勝利油田采出水處理技術(shù)

1、勝利油田采出水處理技術(shù)一、采出水處理現(xiàn)狀多年來，勝利油田在采出水資源化方面作了大量工作，找到了一條回注油層、化害為利的有效途徑，至1997年底，已有52座處理站運(yùn)行，總設(shè)計(jì)能力為106.35×104m3/d，實(shí)際處理水量76.74×10 4m3/d，污水處理率100%，污水回注率（利用率）達(dá)98 6%。勝利油田的各類采出水處理站中，按流程中除油段設(shè)備選型不同，基本上可歸納為五類：重力流程、浮選流程、壓力流程、旋流器流程及組合流程；按流程中過濾段設(shè)備選型不同，可分為石英砂過濾、核桃殼過濾、二級(jí)核桃殼過濾、一級(jí)核桃殼過濾加一級(jí)雙濾料過濾等形式。上述處理流程及設(shè)備代表了油田采出水

2、處理的工藝技術(shù)水平，它不僅保護(hù)了環(huán)境，使油田環(huán)境質(zhì)量得到改善和提高，而且，經(jīng)濟(jì)效益十分可觀，每年可節(jié)省水資源費(fèi)1700萬元，每年回收原油30余萬噸，價(jià)值1.5億元。此外，緩解了黃河水源季節(jié)性供水不足的矛盾，還大大減輕了油田水系統(tǒng)負(fù)荷，節(jié)省了大量供水工程建設(shè)費(fèi)用。油田采出水處理系統(tǒng)已成為勝利油田有效而可靠的第二水源。二、工藝流程探討及發(fā)展1. 工藝流程探討根據(jù)勝利油田采出水水質(zhì)特點(diǎn)和注水水質(zhì)要求，經(jīng)不斷的研究和探索，已逐步形成了為中、高滲透油田注入凈化水水質(zhì)處理的三段處理工藝，即常規(guī)處理流程。第一段為緩沖調(diào)節(jié)段：主要構(gòu)筑物是調(diào)儲(chǔ)罐，它不但對(duì)來水進(jìn)行均質(zhì)處理，為后續(xù)段提供穩(wěn)定的水質(zhì)，均衡的水量，而

3、且對(duì)來水的浮油和大顆粒的懸浮物進(jìn)行初步分離。第二段為沉降分離除油段：按其設(shè)備不同又分為重力沉降除油（昆凝沉降罐、斜管沉降罐等）、壓力沉降除油（粗?；蕖毫π卑宄凸藜岸呓M合裝置等）、氣體浮選除油及旋流器分離除油等。油田采出水中大約20% 溶解油、乳化油及分散油的浮濁液和80%泥質(zhì)、粉質(zhì)懸浮固體具有較好的穩(wěn)定性，必須采用化學(xué)、物理方法，借助沉降分離裝置而去除。第三段為壓力過濾段：它將沉降分離段不能截留的微粒雜質(zhì)，乳化油分離出來，是常規(guī)處理流程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是水質(zhì)能否達(dá)標(biāo)的主要設(shè)備。為保證水質(zhì)穩(wěn)定，除上述三段水質(zhì)凈化處理外，還需進(jìn)行水質(zhì)穩(wěn)定處理。即對(duì)處理系統(tǒng)采用隔氧措施與投加水質(zhì)穩(wěn)定劑的辦法來

4、減緩腐蝕，防止結(jié)垢、制止細(xì)菌繁殖。2. 水處理技術(shù)的發(fā)展為了適應(yīng)油田采出水處理工藝需求，解決處理工藝的技術(shù)關(guān)鍵和存在問題，我們?cè)群箝_展了幾十項(xiàng)科學(xué)試驗(yàn)和技術(shù)攻關(guān)，在除油技術(shù)、過濾技術(shù)、除油設(shè)備的研究及系列化及過濾設(shè)備的研制上做了大量工作，取得了可喜成績(jī)，整體水平達(dá)到國外八十年代先進(jìn)水平，居國內(nèi)領(lǐng)先地位。（1）除油技術(shù)1）實(shí)現(xiàn)了油田采出水的壓力密閉處理將斜板（管）分離技術(shù)、聚結(jié)技術(shù)及化學(xué)混凝除油技術(shù)應(yīng)用于壓力除油罐，使污水在流程內(nèi)停留時(shí)間由重力流程的6h 減少到1.5h ，提高了除油效率。2）氣浮分離技術(shù)應(yīng)用于油田采出水處理在102污水站引進(jìn)PETRECO 誘導(dǎo)浮選機(jī)的基礎(chǔ)上，消化吸收，并開展

5、國產(chǎn)化試驗(yàn)，采用薄壁堰板控制液位獲得成功，提高了運(yùn)行可靠性。該機(jī)在勝利油田已推廣采用10多臺(tái)。3）旋流除油技術(shù)在油田也逐步推廣應(yīng)用水力旋流油在九十年代初在海上油田和陸上油田引進(jìn)，1994年開始作單管和多管旋流器試驗(yàn)，辛一、高青、孤東2#、永安、海三站的試驗(yàn)及實(shí)際工程推廣應(yīng)用都收到良好效果。我院設(shè)計(jì)、沈陽新陽機(jī)器制造公司制造的污水除油水力旋流器獲國家專利局頒發(fā)的兩項(xiàng)實(shí)用新型專利，目前已形成六種規(guī)格，其材料和工藝已達(dá)國外同類產(chǎn)品水平，為大規(guī)模在油田推廣應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。（2）過濾技術(shù)過濾技術(shù)是注入水質(zhì)達(dá)標(biāo)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。為了提高水質(zhì)達(dá)標(biāo)率并滿足低滲透油田注水開發(fā)需要，我院把提高過濾技術(shù)作為水質(zhì)處理攻關(guān)重

6、點(diǎn)，在濾罐結(jié)構(gòu)，濾料選擇及級(jí)配，濾料清洗機(jī)械化及操作自動(dòng)化上做了大量研究，過濾技術(shù)水平有了較大提高。輕質(zhì)濾料核桃殼濾罐已基本取代石英砂濾罐。濾速已由砂濾罐的8 10m/h提高到2033m/h，并實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制。雙層濾料取代單一介質(zhì)的石英砂濾料的過濾形式在油田采出水二級(jí)過濾中得到應(yīng)用，提高了濾料載污能力，成為低滲透油田采出水處理不可缺少的設(shè)備。在濾罐內(nèi)部結(jié)構(gòu)上，不銹鋼篩管和由其制成的濾頭用于濾罐布水、集水、增加了濾床厚度，防止了濾料流失；濾罐反洗也由單一水洗發(fā)展成氣、水、清洗劑混洗，并輔以機(jī)械攪拌搓洗，操作也實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)，使反洗更徹底、干凈。3. 目前采出水處理工藝技術(shù)水平經(jīng)多年的科學(xué)試驗(yàn)和生產(chǎn)

7、實(shí)踐，在水質(zhì)凈化處理流程、水質(zhì)穩(wěn)定處理和新技術(shù)、新設(shè)備、新藥劑等多項(xiàng)技術(shù)成果的基礎(chǔ)上，勝利油田已形成了一套適應(yīng)油田水質(zhì)特點(diǎn)，滿足采出水處理及回注水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求，比較完善的采出水處理工藝。該工藝在國內(nèi)同類型處理工藝中處于先進(jìn)水平。能將原水中含油量降到5mg/L以下，懸浮固體含量達(dá)到3mg/L，顆粒粒徑 3，um ，腐蝕率下降到0.076mm/a。能控制住細(xì)菌的繁殖，分離出的原油能回收，排出的污泥能進(jìn)行干化處理。三、存在的主要問題1. 水質(zhì)達(dá)標(biāo)率較低目前油田采出水處理站中存在的主要問題是水質(zhì)達(dá)標(biāo)率低。影響水質(zhì)達(dá)標(biāo)率的因素很多，主要有工藝流程、處理設(shè)備、藥劑配套、自動(dòng)化水平及生產(chǎn)管理等。（1）工藝流程

8、存在問題目前的采出水個(gè)別處理流程還存在流程長(zhǎng)，處理效率低，某些單項(xiàng)工藝還較落后，系統(tǒng)配套不健全，自控水平較低等不完善的地方。（2）除油設(shè)備存在問題目前運(yùn)行站中，除油設(shè)備存在的問題有：重力除油罐處理效率低，排污方式不理想，設(shè)備腐蝕嚴(yán)重；水力旋流器運(yùn)行穩(wěn)定性有待提高，一方面雖采用低轉(zhuǎn)速離心泵加壓，但剪切作用仍存在；另一方面自控系統(tǒng)不夠完善，多數(shù)采用手動(dòng)調(diào)節(jié)，造成流量、壓差控制不準(zhǔn)確、除油效率未充分發(fā)揮。（3）過濾設(shè)備存在問題目前運(yùn)行站中，過濾設(shè)備存在的主要問題：1）單層砂濾罐該濾罐作為一種傳統(tǒng)的壓力濾罐，在油田水處理中，應(yīng)用年代最久，采用數(shù)量也最多，但限于當(dāng)時(shí)條件，目前應(yīng)用于各站單層砂濾罐，大多是

9、手動(dòng)操作，完成一次沖洗需開關(guān)各種閥門四、五次，操作強(qiáng)度大，反洗效果也差，致使許多站濾料板結(jié)，污染嚴(yán)重，個(gè)別站濾罐閥門銹死，過濾裝置完全失去作用。2）濾罐操作由于其復(fù)雜工藝要求，必須自動(dòng)控制才能保證生產(chǎn)的正常運(yùn)行。目前各站的砂濾罐及前幾年所上的核桃殼過濾罐基本都是手動(dòng)操作，嚴(yán)重影響了過濾罐的使用，提高濾罐操作自動(dòng)化水平，是今后一段時(shí)期濾罐改造的主要內(nèi)容。（4）加藥問題油田采出水水質(zhì)復(fù)雜，要想使其處理后達(dá)到水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，僅靠物理方法不行，還需要輔之以化學(xué)藥劑，才能有效地改善出水水質(zhì)，達(dá)到油田注水要求，水質(zhì)處理劑質(zhì)量好壞及投加量大小對(duì)提高水質(zhì)，保證處理系統(tǒng)正常運(yùn)行，關(guān)系極大，但由于受水處理成本限制，能夠

10、按設(shè)計(jì)要求定時(shí)、定量加藥的污水站不多，大多數(shù)污水站加藥不正常。（5）管理方面原因好的處理工藝需要一流的管理來保證。對(duì)各生產(chǎn)過程如：加藥、排污、收油、反沖洗、填料的定期檢查和填充等應(yīng)按要求做到，尤其自動(dòng)化程度較高的站，人員的培訓(xùn)要跟上，否則滿足不了生產(chǎn)管理的需要。2. 采出水處理后，水質(zhì)達(dá)不到低滲透油田注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)目前，采出水處理后只能適應(yīng)中、高滲透油田注水開發(fā)需要，對(duì)低、超低滲透油田，從工藝整體上講滿足不了要求。3. 注采不平衡，部分采出水需尋找新出路（1）稠油油田采出水處理稠油油田開發(fā)，采出水無法在本油田回注，合理出路是用作熱采鍋爐給水，這方面技術(shù)應(yīng)加強(qiáng)研究。（2）化學(xué)驅(qū)開采油田采出水處理聚

11、合物增粘水驅(qū)是提高油田采收率的重要措施，但油田注聚后，剩余大量污水，需達(dá)標(biāo)外排，處理工藝難度較大，這方面工作應(yīng)加強(qiáng)。四、對(duì)策措施及今后發(fā)展方向1. 進(jìn)一步完善和提高現(xiàn)有流程技術(shù)水平，提高水質(zhì)達(dá)標(biāo)率目前的采出水處理工程仍然是今后水處理的骨干工程，是完成處理合格水的主要裝置，應(yīng)逐步對(duì)這些裝置進(jìn)行技術(shù)改造。（1）對(duì)27座涉及流程需完善的站，針對(duì)流程實(shí)際運(yùn)行情況，找出問題，逐步完善，例：無過濾設(shè)備的，應(yīng)根據(jù)其負(fù)責(zé)注水區(qū)塊滲透率，增加相應(yīng)過濾裝置；加藥系統(tǒng)不健全的應(yīng)根據(jù)水質(zhì)情況配套投加“三防”藥劑及水質(zhì)凈化劑；礦化度高，污水腐蝕強(qiáng)而又沒密閉的站，應(yīng)增設(shè)天然氣（氮?dú)猓┟荛]系統(tǒng)；污泥系統(tǒng)不配套，造成系統(tǒng)水質(zhì)

12、惡性循環(huán)的站，應(yīng)完善配套污泥系統(tǒng)等。（2）對(duì)12座除油設(shè)備需改造的站，可采取以下措施：重力除油罐以局部維修、改造、維持運(yùn)行為主，壓力粗?；惫艹凸薜拇至；螒?yīng)定時(shí)用蒸汽或熱水沖洗，斜管材質(zhì)應(yīng)加強(qiáng)把關(guān)，保證質(zhì)量；浮選機(jī)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)部件維護(hù)，延長(zhǎng)使用壽命，水力旋流除油器近期改造主要以增加自動(dòng)回流裝置，將來逐步向壓差、流量自動(dòng)控制發(fā)展，對(duì)升壓泵宜選取低剪切離心泵或螺桿泵。（3）對(duì)24座過濾設(shè)備需改造的站，可針對(duì)工程實(shí)際情況，結(jié)合水處理技術(shù)水平，逐一摸清具體改造內(nèi)容，盡快實(shí)施。1）過濾形式為單層石英砂濾罐：可采取逐步淘汰方式，或更換為高效核桃殼過濾器或改造成輕質(zhì)濾料過濾器。2）過濾形式為手動(dòng)核桃殼過

13、濾器：根據(jù)工程實(shí)際運(yùn)行情況，逐步改造成全自動(dòng)過濾器。（4）由其它原因造成過濾不正常的站，可從流程是否完善，藥劑是否配套，反沖洗方式是否合理，生產(chǎn)管理是否跟得上等幾方面找出問題癥結(jié)所在，有針對(duì)性地加以解決。2. 進(jìn)一步做好新建站流程的技術(shù)論證工作，以適應(yīng)油田開發(fā)的需要采出水處理流程及過濾形式的選擇，應(yīng)根據(jù)來水水質(zhì)和對(duì)處理后水質(zhì)要求及管理水平、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證，使工程設(shè)計(jì)做到技術(shù)上先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)上合理，工程上可行。故建議：（1）當(dāng)采出水處理量較大（如大于15000m /d），油密度小于0.9g/cm ，懸浮物含量高（如大于200mg/L），油珠粒徑<10 m 時(shí)，可選用化學(xué)混凝沉降的重力

14、流程。（2）當(dāng)采出水中的油密度高（如大于0.9g/cm），乳化油、分散油含量高時(shí)，可選用氣浮流程。（3）若采出水處理量?。ㄈ?5000m /d以下），且油珠粒徑較大時(shí)（如油粒徑在10lO0m），可選用壓力流程。（4）當(dāng)采出水中油、水密度差大于0.05g/cm ，懸浮物含量低時(shí)，可選用旋流器流程。（5）當(dāng)注入層滲透率>0.6 m 時(shí)，可選用一級(jí)常規(guī)過濾，滲透率在0.60.1 m 時(shí)，可在常規(guī)過濾基礎(chǔ)上，再增加一級(jí)過濾；滲透率<0.1m 時(shí)，在兩級(jí)常規(guī)過濾基礎(chǔ)上，增加精細(xì)過濾。3. 大力推廣采用新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備新技術(shù)、新設(shè)備并不是待完美無缺階段再推廣應(yīng)用，而是在推廣應(yīng)用中進(jìn)一步完

15、善提高，通過完善，提高推廣效益。（1）積極采用水力旋流油水分離器，該產(chǎn)品不但油水分離效率高，而且效果好，還具有體積小，重量輕的特點(diǎn)。因此，積極采用該產(chǎn)品盡快發(fā)揮其經(jīng)濟(jì)效益，但對(duì)壓差和流量的自動(dòng)控制技術(shù)、旋流器的幾何參數(shù)優(yōu)化技術(shù)及單管材質(zhì)應(yīng)加強(qiáng)研究。（2）大力推廣浮選除油工藝流程，浮選機(jī)以除油效率高，停留時(shí)間短、便于搬遷等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于采出水處理，但對(duì)浮選機(jī)液位調(diào)節(jié)系統(tǒng)，轉(zhuǎn)動(dòng)部件易損壞部位及高效浮選劑應(yīng)加強(qiáng)研究。（3）推廣應(yīng)用壓力密閉除油技術(shù)，但需研究新型聚結(jié)材料，斜管材料，以便進(jìn)一步提高壓力除油罐除油效率。（4）廣泛使用輕質(zhì)濾料高效過濾器，雙濾料過濾器，并應(yīng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，但應(yīng)抓緊對(duì)自控閥門及

16、儀表的篩選，抓緊對(duì)濾料清洗劑、混凝劑系列的篩選，開展濾罐內(nèi)部清洗機(jī)構(gòu)的研究，使濾料清洗干凈，保證濾后水質(zhì)。4. 發(fā)展和提高精細(xì)過濾技術(shù)，加快其工業(yè)性試驗(yàn)進(jìn)度勝利油田與山東招遠(yuǎn)膜工程設(shè)備廠共同開發(fā)的聚丙烯中空纖維超濾膜過濾裝置，應(yīng)用于油田采出水過濾，在史南、坨三、孤二站的現(xiàn)場(chǎng)小型試驗(yàn)已獲得成功，出水水質(zhì)達(dá)到了低滲透油田要求的注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。下步應(yīng)擴(kuò)大工業(yè)性試驗(yàn)，并對(duì)膜的清洗工藝進(jìn)行研究，以減少清洗費(fèi)用。南京化工大學(xué)研制開發(fā)的陶瓷無機(jī)膜以其耐酸、堿、耐腐蝕，抗微生物能力強(qiáng)，通水量大，易清洗等獨(dú)特優(yōu)越性，在采出水處理上顯示出廣闊的發(fā)展前景和巨大的生命力，目前采用該膜過濾油田采出水的室內(nèi)試驗(yàn)已獲成功。建

17、議油田選擇某個(gè)低滲透區(qū)塊，建小型試驗(yàn)站，在小型試驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)一步擴(kuò)大工業(yè)性試驗(yàn)，為低滲透油田的注水開發(fā)作好技術(shù)儲(chǔ)備，并建立小斷塊低滲透油田水處理工程建設(shè)模式。5. 對(duì)新技術(shù)、新工藝示范站，進(jìn)行總結(jié)、推廣，對(duì)注采不平衡，剩余采出水的出路問題進(jìn)行探討、研究，以此推動(dòng)水處理技術(shù)進(jìn)步為了取得更大經(jīng)濟(jì)效益，系統(tǒng)地解決技術(shù)難題，把單項(xiàng)新技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來，成龍配套的進(jìn)行試驗(yàn)，是一條盡快提高工藝技術(shù)水平的行之有效的路子。（1）兩級(jí)旋流器串聯(lián)處理高含水原油及采出水處理技術(shù)辛二旋流器串聯(lián)示范站的試驗(yàn)成功，拓寬了水力旋流器的應(yīng)用領(lǐng)域，為簡(jiǎn)化油、水處理工藝流程提供了高效設(shè)備，其流程對(duì)處理高含水原油和含油污水開辟了一條

18、路子。（2）稠油油田采出水用于熱采鍋爐給水，在勝利油田已付諸實(shí)施，即將投產(chǎn)的樂安油田采出水深度處理站，在常規(guī)處理流程后增加水質(zhì)軟化段，出水水質(zhì)達(dá)到了鍋爐用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，其流程對(duì)稠油采出水處理工藝起到了示范作用，按此處理技術(shù)進(jìn)行推廣，就徹底解決了稠油油田采出水的出路問題，也使稠油油田開發(fā)建設(shè)工藝完善配套。（3）化學(xué)驅(qū)開采油田，剩余污水達(dá)標(biāo)外排處理技術(shù)油田采出水外排處理工藝，主要是在常規(guī)處理流程后增加有機(jī)物去除段。目前，去除有機(jī)物的方法主要有生物降解和物理吸附。工藝的選擇應(yīng)根據(jù)來水中，礦化度含量、水溫、BOD/cOD有害物質(zhì)含量等幾項(xiàng)指標(biāo)，進(jìn)行綜合分析后確定。1）當(dāng)來水中，礦化度含量高、水溫>60 ，BOD/COD<0、3，有害物質(zhì)如：硫化物、揮發(fā)酚含量高時(shí)，這種水質(zhì)微生物