鄯善采油廠油田回注水水質(zhì)劣化原因及對(duì)策

1、鄯善采油廠油田回注水水質(zhì)劣化原因及對(duì)策2006年第32卷第lO期Octoher20o6工業(yè)安全與環(huán)保IndustrialSafetyandEnvironmentalProtection?31?鄯善采油廠油田回注水水質(zhì)劣化原因及對(duì)策林孟雄陳坤王兵鐘升胥鋒(西南石油學(xué)院四川新都610500)摘要鄯善采油廠4000m/d污水處理站于2000年11月投運(yùn),采用”水力旋流+聚結(jié)斜管除油+兩級(jí)精細(xì)過(guò)濾”的處理方式.注水水質(zhì)變化表現(xiàn)為來(lái)水經(jīng)凈化處理后水質(zhì)有較大改善,但從清水罐到注入井段水質(zhì)又存在變壞的問(wèn)題,為此提出鄯善采油廠回注水水質(zhì)穩(wěn)定技術(shù)研究.通過(guò)對(duì)處理系統(tǒng)和注水系統(tǒng)全程的水質(zhì)各個(gè)指標(biāo)的監(jiān)測(cè),保證注水水

2、質(zhì)的穩(wěn)定.分析了造成水質(zhì)不穩(wěn)定的因素,對(duì)水質(zhì)劣化的機(jī)理進(jìn)行了闡述,并提出相應(yīng)的水質(zhì)穩(wěn)定措施.關(guān)鍵詞鄯善采油廠油田回注水水質(zhì)劣化AnalysisontheCausesofWaterQuaUtyDeteriorationofOilFieldCirculatedWaterofOneOilExtractionFactoryandItsCountermeasuresLINMengxiongCHENKunWANGBingZHONGShengXUFeng(SouthwestPetroleumUniversityXindu,Sichuan610500)Abstract4000m/dwaterdisposalp

3、lantinSMnsanOilExtractionFactorywascompletedinNov.2000andtheprocessingwaywas”thewaterpowereddy+agglutinationslopetubeeliminatestheoil+twolevelsfinefilters”.Pouringwaterqualitychangesshowthatwaterqualityhasimprovedgreatlywhenitispurified.Butfromtheclearwateringcantotheinjectioninterval,waterqualitygo

4、esbad,SOwaterqualitystabilitytechnologyresearchisputforward.Throughmonitoringeveryindexofwaterqualityinprocessingsystemandpouringsystem,thestabilityofwaterqualityisguaranteed.Inthispaper,factorscontributinginstabilityofwaterqualityareanalyzed,themechanismsofwaterqualitydeteriorationaredescribedandso

5、merelatedmeasuresareraised.KeywordsShansanOilExtractionFactoryoilfieldcirculatedwaterwaterqualitydeteriorution油田注水即利用注水井把水注入油層,以補(bǔ)充和保持油層壓力的措施.油田投入開(kāi)發(fā)后,油層本身能量不斷地被消耗,致使油層壓力不斷地下降,地下原油大量脫氣,粘度增加,油井產(chǎn)量大大減少,還可能造成地下殘留大量死油,采不出來(lái).為了彌補(bǔ)原油采出后所造成的地下虧空,保持或提高油層壓力,獲得較高的采收率,必須對(duì)油田進(jìn)行注水.目前各個(gè)油田大多巳進(jìn)入了2次采油的中后期或3次采油的初期,由于目前3次采油

6、的成本高且效果不顯著,所以注水開(kāi)發(fā)仍然是當(dāng)前油氣開(kāi)采的主要方式,而注水開(kāi)發(fā)得好壞直接影響著油田的采出率.在注水開(kāi)發(fā)中注水水質(zhì)是影響整個(gè)油田開(kāi)發(fā)效果的最根本因素,也影響整個(gè)注水污水系統(tǒng)設(shè)備管線(xiàn)的運(yùn)行狀態(tài)和使用壽命.1部善采油廠油田注水系統(tǒng)流程油田注水系統(tǒng)流程以鄯善采油廠為例,它采用”水力旋流+聚結(jié)斜管除油+兩級(jí)精細(xì)過(guò)濾”的處理方式.其主要流程為:污水接收水罐一提升泵一水力旋流器一聚結(jié)斜管除油器一輕質(zhì)濾料過(guò)濾器一雙濾料過(guò)濾器一污水儲(chǔ)罐一注水泵一計(jì)配站一注水井.其輔助流程包括:污泥回收,作業(yè)污水回收,污泥干化,加藥系統(tǒng),污油回收等.設(shè)計(jì)思路:從油站來(lái)污水進(jìn)入采出水處理站的污水接收罐,污水在接收罐內(nèi)進(jìn)

7、行油,水,渣的自然分離,去除大部分的浮油和大顆粒的懸浮物.污水接收罐的出水進(jìn)入污水提升泵,加壓后進(jìn)入全自動(dòng)污水除油水力旋流器,水力旋流器出水進(jìn)入全自動(dòng)高效斜管除油器.污水在除油器內(nèi)進(jìn)行聚結(jié)分離后再經(jīng)輕質(zhì)濾料過(guò)濾器,雙濾料過(guò)濾器過(guò)濾,將水中的細(xì)小懸浮顆粒除去,達(dá)到回注污水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)入注水系統(tǒng).同時(shí)站內(nèi)各構(gòu)筑物分離出來(lái)的污泥進(jìn)入污泥濃縮罐,待泥水初步分離后,將罐內(nèi)上清液排至污水回收池,底部污泥進(jìn)入污泥脫水機(jī),形成泥餅后裝車(chē)外運(yùn).2目前注水系統(tǒng)存在的主要問(wèn)題16ArgonneNationalLaboratory.Guidebookforhandling,storing,anddispensingfu

8、elethano1.Chicago,IL:U.S.DeportmentofEnergy,ArgonneNationalLaboratory;199517U.S.GovernmentPrintingOffice.Theeffectivenessofleakingundergroundstoragetankcleanupprogramshearingbeforethesubcommitteeonenvironmentandhazardousmaterials.WashingtonDC:CommitteeonEnergyandCommerce,HouseofRepresentatives;2003.

9、March5.SerialNo.108一l618汪維云,朱金華,吳守一.纖維素科學(xué)及纖維素酶的研究進(jìn)展.江蘇理工大學(xué),1998,19(3):2027作者簡(jiǎn)介:王艷坤,女,1982年出生,西南交通大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院在讀研究生,主要從事環(huán)境生態(tài)方面的研究.(收稿日期:20060430)?32?2.1注水系統(tǒng)來(lái)水水質(zhì)不穩(wěn)定鄯善油田注水系統(tǒng)來(lái)源水包括鄯善油田自產(chǎn)水(輕烴原穩(wěn),油區(qū)分離器),丘陵油田和油庫(kù)等產(chǎn)出水,同時(shí)脫氧后清水在進(jìn)站前混人.丘陵采油廠的來(lái)水時(shí)斷時(shí)續(xù),造成進(jìn)人污水處理系統(tǒng)的水量不穩(wěn)定.由于各個(gè)不同油田各個(gè)區(qū)塊使用的水質(zhì)不同,各來(lái)源水的離子含量和水型也不盡相同.2.2水處理系統(tǒng)存在問(wèn)題

10、(1)加藥:部分重要污水處理藥劑沒(méi)有進(jìn)行各種效率評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn),可能引起污水處理和輸送系統(tǒng)堵塞,泄漏,甚至導(dǎo)致注水系統(tǒng)癱瘓.(2)裝置運(yùn)行不正常,設(shè)備損壞嚴(yán)重,部分罐體腐蝕嚴(yán)重甚至導(dǎo)致穿孔,從而造成裝置停運(yùn).(3)對(duì)裝置處理情況掌握不及時(shí),取樣口不規(guī)范且沒(méi)有常規(guī)化驗(yàn)各項(xiàng)重要指標(biāo).2.3輸送管線(xiàn)存在結(jié)垢和腐蝕問(wèn)題垢其成分大體上可以分為鹽類(lèi)垢,腐蝕垢及泥沙等沉積垢等,其成因各不相同.油田垢產(chǎn)生最根本的原因是由于注水井的注人水組成復(fù)雜(如礦化度過(guò)高等),在不同的環(huán)境中會(huì)發(fā)生各種不同的物理和化學(xué)變化,由此產(chǎn)生的油田垢復(fù)雜多樣.腐蝕則是由于土壤,原油,大氣等在內(nèi)的各種腐蝕介質(zhì)的損害,長(zhǎng)期與水,尤其是富含各種雜

11、質(zhì)的油田污水接觸作用的結(jié)果.它與溶液中的溶解氧,co2,硫化氫,細(xì)菌,溶解鹽類(lèi),pH值,水溫,流速等有關(guān).3注水系統(tǒng)沿程水質(zhì)狀況分析據(jù)對(duì)注水系統(tǒng)來(lái)源水取樣分析表明:丘陵來(lái)水水溫較高(53),含油量和總鐵含量都比較高,含油1.5異/L左右,總鐵質(zhì)量濃度l0.29ms/L,SRB,TGB都大于106個(gè)/mL.鄯善油田自產(chǎn)水含油量在50450ms/L之間,SRB,TGB大于105個(gè)/mL.油庫(kù)來(lái)水含油量在40%以上,SRB,TGB均大于103個(gè)/mL.鄯善來(lái)水和丘陵來(lái)水都含有l(wèi)680ms/L的游離性二氧化碳.脫氧站清水含氧量較高達(dá)2,02,5ms/L.這樣就大大加重了污水處理設(shè)備的負(fù)擔(dān),甚至對(duì)設(shè)備造

12、成污染.水處理系統(tǒng)及注水系統(tǒng)沿程水質(zhì)狀況分析如下:3.1機(jī)械雜質(zhì)含量污水處理及注水系統(tǒng)污水機(jī)械雜質(zhì)含量沿程變化趨勢(shì)如圖l所示.進(jìn)水口機(jī)械雜質(zhì)在190406ms/L,經(jīng)過(guò)緩沖沉降去除了大部分的雜質(zhì).經(jīng)過(guò)水力旋流器和除油器后,機(jī)械雜質(zhì)降低到3563,5ms/L,經(jīng)過(guò)雙濾料過(guò)濾器后雜質(zhì)質(zhì)沿程取樣點(diǎn)圖1鄯瞢污水處理及注水系統(tǒng)沿程懸浮物舍變化趨勢(shì)量濃度降低到230ms/L.但污水出站到井口機(jī)械雜質(zhì)質(zhì)量濃度沿程呈上升趨勢(shì),到井口增加到30ms/L以上.3.2含油量接收罐進(jìn)口含油一般在139.071544.69mg/L之間,有時(shí)候含油過(guò)高.經(jīng)緩沖沉降后含油降到36.80175.09ms/L,經(jīng)過(guò)水力旋流器和

13、除油器后,含油量進(jìn)一步降低到l3.2l一47.55ms/L.經(jīng)過(guò)雙濾料過(guò)濾器后含油量降低到l040ms/L,但污水出站到井口,含油量有上升趨勢(shì),個(gè)別井口含油量達(dá)100ms/L以上,說(shuō)明注水系統(tǒng)管線(xiàn)有一定程度的污染.在來(lái)水含油量較低(<600ms/L)的情況下,經(jīng)過(guò)雙濾料過(guò)濾器后,污水中含油量可以降低到5ms/L以下.注水系統(tǒng)沿程含油量變化趨勢(shì)見(jiàn)圖2.2005.06.25一2005.053l卜-2005.06.10沿程取樣點(diǎn)圖2鄯瞢采油注水系統(tǒng)沿程舍油變化趨勢(shì)3.3細(xì)菌含量整個(gè)注水系統(tǒng)細(xì)菌含量沿程變化情況如圖3,圖4所示,污水接收罐進(jìn)ElSRB,TGB都大于105個(gè)/mL.經(jīng)過(guò)雙料

14、過(guò)濾器后SRB,TGB降低到l0103個(gè)/mL.但污水出站后到井口,細(xì)菌質(zhì)量濃度進(jìn)一步增加,到井口一般在103105個(gè)/mL.細(xì)菌質(zhì)量濃度增加原因可能為沿途管線(xiàn)污染及殺菌劑抑制性降低或失效.l000000一l00000100001000100盤(pán)l01礦爭(zhēng)沿程取樣點(diǎn)圖3鄯瞢采油注水系統(tǒng)沿程SRII質(zhì)濃度變化趨勢(shì)+2005.05_3l+2005.06.10一2o內(nèi)得到抑制,但出站后隨著殺菌劑藥效的降低或消失,或因注水管線(xiàn)受污染,細(xì)菌又重新繁殖生長(zhǎng),含量上升.隨著腐蝕加劇,導(dǎo)致總鐵和懸浮物含量進(jìn)一步增加,從而使腐蝕情況惡化.裹1部善采油廠管線(xiàn)腐蝕垢樣監(jiān)測(cè)結(jié)果鈣/%鎂/%鐵/%其他/%類(lèi)型CaO游離鈣

15、MgO游離鎂03游離鐵硅酸鹽SiO2硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)評(píng)價(jià)結(jié)論:樣品呈黃黑色,水垢以硫化鐵為主,即由于硫酸鹽還原菌腐蝕管線(xiàn)而形成的水垢3.5游離二氧化碳整個(gè)采油注水系統(tǒng)中游離二氧化碳含量沿程變化趨勢(shì)如圖5所示.油田水中游離c02在一1.0mg/Lc021.0mg/L范圍內(nèi)對(duì)腐蝕的影響較小.根據(jù)調(diào)研數(shù)據(jù),污水處理站內(nèi)游離二氧化碳為10mg,L,從計(jì)配站到注水井井口,游離c0基本在20mg/L以下.污水中二氧化碳的增多和減少受堿性處理劑加量及細(xì)菌尤其是SRB細(xì)菌含量影響._.-2005.05.3l+2o02o6.11+2002.o6.25_,I昌一0U犍麓圈5部善采油廠注水系統(tǒng)游離Co2質(zhì)量濃度沿程變化趨

16、勢(shì)3.6溶解氧采油井采出水中含有少量的溶解氧.污水處理站內(nèi),溶解氧的增加主要是因?yàn)榍逅幕烊?含氧量的高低與清水含氧量和混入比例有關(guān)系,根據(jù)3次調(diào)研數(shù)據(jù)看,站內(nèi)含氧量基本控制在0.3mg/L以下,井LI減低到0.1mg/L左右,可能因?yàn)檠爻逃邢?3.7離子質(zhì)量濃度分析總礦化度及主要離子質(zhì)量濃度變化趨勢(shì)如圖6所示.4油田注水水質(zhì)改善對(duì)策一2005.05.31-一2005.06.10r一2o05.o6.25沿程取樣點(diǎn)圖6鄯善油田注水系統(tǒng)沿程礦化度變化曲線(xiàn)調(diào)研多次取樣分析結(jié)果表明,部善油田處理后污水水質(zhì)在逐步改善,但水質(zhì)仍不能完全達(dá)標(biāo).尤其在污水出站后有較嚴(yán)重的水質(zhì)再次變差現(xiàn)象.為進(jìn)一步改善部善油

17、田注入水水質(zhì),根據(jù)調(diào)研得出的部分結(jié)論制定如下對(duì)策.4.1強(qiáng)化來(lái)源水水質(zhì)管理(1)由于油庫(kù)來(lái)水含油量都在30%以上,有時(shí)甚至高達(dá)90%以上,因此將油庫(kù)污水直接混入污水處理系統(tǒng)會(huì)嚴(yán)重影響污水處理效果,甚至污染設(shè)備.因此可考慮將油庫(kù)來(lái)水直接排入污油回收池,經(jīng)回收處理后分離出的污水再進(jìn)站處理.(2)改善原油脫水工藝,優(yōu)化技術(shù)參數(shù),降低分離水含油量.4.2加強(qiáng)處理劑的使用管理處理劑質(zhì)量是保證水質(zhì)良好的關(guān)鍵.為了確保所使用處理劑的質(zhì)量,每批處理劑都要經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)抽樣和室內(nèi)評(píng)價(jià).處理劑使用應(yīng)經(jīng)過(guò)以下程序_6:(1)利用現(xiàn)場(chǎng)污水進(jìn)行處理劑的室內(nèi)優(yōu)選和評(píng)價(jià)(包括各種處理劑之間的配伍性).(2)少量訂購(gòu),在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行效

18、果檢驗(yàn).(3)選擇在現(xiàn)場(chǎng)效果好的處理劑進(jìn)行批量訂購(gòu).(4)對(duì)購(gòu)進(jìn)的處理劑進(jìn)行抽樣檢查.(5)確定效果后投入現(xiàn)場(chǎng)使用.4.3針對(duì)物理處理設(shè)備,制定可行有效的加藥方案要控制好注入水的水質(zhì)必須全面控制好包括細(xì)菌含量,機(jī)械雜質(zhì)含量,含油量,腐蝕結(jié)垢,含氧等在內(nèi)的幾個(gè)重點(diǎn)水質(zhì)指標(biāo),它們之間能夠相互影響.根據(jù)調(diào)研發(fā)現(xiàn),鄯善油田注入水結(jié)垢主要發(fā)生在污水處理站內(nèi),尤其是在來(lái)源水混合點(diǎn),腐蝕主要在出站后到井口,井筒.細(xì)菌出站前基本得到控制,但出站后又逐漸繁殖增多.根據(jù)來(lái)源水不同,推薦加藥方案,見(jiàn)表2,表32.53.裹2污水處理加藥方案1?34?由于堿性調(diào)節(jié)劑的加入會(huì)對(duì)污水的結(jié)垢趨勢(shì)產(chǎn)生很大影響,因此應(yīng)盡量減少加

19、入量.方案l使用于來(lái)水含油量較高,尤其是油庫(kù)來(lái)水較多時(shí).在來(lái)水水質(zhì)較好的情況下(含油低于600mg/L)的情況下,使用第2套方案.4.4強(qiáng)化水質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控方案在水處理過(guò)程中必不可少.它不但可以觀察水處理的實(shí)際效果,在發(fā)現(xiàn)有關(guān)問(wèn)題后也便于分析原因和采取措施,及時(shí)加以糾正,避免水質(zhì)的惡化和波動(dòng).水質(zhì)監(jiān)控方案如表4所示.4.5系統(tǒng)地清洗地面注水管線(xiàn)及注水井井筒裹4水質(zhì)監(jiān)控方案監(jiān)控內(nèi)容頻率各來(lái)水點(diǎn)懸浮物含量,總鐵,含油,pH,含氧污水處理流程各點(diǎn)懸浮物含量,總鐵,含油,pH,含氧污水處理流程各點(diǎn)SRB,TGB含量系統(tǒng)取樣進(jìn)行懸浮物含量,總鐵,含油,pH,含氧,二氧化碳,腐蝕速率測(cè)定水質(zhì)分析調(diào)查綜合

20、分析(站內(nèi)樣,井口樣,深井樣),分析項(xiàng)目包括懸浮物含量,總鐵,含油,pH,含氧,二氧化碳,腐蝕速率測(cè)定2天1次每天1次每周1次每月1次每半年1次清洗后在一段時(shí)間內(nèi)投加足量緩蝕劑,保證在管線(xiàn)內(nèi)壁形成保護(hù)膜.地面管線(xiàn)清洗劑配方組成及清洗程序如下?.清洗劑配方組成:6%一8%鹽酸+l%一2%酸性緩蝕劑+0.5%一l%高效活性劑+0.5%一l%滲透劑+0.5%一l%剝離劑.基本清洗程序:堿洗一清洗劑清洗一水沖洗一中和一鈍化處理.(1)堿洗:堿洗劑配方一般為0.5%Na3P04,0.1%一0.2%Na2HPO4.為增加除油效果,可添加0.05%表面活性劑.(2)沖洗:主要目的是清洗堿液,使系統(tǒng)中水的pH值降至89.(3)清洗劑清洗:主要目的是清除全部污垢,清洗過(guò)程直至水垢溶完為止.(4)水沖洗:主要目的是清洗殘留酸液,使清洗系統(tǒng)中水的p