吳向陽，張群橋，高江江，楊永釗，易愛文

(延長油田股份有限公司杏子川采油廠，陜西安塞717400)

隨著油田開發(fā)期限的延長，整裝大油田發(fā)現(xiàn)的越來越少，而邊遠(yuǎn)小塊油田的發(fā)現(xiàn)越來越多。根據(jù)杏子川油田所屬特殊地理環(huán)境，大型注水站建設(shè)受條件限制，于是急需裝置的體積小、占地面積少、建設(shè)周期短、運(yùn)行費(fèi)用低、對(duì)環(huán)境無污染、對(duì)人體無傷害，處理后水質(zhì)合格穩(wěn)定，最適合油田產(chǎn)出水就地處理達(dá)標(biāo)回注選用的微型智能注水站。

當(dāng)前，國內(nèi)外主要采用多次過濾和化學(xué)處理相結(jié)合。分離設(shè)備主要采用重力過濾和壓力過濾，設(shè)備中采用核桃殼和纖維球填料。由于作業(yè)廢水中含有大量油、機(jī)雜、化學(xué)物質(zhì)等組成的復(fù)雜懸浮物，這種原理的污水處理設(shè)備在運(yùn)行過程中，過濾器濾料很快就會(huì)被堵塞，反沖洗十分困難，導(dǎo)致處理能力下降快，經(jīng)常出現(xiàn)設(shè)備在現(xiàn)場使用一段時(shí)間后就不能再使用的現(xiàn)象。因此，在現(xiàn)存油田污水處理方法進(jìn)一步創(chuàng)新、完善和組合的基礎(chǔ)上，研究開發(fā)破乳性能好、藥劑用量少、處理時(shí)間短、運(yùn)行成本低、易操作、污水深度處理效率高、無二次污染的移動(dòng)式污水處理方法和設(shè)備，是國內(nèi)急需解決的技術(shù)難題。

1 撬裝注水設(shè)備工藝

1.1 工作原理

該裝置依據(jù)溶氣增氧抑殺厭氧菌、溶氣氣浮和離心力除油、微渦旋除污降濁、多介質(zhì)過濾凈化和電極化除防垢殺菌緩蝕原理設(shè)計(jì)，是一種利用氣、電+過濾處理的物理法油田水處理工藝，可替代現(xiàn)用的化學(xué)法水處理工藝，其裝置的工作原理如圖1所示。

圖1 現(xiàn)場工作流程圖

該流程為物理法水處理工藝流程，在此流程中應(yīng)用了兩項(xiàng)新技術(shù)，一是選用連續(xù)流含油污水處理裝置取代常規(guī)的多級(jí)除油設(shè)備，二是選用多功能一體化油田水處理器取代常規(guī)多級(jí)過濾裝置和加藥系統(tǒng)。

1.2 裝置的技術(shù)原理及功能

1.2.1 連續(xù)流含油污水處理裝置的工作原理

該裝置根據(jù)混凝動(dòng)力學(xué)、微渦旋及氣浮原理設(shè)計(jì)。污水經(jīng)提升溶氣后進(jìn)入過濾罐渦流器中進(jìn)行向心氣浮除油和混凝，除油后的污水進(jìn)填料迷宮中進(jìn)行微渦旋除污降濁;降濁后的污水在環(huán)形空間中進(jìn)行重力沉降分離除渣，除渣后的水進(jìn)顆粒濾料粗過濾，粗濾后水再進(jìn)行濾芯的精過濾;分離出的污油從分離罐上部收油管排出，機(jī)雜從分離罐下部的排污管排出，濾后水從出水管排出，從而完成連續(xù)流過濾處理。

納污顆粒狀濾料在分離罐壓力作用下連續(xù)不斷地排入濾料再生罐中，經(jīng)渦流搓洗后臟污由濾料再生罐的排污管排出，洗后濾料再由濾料循環(huán)泵打回分離罐中完成顆粒狀濾料的連續(xù)再生。

濾芯上的積污采用氣吹的方法再生，即壓縮氣體通過進(jìn)氣管進(jìn)入分離罐內(nèi)將濾芯表面污染物吹入顆粒濾料中隨濾料的循環(huán)排出，完成整個(gè)污水連續(xù)流處理和過濾介質(zhì)連續(xù)再生。

通過變更過濾介質(zhì)，該裝置既可作油、泥、水分離的預(yù)處理設(shè)備使用，也可作為連續(xù)流精細(xì)過濾裝置使用，同時(shí)也大大簡化了污水處理流程。

1.2.2 多功能一體化油田水處理器的工作原理

(1)裝置的向心氣浮原理及功能

溶氣水進(jìn)入罐內(nèi)的渦流構(gòu)件中產(chǎn)生渦流旋轉(zhuǎn)，通過渦流旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力將油氣向內(nèi)圓運(yùn)移，油氣在內(nèi)圓聚集后上浮罐頂從上排污口排出;水和懸浮的固體在離心力的作用下向外圓運(yùn)移，固體顆粒在運(yùn)移過程中產(chǎn)生混凝，將小顆粒混凝成大顆粒，片狀顆粒形成球狀顆粒。此工藝可將浮油和分散油去除。

(2)裝置的除油填料原理及功能

依靠除油填料的強(qiáng)極性和產(chǎn)生的微渦旋的雙重作用，將乳化油珠及水中微細(xì)顆粒吸附，然后聚集成大顆粒，此工藝可將90%以上乳化油珠和2μm以下的顆粒聚結(jié)成大顆粒、大油珠。

(3)裝置的精細(xì)過濾原理及功能

精細(xì)過濾采用雙級(jí)過濾，首先通過親油的果殼將除油填料中生成的大顆粒和大油珠吸附截留，親油的果殼吸附截留不住的顆粒再進(jìn)行金屬膜的過濾截留，此工藝可將油和懸浮物降至1 mg/L以下。

(4)裝置的電極化防垢原理及功能

凈化后的水在經(jīng)過高壓靜電場時(shí)，進(jìn)行高壓電場極化處理將水中溶解的粒子表面電荷增強(qiáng)，使其變成帶有超級(jí)電荷的粒子。這些帶有相同電荷的粒子像兩個(gè)相同的磁極一樣相互排斥，這種排斥力消除了粒子相互聚集從溶液中析出沉淀的能力，由此結(jié)垢不再形成，功能表現(xiàn)為裝置出口至注水井口的鈣鎂離子總數(shù)不變或微降。

圖2 電極化防垢圖

(6)裝置電極殺菌原理及功能

O2－、H2O2、·OH這些活性氧都是強(qiáng)氧化劑，可以破壞生物細(xì)胞離子通道，改變了細(xì)菌生存的生物場，影響其新陳代謝，抑制水中微生物的生長和繁殖，防止細(xì)菌結(jié)膜后對(duì)管道、容器壁的腐蝕。

(7)裝置緩蝕原理及功能

① 水經(jīng)高壓靜電場處理后，水中產(chǎn)生了O2－、H2O2、·OH等活性氧，故對(duì)無垢系統(tǒng)中的金屬表面產(chǎn)生鈍化保護(hù)層。

②·O2－、H2O2、·OH等活性氧物質(zhì)可以殺除水系統(tǒng)中的細(xì)菌，降低細(xì)菌腐蝕;

③電極向水體釋放電子起到了陰極保護(hù)作用;

④O2除硫過程中生成強(qiáng)堿和OH－提高pH值，可降低水的腐蝕性;

⑤在電極的作用下:O2+2H2O+4e→4OH－

(8)裝置的增注原理及功能

水體經(jīng)過電極化處理會(huì)后改變水體分子構(gòu)成，可使多分子結(jié)構(gòu)水體變成少個(gè)分子結(jié)構(gòu)水體，少個(gè)的水體分子結(jié)構(gòu)組成的水體具有體積小，穿透能力強(qiáng)，對(duì)油田注水有增注降壓作用，功能表現(xiàn)為注水井無需進(jìn)行增注措施。

(5)裝置的電極化除垢原理及功能

帶電粒子隨水流經(jīng)過固有的垢時(shí)，水中超級(jí)帶電粒子將其電荷轉(zhuǎn)移到垢層表面粒子，使垢層表面粒子也帶有相同的電荷，從而使垢層表面粒子相互排斥，從固有的垢層脫離，重新回到溶液中，隨著水流流走，由此設(shè)備和管網(wǎng)上的垢被去除，功能表現(xiàn)為裝置出口至注水井口的鈣鎂離子總數(shù)微量上升(老油區(qū)注水井)。

圖3 電極化除垢圖

2 應(yīng)用效果分析

目前該流程在杏子川油田郝417、郝868等站應(yīng)用測試效果良好，達(dá)到注入水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。見表1、表2。

表1 杏子川采油廠郝417撬裝注水站水質(zhì)化驗(yàn)報(bào)告

表2 杏子川采油廠郝868撬裝注水站水質(zhì)化驗(yàn)報(bào)告

3 結(jié)語

通過對(duì)撬裝注水設(shè)備的應(yīng)用研究，杏子川采油廠多座站選用一體撬裝注水設(shè)備應(yīng)用效果明顯，各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)均達(dá)到注入標(biāo)準(zhǔn)，并取得了較好的注水開發(fā)效果，逐步從規(guī)模注水向精細(xì)注水轉(zhuǎn)變。