油田綜合廢液處理技術

王琦（大慶油田工程有限公司）

1 油田綜合廢液簡介

油田廢液包括注水井洗井廢液、鉆控放溢流廢液、干線沖洗廢液、油水井作業廢液和壓裂返排液，因作業實施方式和作業目的不同而產生的各種廢液性質也不同。

注水井洗井廢液：由于水質不達標或長期注水，雜質沉積在井筒、井壁。為了保持注水井的清潔，防止雜質堵塞水嘴和注入層，解決注水井吸水能力下降、吸水剖面逐漸變差、注入壓力升高等問題[1]，必須進行洗井，而洗井產生的廢水就稱洗井廢液。

鉆控放溢流廢水：在已開發調整區鉆井，要及時查清注水分布及注入情況，提供分層動態壓力數據。采取停注、泄壓等措施，直到相應層位套管固井完成為止[2]。

干線沖洗廢液：注水水質中的污油、雜質等不斷沉積在管道內壁，逐漸形成緊貼管道內壁的垢層，注水系統運行平穩時垢層較穩定；當垢層厚度達到最大值、受外力干擾或瞬時流速變化較大時，垢層脫落，造成水質二次污染。對注水干線進行沖洗而產生的廢水就叫做沖洗廢液[3]。

油水井作業廢水：在油水井作業施工工程中，實施以平衡地層壓力、清潔井筒蠟質、清理井內積砂等為目的的工藝措施時而產生的廢水。

壓裂返排液：廢壓裂液主要組成有增稠劑（聚糖類高分子）、各種添加劑（無機鹽、表面活性劑、有機物等），地層中返出的油污、壓裂液與地層發生反應后的終端產物，以及壓裂液破膠后產生的較小分子量的有機產物等。廢壓裂液具有高COD（化學需氧量）值、高穩定性、高黏度、懸浮物含量大等特點。若廢壓裂液不經過處理直接排放至地面，會對周邊環境、動植物、人尤其是農作物造成危害，以及對地表和地下水污染嚴重[4]。

以上五種廢液的組分和物化性質不同，從經濟技術角度考慮，在油田實際處理中常將幾種廢液混合于預處理池或預處理罐中形成綜合廢液進行后續處理。

2 油田綜合廢液無害化處理技術現狀

油田綜合廢液具有高COD值、高穩定性、高黏度、高懸浮物含量等特點，單一的物理或化學方法很難將其去除。目前形成了包括生物處理法、物理固化法、化學處理法、物理化學法四種主要的處理技術體系[5]（表1）。

表1 四種處理技術特點

3 油田綜合廢液處理技術

在大慶油田應用的廢液處理技術主要有多級物理與化學處理技術及磁分離處理技術。

3.1 多級物理與化學組合技術

3.1.1 處理工藝

針對油田壓裂酸化產生的廢壓裂液組分的特性，為了達到該廢液無害化的處理，運用多級物理與化學組合處理方法，以降低廢液中COD含量為主線，達到提高處理效果、減少化學藥劑用量、降低運行成本的目的。該處理工藝流程由氧化單元、油-水-泥分離單元、過濾-外輸單元三部分組成[6]（圖1）。

3.1.2 處理達到的要求指標

多級物理與化學組合技術設計水質指標見表2。

表2 多級物理與化學組合技術設計水質指標

3.1.3 現場試驗研究結果及分析

在大慶油田某聯合站進行了該處理工藝的現場試驗。調整氧化劑、助凝劑及絮凝劑濃度（質量濃度）進行廢壓裂液無害化處理效果比對。油田綜合廢液處理前指標見表3，不同加藥濃度處理情況見表4。

表3 油田綜合廢液處理前指標

由表4可知，現場實際處理時按第13組加藥濃度運行，利用氧化劑500 mg/L、絮凝劑230 mg/L、助凝劑3 mg/L進行廢液處理，處理后水中的含油量和懸浮物均小于或等于100 mg/L，達到了要求的指標，且藥劑投加量相對較少。

表4 不同加藥濃度處理情況

圖1 多級物理與化學組合技術的工藝流程示意圖

圖2 磁分離處理技術的工藝流程示意圖

目前裝置運行平穩，出水水質指標（懸浮物≤100 mg/L、含油量≤100 mg/L）滿足大慶油田污水處理站來水水質要求，直接進入聯合站污水處理站處理，污水站采用“兩級沉降→兩級壓力過濾”流程。首先進自然沉降罐，再進混凝沉降罐，沉降后污水進入緩沖罐，經升壓泵提升進入一級雙層濾料壓力過濾罐，再進入二級雙層濾料壓力過濾罐，濾后水進入凈化水罐，再經外輸泵外輸至站外管網。分離出來的污油及污泥就近運至污泥處理站處理，污泥站采用調質-離心處理工藝，調質-離心工藝處理后污泥中含油量小于或等于2%，主要用于鋪墊井場。調質-離心工藝處理后的污泥通過生物處理工藝后，其含油量小于或等于0.3%，符合《農用污泥中污染物控制標準》中有關規定，可用于生產建筑材料、筑路或綠化培土等；調質-離心工藝處理后的污泥在污泥堆放場內經過固化制磚處理后，固化物浸出液達到《污水綜合排放標準》二級標準要求，產品可作為建筑材料。

3.2 磁分離處理技術

3.2.1 處理工藝

采用泥水磁分離處理技術，工藝處理后水中含油量小于或等于50 mg/L，懸浮物小于或等于50 mg/L。沖洗水回收到污水站的排泥池，加藥靜沉一段時間后，上部清夜用臨時泵打回到一次沉降罐，底部淤泥外運。磁分離處理技術的工藝流程見圖2。

3.2.2 處理達到的要求指標

磁分離處理裝置設計水質指標見表5。

表5 磁分離處理裝置設計水質指標

3.2.3 現場試驗研究結果及分析

在大慶油田某污水站進行了利用該工藝對干線沖洗水及洗井水處理的現場試驗，處理量為30 m3/h，水中的懸浮物小于或等于50 mg/L，含油量小于或等于50 mg/L。磁分離處理裝置處理前后的含油量如圖3所示。

來水含油量在200～2 500 mg/L 之間，處理后平均為12.27 mg/L，出水含油量基本穩定。同時說明，撬裝磁分離處理裝置能夠適應來水含油量的變化（如圖3 所示，7 月24 日來水水池中進入大量洗井水，來水含油量升高，但出水含油量只是從5 mg/L升高到17 mg/L）。磁分離處理裝置前后的懸浮物如圖4所示。

圖3 磁分離處理裝置處理前后的含油量

圖4 磁分離處理裝置處理前后的懸浮物

來水懸浮物在200～700 mg/L 之間。試驗期間，出水懸浮物平均在29.3 mg/L 左右，懸浮物指標不超過50 mg/L，出水水質穩定。

4 結論

1）采用將現有廢液處理技術與油田污水處理技術相結合的工藝，可以實現油田綜合廢液無害化處理。處理后水中的含油量和懸浮物在投加氧化劑、絮凝劑、助凝劑的條件下達到油田綜合廢液無害化處理，并且出水水質指標符合大慶油田污水處理站來水水質要求的效果。優化廢液無害化處理工藝、降低處理成本、提高處理效果仍然是當前面臨的難題，建議開展進一步研究。

2）研究高效、穩定、廉價的綜合廢液處理劑，以減少化學藥劑用量，降低處理成本。