高含鹽氣田水處理技術規(guī)范編制說明

《高含鹽氣田水處理技術規(guī)范》編制說明一、工作簡況1.任務來源氣田井生產(chǎn)過程中的采出水，含有大量的氯化物、硫化物、懸浮物和有機物、氨氮等污染物。氯離子含量高，從幾百到幾萬mg/L不等；石油類等有機物含量高，其中COD可達幾千甚至上萬mg/L；總礦化度較高，可達幾萬到十幾萬mg/L；而且常溶解有Cd、Pb、Zn、Ba、As等有害物質(zhì)；另外，地層水長期儲存于地下，一些微生物和細菌也生存于其中。采氣污水不僅水質(zhì)復雜，排水采氣產(chǎn)生的水產(chǎn)量差異很大，平均每日從幾方到幾百方不等。隨著氣田開發(fā)的持續(xù)推進，開采過程伴生的高含硫、高鹽、高硬度、高有機物及氨氮廢水逐年增加，例如隨著四川盆地天然氣產(chǎn)量的快速增長，2022年年產(chǎn)氣田水約608萬m3，安全風險和轉(zhuǎn)運回注成本高，有效防水治水的需求愈發(fā)迫切且處理難度大。若不進行有效處理，限制天然氣增產(chǎn)的同時，排入環(huán)境將對周邊生態(tài)環(huán)境和人類健康造成嚴重影響。長期發(fā)展過程中氣田水達標排放已經(jīng)存在大量的技術研究與現(xiàn)場技術應用案例，處理技術也在實際應用中不斷改進，部分成套處理技術在作業(yè)現(xiàn)場運行成熟。目前，石油天然氣行業(yè)對氣田水以回注為目的的處理工藝作了相關的技術規(guī)范要求，而且技術體系并不詳細。由勝利油田勝利勘察設計研究院在2012年起草的《高含硫氣田水處理及回注工程設計規(guī)范》SY/T6881對陸上高含硫氣田和灘海陸采高含硫氣田新建、擴建和改建的水處理及回注工程設計作了規(guī)范，其中對氣田水的回注處理的工藝作了簡單的要求。中國石油集團工程設計有限責任公司西南分公司在2015年起草的《氣田集輸設計規(guī)范》GB50349指導了陸上氣田、灘海陸采氣田和海上氣田陸岸終端集輸工程設計，其中對氣田水的三種處理去向作出了一定要求。針對現(xiàn)場氣田水的達標處理，處理處置單位往往是以目標為導向，成本為控制，根據(jù)以往工程經(jīng)驗進行處理技術的設計整合。所以，目前針對氣田水達標外排的處理技術仍是依靠工程經(jīng)驗進行復制或改進，并無統(tǒng)一的技術標準予以參考，限制了行業(yè)的規(guī)范化發(fā)展。將氣田水處理行業(yè)的技術經(jīng)驗整理轉(zhuǎn)換成相關技術規(guī)范，有助于填補油氣田行業(yè)、環(huán)境水處理行業(yè)等標準體系的空白，靈活地吸納氣田水處理行業(yè)內(nèi)優(yōu)質(zhì)的新產(chǎn)品、新技術。2主要工作過程本標準的編制工作從2024年1月份開始，由四川興澳環(huán)境技術服務有限公司牽頭，西南石油大學、海天水務集團股份有限公司、四川綠境科興環(huán)境科技有限公司、四川威澤福源環(huán)保工程有限公司、四川西油盈科環(huán)?？萍加邢薰镜葐挝还餐袚?。根據(jù)項目實施要求，制定了詳細的標準制定方案與工作分工，對相關高含鹽氣田水處理的國家標準、行業(yè)標準、地方標準及團體標準進行了收集與分析，并結合四川興澳環(huán)境技術服務有限公司、西南石油大學、四川綠境科興環(huán)境科技有限公司等標準制定單位在高含鹽氣田水處理方面積累的理論基礎和工程技術積累，于2024年11月提出了《高含鹽氣田水處理技術規(guī)范》團體標準初稿。具體如下：2023年11月始，興澳環(huán)境技術服務有限公司等標準編制組到川東地區(qū)、威遠長寧、瀘州瀘縣、重慶南川等多個采氣井廠及周邊配套水處理的設備設施進行了走訪調(diào)研工作，與一線井隊人員、水處理工作人員及當?shù)丨h(huán)保局進行了座談會，充分交流了解了氣田水產(chǎn)生現(xiàn)狀、處理處置方式及處理難點痛點，征求了采氣、氣田水處理行業(yè)從業(yè)人員對標準工作的意見和建議。2024年2月，規(guī)范編制組在廣泛調(diào)研和收集資料的基礎上，結合目前氣田水處理行業(yè)現(xiàn)狀、新形勢新技術，并考慮到科學性和可行性，起草了高含鹽氣田水處理技術規(guī)范》（初稿），經(jīng)有關專家多次討論、反復修改、形成標準編制組討論稿。2024年2月，編制組提出《高含鹽氣田水處理技術規(guī)范》立項申請，標準工作辦公室收到申請后組織領域?qū)＜伊㈨椪撟C會議，經(jīng)領域?qū)＜页浞终撟C，并在官網(wǎng)進行公示15天后，標準正式立項；2024年11月，編制組根據(jù)立項意見多次修改完善，形成《高含鹽氣田水處理技術規(guī)范》（征求意見稿），并提交至標準辦公室。3主要起草人及所做工作《高含鹽氣田水處理技術規(guī)范》主要起草單位為四川興澳環(huán)境技術服務有限公司、西南石油大學、海天水務集團股份有限公司、四川綠境科興環(huán)境科技有限公司、四川威澤福源環(huán)保工程有限公司、四川西油盈科環(huán)保科技有限公司。四川興澳環(huán)境技術服務有限公司張濤主持標準起草全面工作；西南石油大學教授劉宇程、四川興澳環(huán)境技術服務有限公司周勝、四川興澳環(huán)境技術服務有限公司王官均、四川綠境科興環(huán)境科技有限公司黃福友、海天水務集團股份有限公司潘志成負責標準的起草工作；四川威澤福源環(huán)保工程有限公司童銳、四川西油盈科環(huán)保科技有限公司何雄鷹等負責標準的審查和校核工作。二、標準制訂原則按照《成都市環(huán)境科學學會團體標準管理辦法》（成環(huán)學會[2020]1號）文件要求，和《標準化工作導則》（GB/T1.1—2020）的標準格式、結構等要求和規(guī)定，按照以氣田水的達標處理為首要原則，促進油氣田行業(yè)、環(huán)境水處理行業(yè)健康發(fā)展的原則，科學性和可操作性原則，以及公開透明的原則。四川興澳環(huán)境技術服務有限公司等單位《高含鹽氣田水處理技術規(guī)范》團體標準編制小組編寫了本標準的征求意見稿。本標準的編制旨在指導高含鹽氣田水的處理工作，為其提供依據(jù)。三、標準主要條文或技術內(nèi)容的依據(jù)；專利情況說明；修訂標準應說明新舊標準水平的對比情況《高含鹽氣田水處理技術規(guī)范》團體標準主要條文的制定主要基于《污水綜合排放標準》（GB8978）、《反滲透水處理設備》（GB/T19249）、《工業(yè)無水硫酸鈉》（GB/T6009）、《城鎮(zhèn)污水再生利用工程設計規(guī)范》（GB50335）、《室外排水設計標準》（GB50014）、《生產(chǎn)過程安全衛(wèi)生要求總則》（GB/T12801）、《危險廢物鑒別標準通則》（GB5085.7）、《膜分離法污水處理工程技術規(guī)范》（HJ579）、《水污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)（CODCr、NH3-N等）運行技術規(guī)范》（HJ355）、《危險廢物鑒別技術規(guī)范》（HJ298）、《水質(zhì)pH值的測定電極法》（HJ1147）、、《電滲析技術脫鹽方法》（HY/T034.4）、《水質(zhì)污染指數(shù)的測定》（DL/T588）等標準作為本標準起草制定的基本依據(jù)。本標準的內(nèi)容結合了理論研究與示范經(jīng)驗，兼具科學性與可操作性。標準中無涉及相關的專利。四、主要試驗、驗證及試行結果（1）巴中市通江縣某氣田水處理站達標排放研究相關試驗、驗證及試行結果針對這一區(qū)塊高氯離子、高COD的氣田水難以達標排放的問題，標準編制單位在巴中通江縣某水處理站開展氯離子達標排放工藝研究，試驗污水來自周圍氣井的采出水，主要污染指標硬度3000-5000mg/L、COD為2000-3000mg/L、氨氮20-70mg/L、氯離子60000-80000mg/L,經(jīng)過工藝比選優(yōu)化，最終采用“化學混凝+雙堿法除硬+多效蒸發(fā)”組合處理工藝，硬度能去除95%，COD能去除90%，氨氮能去除90%，處理水達到《污水綜合排放標準》GB8978-1996一級標準，氯離子指標降至220mg/L，達到《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標準》GB5084-2005。另外，實驗顯示在氯離子大于60000mg/L時，直接蒸發(fā)處理比經(jīng)過膜濃縮再蒸發(fā)處理成本更低。（2）重慶市武隆區(qū)某氣田水處理站達標排放相關試驗、驗證及試行結果針對高含鹽氣田水的達標排放，標準編制單位在重慶武隆區(qū)某污水處理站開展氯離子達標排放工藝研究，污水來源于周圍氣井站，硬度1000-3000mg/L，COD200-1500mg/L，氨氮55-90mg/L，氯化物18000-35000mg/L經(jīng)過實驗小試、工藝、成本綜合比選，最終采用“軟化+混凝+氧化除氨氮+四效蒸發(fā)”工藝，對處理產(chǎn)出水測試結果顯示，經(jīng)過該套工藝，硬度從2000降至200mg/L以下，COD從800降至30mg/L以下，氨氮從75降至10mg/L以下，處理水達到污水綜合排放標準一級，氯離子降至《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標準》要求以下。（3）瀘縣某氣田水處理站處理水回用相關試驗、驗證及試行結果水力壓裂過程中注入的高壓水會在頁巖氣產(chǎn)氣的不同階段返排回地面，即壓裂返排液和地層產(chǎn)水。相比于一般地層水，壓裂返排液水質(zhì)更為復雜。標準參編單位在瀘縣某氣田水處理站開展了廢水回用的研究，采集實驗廢氣田水主要包含大量的高鹽分、高COD、組分極其復雜的壓裂返排液。原水 TDS20000-45000mg/L，COD300-600mg/L，懸浮物400-1000mg/L，總硬度2500-3200mg/L?？紤]到配置壓裂液需要消耗大量水源，綜合對比處理成本，最終確定處理后回用重新利用配置壓裂液。根據(jù)《頁巖氣儲層改造第3部分：壓裂返排液回收和處理方法》（NB/T14002.3-2015）中壓裂返排液回用水質(zhì)指標，結合壓裂返排液成分對降阻劑性能和巖層的影響分析，確定影響壓裂返排液回用的主要因素為細菌、SS以及高價金屬離子（Ca2+、Mg2+、Fe3+）。經(jīng)過實驗小試，標準參編單位最終確定“化學雙堿法除硬+絮凝沉淀+氧化殺菌”的聯(lián)合工藝，經(jīng)過處理后總硬度小于2000mg/L，總鐵小于10mg/L，硫酸鹽還原菌、鐵細菌等微生物指標經(jīng)過氧化殺菌后能達到回用標準。五、與相關標準的關系分析本標準編制依據(jù)《中華人民共和國標準化法》等相關法律、法規(guī)、規(guī)章和規(guī)定；與《氣田水注入技術要求》SY/T6596、《氣田水回注技術規(guī)范》Q/SY01004中處理后回注水質(zhì)水質(zhì)指標相關內(nèi)容保持一致；與《城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)》GB/T19923中處理后回用水質(zhì)指標相關內(nèi)容保持一致；與《污水綜合排放標準》GB8978一級標準中處理后外排的水質(zhì)指標相關內(nèi)容保持一致；與《水質(zhì)鈣和鎂總量的測定EDTA滴定法》（GB/T7477）、《工業(yè)循環(huán)冷卻水總堿及酚酞堿度的測定》（GB/T15451）、《水質(zhì)懸浮物的測定重量法》（GB/T11901）、《水質(zhì)濁度的測定》（GB13200）、《工業(yè)循環(huán)冷卻水和鍋爐用水中固體物質(zhì)的測定》（GB/T14415）、《水質(zhì)鈣和鎂的測定原子吸收分光光度法》（GB11905）、《水質(zhì)鉀和鈉的測定火焰原子吸收分光光度法》（GB11904）、《水質(zhì)鐵、錳的測定火焰原子吸收分光光度法》（GB11911）、《水質(zhì)鐵、錳的測定火焰原子吸收分光光度法》（GB11911）、《水質(zhì)pH值的測定電極法》（HJ1147）、《水質(zhì)化學需氧量的測定重鉻酸鹽法》（HJ828）、《水質(zhì)硫化物的測定碘量法》（HJ/T60）、《水質(zhì)總有機碳的測定燃燒氧化非分散紅外吸收法》（HJ501）、《水質(zhì)石油類和動植物油類的測定紅外分光光度法》（HJ637）、《水質(zhì)氨氮的測定納氏試劑分光光度法》（HJ535）、《水質(zhì)無機陰離子（F-、Cl-、NO2-、Br-、NO3-、PO43-、SO32-、SO42-）的測定離子色譜法》（HJ84）、《水質(zhì)污染指數(shù)的測定》（DL/T588）中水質(zhì)檢測項目及分析化驗方法相關內(nèi)容保持一致；與《國家危險廢物名錄》、《危險廢物鑒別標準通則》（GB5085.7）、《危險廢物鑒別技術規(guī)范》（HJ298）中有關固體廢物屬性明確及處置、利用方式的內(nèi)容保持一致。標準的規(guī)范性引用文件，所設定指標值與以上標準沒有矛盾。本標準在已有相關標準的基礎上將氣田水處理行業(yè)的技術經(jīng)驗整理轉(zhuǎn)換成相關技術規(guī)范，有助于填補油氣田行業(yè)、環(huán)境水處理行業(yè)等標準體系的空白。六、采用國際標準的程度