中國石油大慶油田有限責(zé)任公司第四采油廠第三油礦 旭日QC小組

(黑龍江 大慶 163453)

降低含聚深度污水處理站外輸含油量

中國石油大慶油田有限責(zé)任公司第四采油廠第三油礦 旭日QC小組

(黑龍江 大慶 163453)

1 小組概況

旭日QC小組共有成員10人，由質(zhì)量管理、副隊(duì)長、技術(shù)員及崗位操作員工等組成，形成了管理、技術(shù)、操作3個(gè)層面的優(yōu)化構(gòu)成。為控制好聯(lián)合站油、氣、水、電的各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)，旭日QC小組充分利用各層面成員的技術(shù)及經(jīng)驗(yàn)積極開展質(zhì)量管理活動(dòng)，為解決生產(chǎn)中存在的問題做了大量的工作。小組的基本情況見表1。

2 選題理由

選題的過程如圖1。

表1 小組的基本情況

圖1 選題的依據(jù)及過程

3 設(shè)定目標(biāo)

從污水系統(tǒng)癥結(jié)中可以看出，目前深度污水處理站外輸含油量平均為12mg/L，而Q/SY DQ0605-2006《大慶油田油藏水驅(qū)注水水質(zhì)指標(biāo)及分析方法》中要求含聚深度污水處理站外輸含油量小于5mg/L，因此，我們設(shè)定目標(biāo)為含聚深度污水處理站外輸含油量小于5mg/L。

4 可行性分析

4.1 污水處理站流程簡介

杏十聯(lián)脫水站2007年改造后，三元驅(qū)來液與水驅(qū)來液在一段分開處理，二段混合處理。由于三元污水處理工藝不完善，尚處于試驗(yàn)階段，三元驅(qū)見聚合物后水質(zhì)很難保證，因此2010年5月以來深度污水處理站開始同時(shí)處理水驅(qū)與三元驅(qū)含油污水。處理站的基本流程如圖2。

4.2 污水外輸含油量曾經(jīng)達(dá)標(biāo)

據(jù)2010年杏十聯(lián)深度污水站外輸污水含油量統(tǒng)計(jì)，2010年1～5月份污水含油量穩(wěn)定在5mg/L以內(nèi)，6月以后才逐漸升高（圖3）。

4.3 污水含聚濃度逐漸升高

對2010年5～12月杏十聯(lián)深度污水站來液含聚合物濃度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)（圖4），可看出隨著污水中聚合物濃度明顯提高，深度污水站污水處理工藝不適應(yīng)性凸顯，處理負(fù)荷及難度都增加了，導(dǎo)致水驅(qū)污水處理工藝對含聚污水處理的適應(yīng)性較差。主要體現(xiàn)在：污水油水沉降時(shí)間增長；藥劑用量加大；反沖洗周期縮短；濾料污染嚴(yán)重；污水收油頻繁；水質(zhì)化驗(yàn)工作量大等。

圖2 污水處理站流程

4.4 污水含油量不合格問題

經(jīng)調(diào)查，影響污水處理后含油量不合格的問題有沉降罐含油量超標(biāo)、過濾罐含油量超標(biāo)、污油回收不及時(shí)、油水分離劑濃度低、含油量化驗(yàn)操作失誤等。對2010年5～12月的90個(gè)不合格樣本進(jìn)行了分類統(tǒng)計(jì)（表2）。

由表2可得出含油量不合格的頻次結(jié)果如下（表 3）。

由表3可看出，污油回收不及時(shí)和過濾罐含油量超標(biāo)是造成外輸含油量不合格的癥結(jié)問題，也就是說只要解決這2個(gè)問題，就可以將含聚深度污水處理站外輸含油量降低到5mg/L以下。

5 原因分析

針對污油回收不及時(shí)和過濾罐含油量超標(biāo)的癥結(jié)問題，召集QC小組成員，尋找原因并繪制關(guān)聯(lián)圖，找到7條末端因素（圖5）。

表2 含油量不合格問題分類統(tǒng)計(jì)表（2010年5～12月）

表3 含油量不合格問題頻次表（2010年5～12月）

6 確定主要原因

7 個(gè)末端因素確定后，小組成員分工回到生產(chǎn)現(xiàn)場，調(diào)查分析驗(yàn)證，并逐一確認(rèn)主要原因。

確認(rèn)一：員工技術(shù)水平低

2011年2月，通過到現(xiàn)場及利用早會提問方式隨機(jī)對崗位員工進(jìn)行污水收油制度及過濾流程相關(guān)知識的提問，崗位員工回答準(zhǔn)確；我們于2011年3月5日和3月16日2次進(jìn)行崗位員工污水知識考試，成績都在90分以上；日常管理中進(jìn)行現(xiàn)場抽查，發(fā)現(xiàn)崗位員工能嚴(yán)格執(zhí)行污水崗各項(xiàng)操作制度，定期進(jìn)行收油及按時(shí)反沖洗，現(xiàn)場管理深入到位。

結(jié)論：不是要因。

確認(rèn)二：來液含油超標(biāo)

小組成員查閱了2010年與2011年同一時(shí)期的一沉來液含油量情況（圖6），從對比圖中可以看出，隨著2011年含聚合物濃度的增加，一沉來水含油量確實(shí)比2010年同期增加了很多，但其含油量仍然在Q/SY DQ0605-2006《大慶油田油藏水驅(qū)注水水質(zhì)指標(biāo)及分析方法》中規(guī)定的低于300mg/L范圍內(nèi)。

確認(rèn)人：毛鴻輝；

確認(rèn)方法：分析驗(yàn)證；

確認(rèn)時(shí)間：2011年2月；

結(jié)論：不是要因。

確認(rèn)三：老化油罐放水工藝不完善

小組成員現(xiàn)場調(diào)查，深度污水崗污油回收至輸油崗老化油單獨(dú)處理工藝進(jìn)行處理，此工藝放水管線僅與三元污水罐相連，而目前該罐因故障已經(jīng)停運(yùn)，放水不能進(jìn)三元沉降罐，老化油工藝無法運(yùn)行，使污水崗污油不能及時(shí)回收，沉降罐油厚曾達(dá)到0.5m，超過Q/SY 1187-2008《油田含油污水處理站收油、排泥及清淤管理規(guī)范》規(guī)定的小于0.3m，造成污水含油量嚴(yán)重超標(biāo)。

確認(rèn)人：焦樹景 ；

確認(rèn)方法：現(xiàn)場調(diào)查；

確認(rèn)時(shí)間：2011年3月；

結(jié)論：是要因。

確認(rèn)四：收油管線沒有伴熱

杏十聯(lián)合站深度污水崗的收油管線沒有伴熱管線，由于所收污油均已老化，黏度很大 (40℃時(shí)225mPa·s)，特別當(dāng)氣溫較低收油時(shí)，管線凝堵頻繁，收油泵回壓高 （由0.6MPa很快上升到1.8MPa），造成機(jī)泵超壓暫停，影響了正常的收油工作，沉降系統(tǒng)每天增加3～5m3的污油，污水含油量嚴(yán)重超標(biāo)。

確認(rèn)人：王學(xué)軍；

確認(rèn)方法：現(xiàn)場調(diào)查；

確認(rèn)時(shí)間：2011年4月；

結(jié)論：是要因。

確認(rèn)五：反沖洗參數(shù)不合理

反沖洗參數(shù)配置是否合理直接影響到過濾罐的過濾效果，進(jìn)而影響到污水處理質(zhì)量。

反沖洗方式為核桃殼過濾罐每24h反沖洗一次，每次反沖洗35min；二次、三次過濾罐分單雙號每48h反沖洗一次，每次反沖洗15min。對反沖洗效果進(jìn)行跟蹤測試（表4）。

三次過濾罐的污油去除率都較低，污水出水含油量較高，小組成員分析，近年來，隨著污水普遍見聚合物，采用原來的水驅(qū)反沖洗參數(shù)已經(jīng)不合理，不能適應(yīng)含聚污水處理的現(xiàn)狀，亟待優(yōu)化反沖洗參數(shù)。

表4 污水反沖洗后的的水質(zhì)含油量跟蹤化驗(yàn)表（2011年）

確認(rèn)人：楚殿慶；

確認(rèn)方法：現(xiàn)場調(diào)查；

確認(rèn)時(shí)間：2011年5月；

結(jié)論：是要因。

確認(rèn)六：過濾罐篩管堵塞

杏十聯(lián)深度污水崗為三級過濾處理工藝，一級核桃殼過濾罐的處理效果對整個(gè)系統(tǒng)至關(guān)重要。小組成員于2011年6月12日調(diào)查了核桃殼過濾罐進(jìn)出口壓力，數(shù)據(jù)見表5。

表5 2011年6月12日核桃殼過濾罐進(jìn)出口壓力對比表

從表5可以看出一級核桃殼過濾罐進(jìn)出口壓差較大，遠(yuǎn)超過正常運(yùn)行規(guī)定的壓差0.05MPa，可見濾料板結(jié)堵塞現(xiàn)象嚴(yán)重。

小組成員查閱過濾罐結(jié)構(gòu)圖紙發(fā)現(xiàn)，布水篩管呈水平布置，出口篩管與罐頂部有0.5m左右的布水死角，經(jīng)6月份開罐檢查發(fā)現(xiàn)，篩管孔隙已被嚴(yán)重堵塞，污油長期滯留在過濾罐內(nèi)，濾料污染嚴(yán)重，濾料再生困難，污油出水含油量高。

確認(rèn)人：姜志強(qiáng)；

確認(rèn)方法：現(xiàn)場調(diào)查；

確認(rèn)時(shí)間：2011年6月；

結(jié)論：是要因。

確認(rèn)七：來液溫度低

根據(jù)表6、表7 2010年與2011年同期調(diào)查表數(shù)據(jù)對比中可以看出，2010年7月份來液平均溫度39℃，污水外輸含油12.7mg/L，2011年同期來液平均溫度為40℃，污水外輸含油13.1mg/L。由此，可以看出溫度對污水外輸含油量并沒有什么影響，同時(shí)查閱相關(guān)資料可知，污水處理平均溫度為40℃左右，目前可以達(dá)到此溫度，因此來液溫度低不是要因。

表6 2010年來液溫度低調(diào)查表

表7 2011年來液溫度低調(diào)查表

確認(rèn)人：楚殿慶；

確認(rèn)方法：現(xiàn)場調(diào)查；

確認(rèn)時(shí)間：2011年7月；

結(jié)論：不是要因。

最終找到了4條主要原因，分別是：老化油罐放水工藝不完善、收油管線沒有伴熱、反沖洗參數(shù)不合理和過濾罐篩管堵塞。

7 制定對策

針對確定的4條要因，小組制定了如下措施（表8）。

8 實(shí)施對策

實(shí)施一：完善老化油罐放水工藝

為了使老化油罐正常運(yùn)行，確保污水站收油系統(tǒng)正常運(yùn)行，2011年7月11日，小組成員將老化油罐放水管線與污水沉降罐的進(jìn)口相連接，這樣就能夠保障老化油罐的正常投用，有效地降低了污水崗的含油量。具體改造流程如圖7。

實(shí)施效果檢查：通過該項(xiàng)措施的實(shí)施，實(shí)現(xiàn)了單獨(dú)收油工藝正常運(yùn)行的分目標(biāo)，該對策有效。

實(shí)施二：收油管線加裝伴熱管線

表8 對策表

圖7 杏十聯(lián)老化油單獨(dú)處理工藝改進(jìn)流程

為了解決污水崗的收油管線沒有伴熱，冬季污油凝堵無法收油的難題，2011年8月18日，小組成員對污水站的收油系統(tǒng)進(jìn)行了部分的工藝改進(jìn)，在污油罐伴熱管線上接出一段管線到污油罐出口匯管上，同時(shí)我們將收油泵進(jìn)出口管線進(jìn)行連接，當(dāng)泵壓較高時(shí)可適當(dāng)打開連通閥門降低泵壓，同時(shí)方便伴熱管線對收油泵進(jìn)出口管線進(jìn)行伴熱。

表9 縮短二、三次反沖洗周期后的水質(zhì)含油量化驗(yàn)數(shù)據(jù)表（2011年）

實(shí)施效果檢查：2011年8月20～31日，小組成員將上述改造后操作程序編制成 《污油回收操作辦法》，并嚴(yán)格操作。通過這2項(xiàng)措施的實(shí)施，污油泵的回壓由1.8MPa降到了 0.6MPa，小于 1MPa，沉降罐油厚小于0.3m。2011年冬季確保了沉降罐污油連續(xù)回收，分目標(biāo)實(shí)現(xiàn)了，該對策有效。

實(shí)施三：優(yōu)化反沖洗參數(shù)

（1）縮短二、三次過濾罐的反沖洗周期。由于含聚污水會縮短過濾罐反沖洗周期，將二次、三次過濾罐的反沖洗周期縮短為每24h反沖洗一次，效果跟蹤情況見表9。

通過與表9對比可以看出：二次、三次過濾罐反洗周期從48h縮短到24h。二次濾后含油從25.5 mg/L下降到20.8mg/L；三次濾后含油從15.1mg/L下降到7.6mg/L。可見，二次、三次過濾罐隨著反洗周期的縮短，二、三次過濾罐的含油去除率分別由表9中的45%和41%提高到54%和64%。但同樣也可以看到一次過濾罐含油去除率依然很低，導(dǎo)致即使二、三次過濾罐雖然含油去除率得到了很大的提高，但是污水濾后含油量依然沒有達(dá)到低于5mg/L的指標(biāo)，說明核桃殼過濾罐反沖洗參數(shù)也需要進(jìn)行優(yōu)化。

（2）應(yīng)用正交試驗(yàn)法，優(yōu)化核桃殼過濾罐反沖洗參數(shù)。為了獲得優(yōu)化的核桃殼過濾罐反沖洗參數(shù)，小組于2011年8月29日～9月7日進(jìn)行了為期10d的核桃殼過濾罐正交試驗(yàn)。

小組成員分析影響核桃殼過濾罐反沖洗效果的的工藝參數(shù)主要有：反沖洗強(qiáng)度 (A)、反沖洗時(shí)間(B)、反沖洗周期(C)和攪拌機(jī)槳葉的攪拌時(shí)間(D)，每個(gè)因素取3個(gè)水平，制定因素水平表（表10）。

確定試驗(yàn)方案：用正交表L9(34)來完成，得到了試驗(yàn)表(表 11)。

分析與結(jié)論：各個(gè)因素對指標(biāo)影響的程度為:RC＞RA＞RD＞RB。即反沖洗周期對指標(biāo)影響最大,反沖洗強(qiáng)度對指標(biāo)影響其次,攪拌時(shí)間對指標(biāo)影響第三,反沖洗時(shí)間對指標(biāo)影響最小。

因素最好水平：①直接看：反沖洗效果最好的試驗(yàn)組合為A2B3C2D2；②算一算：比較各列位級和，最好方案為A2B3C2D3；③“看一看”不等于“算一算”。

進(jìn)一步試驗(yàn)：由于“看一看”與“算一算”結(jié)果有差別，雖然本批實(shí)驗(yàn)效果已經(jīng)達(dá)標(biāo)，但為了減少攪拌機(jī)的使用頻率，找出最短的攪拌時(shí)間，我們決定在這次試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，于2011年9月9日～12日進(jìn)行了第二批正交試驗(yàn)。

表10 影響核桃殼過濾罐反沖洗效果的因素水平表

表11 影響核桃殼過濾罐反沖洗效果的因素正交試驗(yàn)及試驗(yàn)結(jié)果

挑因素：由于反沖洗周期為24h對指標(biāo)影響最大，為最佳的反沖洗周期，因此此次正交試驗(yàn)都是在該設(shè)定的條件下進(jìn)行。最終，選擇的指標(biāo)為攪拌時(shí)間(A)、反沖洗強(qiáng)度 (B)和反沖洗時(shí)間(C)。

選水平（位級）：小組成員決定攪拌時(shí)間在0～10min之間選取5min和8min兩個(gè)位級，反沖洗強(qiáng)度選先3后5和先3后7兩個(gè)位級，反沖洗時(shí)間選30min和35min兩個(gè)位級。綜合成因素水平 （表12）。

確定試驗(yàn)方案：用正交表L4(23)來完成，得到了試驗(yàn)表（表 13）。

表12 影響核桃殼過濾罐反沖洗效果的因素水平表

因素最好水平：①直接看：反沖洗效果最好的試驗(yàn)組合為A1B2C2；②算一算：比較各列位級和，最好方案為A1B2C2；③“看一看”等于“算一算”；④按照R的大小,把因素的大致主次順序以及選用的位級進(jìn)行排列B2A1C2。

表13 第二次正交試驗(yàn)及試驗(yàn)結(jié)果

這樣通過正交試驗(yàn)確定的最佳組合為：反沖洗強(qiáng)度先3后7、反沖洗時(shí)間35min、反沖洗周期24h和攪拌時(shí)間5min。

實(shí)施效果檢查：通過優(yōu)化過濾罐的反沖洗參數(shù)，二、三次過濾罐反沖洗周期縮短為24h；一次過濾罐反沖洗強(qiáng)度達(dá)到了 7L/（s·m2）以下、攪拌時(shí)間10min以內(nèi)，分目標(biāo)實(shí)現(xiàn)，該對策有效。

實(shí)施四：解決核桃殼過濾罐篩管堵塞

（1）過濾罐放空管線改造成排油管線。小組成員根據(jù)2011年6月開罐檢查情況與容器圖紙進(jìn)行分析研究，決定對原核桃殼過濾罐污水進(jìn)口放空管線改進(jìn)成收油裝置。

改進(jìn)后，可隨時(shí)回收罐頂部污油，降低了污水處理負(fù)荷和處理難度，減輕了核桃殼濾料油浸板結(jié)程度，延長了濾料使用壽命。

（2）確定合理的過濾罐排油時(shí)間與排油周期。小組成員于2011年8月10～13日進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)，初步選定3個(gè)不同的排油時(shí)間，并對濾后水質(zhì)含油量進(jìn)行了跟蹤測試，測試數(shù)據(jù)見表14。

表14 核桃殼過濾罐排油時(shí)間對一次濾后含油影響對比表

從表14中可以看出，排油時(shí)間從15min延長到20min，除油效果變化不大，所以確定每次排油時(shí)間為15min；結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，過濾罐排油時(shí)間選擇在2次反沖洗之間較為合適，因此我們規(guī)定核桃殼過濾罐排油時(shí)間定為每天20:00～21:00。

實(shí)施效果檢查：2011年8月14日，小組成員對核桃殼過濾罐進(jìn)出口壓力進(jìn)行效果檢查 （表15），1#～4#過濾罐進(jìn)出口壓差均小于0.05MPa。同時(shí)對此壓差進(jìn)行了長期跟蹤，壓差均在合理范圍內(nèi)，證明通過上述措施有效的解決了核桃殼過濾罐篩管堵塞現(xiàn)象的發(fā)生，分目標(biāo)實(shí)現(xiàn)，該對策有效。

表15 2011年8月14日核桃殼過濾罐進(jìn)出口壓力對比表

9 效果檢查

9.1 課題目標(biāo)完成情況

通過上述各項(xiàng)含聚污水措施的實(shí)施，杏十聯(lián)合站的深度污水外輸含油量得到很大程度上的改善，外輸含油量由原來的平均12mg/L降低到平均4.4mg/L（水質(zhì)含油量化驗(yàn)數(shù)據(jù)見表16），圓滿地完成了平均外輸含油量≤5mg/L的目標(biāo)。

表16 2011年措施實(shí)施后的效果檢查期間水質(zhì)含油量化驗(yàn)數(shù)據(jù)表

9.2 直接經(jīng)濟(jì)效益

本成果在效果檢查階段取得直接經(jīng)濟(jì)效益如下：

（1）節(jié)約清洗劑（5 833 元/t）費(fèi)用：每座 1.17 萬元，共有20個(gè)過濾罐，即可節(jié)約1.17×20=23.4（萬元）。

（2）及時(shí)回收污油進(jìn)脫水系統(tǒng)，共計(jì)收油315 t，按原油純經(jīng)濟(jì)利潤0.24萬元/t計(jì)算，可創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益0.24×315=75.6（萬元）。

（3）可實(shí)現(xiàn)核桃殼過濾罐頂部收油，降低了污水處理負(fù)荷和處理難度，減輕了核桃殼過濾罐濾料的油浸板結(jié)程度，延長了濾料使用壽命1～2年。每座核桃殼過濾罐所需濾料7t，濾料0.35萬元/t，即節(jié)約材料費(fèi)用2.45萬元，另外節(jié)約人工費(fèi)、車輛費(fèi)0.25萬元，共有4座核桃殼過濾罐，即可獲總經(jīng)濟(jì)效益（2.45+0.25）×4=10.8（萬元）。

綜上所述，在效果檢查階段，合計(jì)創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益23.4+75.6+10.8=109.8（萬元）。

9.3 社會效益

有效地保證了含聚污水的出水含油量合格，有效地降低了員工的勞動(dòng)強(qiáng)度，提升了崗位的生產(chǎn)管理水平，同時(shí)為現(xiàn)有水驅(qū)污水處理裝置怎樣進(jìn)行改造優(yōu)化以適應(yīng)含聚污水處理進(jìn)行了有意義的探索和嘗試。

10 鞏固措施

為了鞏固小組活動(dòng)取得的成果，制定了以下鞏固措施。

小組成員編制了《污油回收操作辦法》、《沉降罐操作辦法》、《含油污水過濾器操作辦法》，要求員工按照辦法進(jìn)行檢查操作。

小組成員完善了 《第三油礦聯(lián)合站污水處理雙節(jié)點(diǎn)管理辦法》中的4.6.2條“杏十聯(lián)合站進(jìn)行含聚污水處理，反沖洗參數(shù)調(diào)整為：核桃殼過濾罐每24h反沖洗一次，反沖洗強(qiáng)度先3后7、反沖洗時(shí)間35min、反沖洗周期24h，攪拌機(jī)攪拌時(shí)間為5min。二次、三次過濾罐每24h反沖洗一次，每次反沖洗15min。”和4.6.3條“杏十聯(lián)合站定期對核桃殼過濾罐頂部進(jìn)行排污：排污時(shí)進(jìn)行正常過濾，將要排污的過濾罐室內(nèi)的排污閥打開，隨時(shí)控制，每次排油15min；結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，過濾罐排油時(shí)間選擇在該罐二次反沖洗之間。

成果跟蹤：該成果應(yīng)用后，2012年1～5月，杏十聯(lián)深度污水處理站外輸含油量平均為4.5mg/L，沒有超標(biāo)現(xiàn)象。

11 總結(jié)和下一步打算

通過本輪PDCA循環(huán)，小組的成果達(dá)到并超過了預(yù)期制定的目標(biāo)。通過活動(dòng)，小組成員的團(tuán)隊(duì)意識、個(gè)人能力、質(zhì)量意識及QC知識等方面都有了很大的提高，小組成員能夠正確地運(yùn)用QC方法進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，有效地解決了生產(chǎn)管理中的質(zhì)量問題，為崗位安全生產(chǎn)提供了有力的保障。

杏六區(qū)東部Ⅰ塊注入黏度部分單井平均注入黏度只有 28.8mPa·s， 遠(yuǎn)未達(dá)到 62.5mPa·s的要求，影響了注入質(zhì)量。所以，小組的下一個(gè)活動(dòng)課題為：提高三元復(fù)合驅(qū)注入井注入液黏度。

尉立崗

2012-09-20▌