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摘要:随着油田开发进入后期,含油污水有效处理是油田不可避免的难题,地层土壤环境受到破坏,污水处理设备腐蚀等多方面影响,联合站污水处理效率降低。因此,对联合站内现有污水处理工艺方法进行提质优化,充分利用水资源,将处理后水回注地层,不仅可以提高污水利用率,保护淡水资源,还可以保持地层能量,有利于油田的可持续发展。
关键词:油田开发;含油污水;地面集输;提质优化
我国大部分油田已进入开发的中后期,依靠自身油层压力已经不能满足正常生产,必须依靠机械能量进行采油,通过注水井不停向油层中注入能量,维持地层压力,提高采油井的采收率。现在一般油田采出液含水量在80%,中老油田则高达90%以上,所以,合理处理油田污水成了重要问题。油田污水主要产生于油田采出水与其他含油类等污水,其成分比较复杂,不仅会对周围环境造成污染,损坏水资源生态体系[1]。采出液中的成分还会堵塞石油管道,影响采收率、造成石油设备损坏等问题,在油田生产中,对含油污水的处理显得尤为重要。
1油田污水处理工艺
在石油开采过程中,许多环节都需要注水开采,原油外输含水率一般不超过0.5%,所以在外输前必须将采出液脱水,达到合格后外输。由于油田采出液成分复杂,含油污水会对生态系统造成破坏,将油田采出污水经地面处理合格后,再回注地下,循环利用,污水处理工艺在油田的可持续发展、保护良好环境等方面起到了重要作用。注水油田开采工艺流程如图1所示。
1.1油田污水处理工艺方法
由于油田生产规模、生产环境的差异,所采用的污水处理方法也有一定的差异,每种工艺方法有其适用性和局限性,我国污水处理主要采用的工艺技术有物理法、化学法和生物法等。1)物理法在我国油田污水处理技术中最常用的就是物理法。物理法主要可以去除大多数的悬浮油、分散油和悬浮杂质,物理法技术成熟、处理效果好,主要包括重力沉降法、吸附法和聚结法等。2)化学法含油污水经过物理处理法后,水质还未达到处理标准,还需要用多用处理技术综合处理,在实际的污水处理过程中,通常用化学法做进一步的污水处理。化学法的原理是乳化油,现在常用的方法有化学混凝法、化学转化法等。3)生物法国内外对生物处理技术应用广泛,其原理是利用微生物的代谢作用,将污水中的有机污染杂质降解为无机物等。生物法成本低、达到效果好、无污染,常用的处理工艺方式主要有活性污泥法、生物膜法、A/O法等。我国污水如理若重新注入地层,须对污水处理后的悬浮物含量、含油量等物质进行检验合格,避免污染。一般来说,联合站的污水处理工艺主要流程有:首先,利用重力分离等处理技术将采出液分离;然后,运用化学过滤法进行二次处理;经过二次处理的污水运用活性炭等物质吸附杂质,并结合生物法进行最终处理,经过处理后的污水合格后回注[2]。
1.2油田污水处理工艺流程
我国油田污水处理工艺通常采用“三段式”处理工艺:油井采出液先进入一次除油池进行油水分离,除去浮油;随后采出水进入到二次混凝除油池,脱除浮油和部分乳化油;流出的油田污水经压力过滤工艺,去除污水中的悬浮杂质和剩余的油,处理后的水满足回注要求进行回注,采出水处理工艺流程如图2。
2联合站污水处理提质优化策略
由于油藏开发地层水类型主要由Na+、Mg2+、Ca2+、Cl-、K+等元素构成,在地面集输过程中容易出现结垢现象。伴随近年来油田含水率的增加,开发形式多样,污水量随之上升,采出液成分越来越复杂,并且不同地层水质成分多样变化,造成集数系统的管网设备腐蚀结构现象愈来愈严重,应从以下几个方面进行污水处理提质优化方案,解决腐蚀结垢现象。
2.1药剂的优化
随着采出液中结垢离子的增加,水质逐渐发生变化,联合站的污水处理站应调整药剂来改善水质,例如加投净水剂、离子调整剂、絮凝剂等。其中离子调整剂是使污水中的结垢离子与药剂中的离子相互反应,使原油破乳,其沉淀物形成晶核,再加入阳离子与沉淀物进行沉淀分离[3]。考虑到水质的变化及不稳定性,应考虑后期投加缓蚀阻垢剂,降低腐蚀速率,增强处理后水质的稳定性。
2.2杀菌工艺的优化
目前,油田采出液中普遍存在大量细菌等微生物,微生物繁殖速度较快,在系统内大量繁殖会引起严重的腐蚀问题,从而引发地层堵塞、管线腐蚀等问题,存在较大的危害。现油田常用的杀菌工艺主要有化学药剂杀菌、臭氧杀菌、紫外线杀菌、等离子杀菌、过滤杀菌、电磁波杀菌等。随着地层的开发、水源变化多样,细菌指标超标现象越来越严重,对设备造成了很大的危害,而化学药剂杀菌费用比较昂贵,且细菌容易产生免疫,因此可考虑电解盐水杀菌技术,成本低,杀菌效果稳定,目前电解杀菌法在含油污水处理中运用越来越广泛。
2.3污水过滤技术的优化
处理后的水质收过滤效果的影响,过滤技术是油田采出液处理中最关键的环节。我国污水过滤处理主要采用的是双滤料过滤器,按照填装的滤料可分为核桃壳-石英砂过滤器和无烟煤-石英砂过滤器。核桃壳-石英砂过滤器处理油污能力强,但对悬浮物处理能力较差;无烟煤-石英砂过滤器去除悬浮物效果比较优秀,但对过滤前水质的要求较高。结合现油田开采形势,对污水处理要求精度较高,核桃壳石英砂随对过滤前水质要求较宽,但其对水中悬浮物颗粒过滤效果差,水质难以达到标准,因此,针对悬浮物颗粒的污水处理应优化过滤器为无烟煤-石英砂过滤器,滤料反洗再生能力强,水质过滤精度高。
3结束语
本文针对现有油田污水处理工艺方法、流程研究讨论,结合油田地面开发特点,分析现有污水处理技术存在的不足,分析不同药剂、不同杀菌工艺及不同过滤技术对污水处理后水质的影响,优化现有工艺方法,减少设备的腐蚀、节约成本,为油田可持续发展提供有力支持。
作者:张维薇 雷启盟 单位:大庆油田第三采油厂