fù)揭呀ㄋ?qū)采出水處理系統(tǒng)的要求。

4 結(jié)論

1）作業(yè)廢水直接進(jìn)入已建采出水處理系統(tǒng)，對(duì)污水處理系統(tǒng)沖擊較大，影響污水處理系統(tǒng)出水指標(biāo)。新疆油田根據(jù)作業(yè)廢水成分的復(fù)雜程度和處理的難易程度，對(duì)油田作業(yè)廢水進(jìn)行分質(zhì)分類，將壓裂返排液、酸化液與修井、洗井廢水分開儲(chǔ)存及處理。

2）修井、洗井等作業(yè)廢水依托集中處理站設(shè)施，對(duì)于已建儲(chǔ)存設(shè)施的處理站，依托已建設(shè)施，經(jīng)過儲(chǔ)存池沉降除砂、除油后，回收至污水處理系統(tǒng)處理；對(duì)于未建儲(chǔ)存池設(shè)施的處理站，采用由卸油臺(tái)進(jìn)入原油沉降罐，直接回?fù)皆拖到y(tǒng)。實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明回收進(jìn)系統(tǒng)的修井洗井廢水對(duì)原油及污水處理系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行無影響。

3）壓裂返排液成份復(fù)雜，單獨(dú)采用撬裝裝置處理。試驗(yàn)結(jié)果表明：采用“破膠處理+絮凝沉淀”工藝處理壓裂返排液，能夠使處理后水質(zhì)滿足回?fù)揭呀ㄋ?qū)采出水處理系統(tǒng)的要求；采用“氧化破膠+磁加載絮凝”工藝處理壓裂返排液，能夠使處理后水質(zhì)滿足回注水質(zhì)的要求

圖3 A采油廠壓裂酸化廢液中試驗(yàn)處理工藝流程

圖4 B采油廠壓裂酸化廢液預(yù)處理中試驗(yàn)工藝流程