大慶油田采油一廠

薩中開發(fā)區(qū)含油污水處理系統(tǒng)適應(yīng)性分析及優(yōu)化思路

張忠慧

大慶油田采油一廠

隨著聚合物驅(qū)油技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用以及三元復(fù)合驅(qū)工業(yè)化推廣，油田采出水水質(zhì)含聚量逐漸升高，水驅(qū)與聚驅(qū)污水站來水水質(zhì)處理難度加大，導(dǎo)致地面采出水處理系統(tǒng)出現(xiàn)了不同程度的不適應(yīng)性。為了滿足開發(fā)注水水質(zhì)要求，更好地適應(yīng)油田開發(fā)形式，以油田公司規(guī)定的污水站設(shè)計參數(shù)為依據(jù)，結(jié)合目前各污水系統(tǒng)處理工藝實際運行情況，對設(shè)計參數(shù)進行適當調(diào)整，重新校核已建污水系統(tǒng)處理能力，并進行系統(tǒng)能力分析。根據(jù)分析結(jié)果，提出“優(yōu)先調(diào)整原水管網(wǎng)，實現(xiàn)水驅(qū)、聚驅(qū)污水站能力互用；其次新增污水站處理能力，完善濾后水管網(wǎng)，實現(xiàn)礦區(qū)之間污水站能力互補”的優(yōu)化調(diào)整改造思路，為今后污水處理系統(tǒng)平穩(wěn)高效運行，完成油田公司下達的生產(chǎn)經(jīng)營指標提供保障。

污水系統(tǒng)；能力校核；優(yōu)化調(diào)整；工藝；負荷

隨著聚合物驅(qū)油技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用以及三元復(fù)合驅(qū)工業(yè)化推廣，油田采出水水質(zhì)成分日趨復(fù)雜、處理難度加大。由于薩中開發(fā)區(qū)水驅(qū)污水站來液受上游水、聚驅(qū)原油處理工藝（即水、聚驅(qū)油井脫水站二段水驅(qū)、聚驅(qū)不分的處理工藝）的影響，以及聚驅(qū)污水站處理后濾后水回注高滲透層，而采油一廠一次加密井網(wǎng)與二次加密井網(wǎng)注水層系相同，注入水質(zhì)不同等，使得目前水驅(qū)高滲透層采出水全面見聚，且來水含油、含聚濃度呈逐年上升趨勢。聚驅(qū)污水站來液受高濃度驅(qū)影響，含聚濃度上升，處理難度加大，工藝出現(xiàn)不適應(yīng)性。

為適應(yīng)污水站來水水質(zhì)變化，參照油田公司規(guī)定的污水站設(shè)計參數(shù)，結(jié)合目前各污水系統(tǒng)處理工藝實際運行情況，對已建污水系統(tǒng)處理能力重新進行校核，并根據(jù)未來三年開發(fā)水量預(yù)測值，提出優(yōu)化調(diào)整改造思路，對于保證今后污水站處理水質(zhì)達標率、確保油田開發(fā)效果具有一定的意義。

1 污水系統(tǒng)現(xiàn)狀

截至2012年底，薩中開發(fā)區(qū)污水系統(tǒng)建成各類污水站52座，其中普通含油污水站17座，深度污水站23座，聚合物含油污水站10座，三元污水試驗站1座，地面污水處理站1座。按照原設(shè)計規(guī)模統(tǒng)計，污水總處理能力72.4×104m3/d，負荷率80.43%，深度水處理能力為48.1×104m3/d，負荷率69.11%。各系統(tǒng)基本狀況見表1。

污水處理系統(tǒng)面臨的形勢主要包括：①水質(zhì)日趨復(fù)雜，污水系統(tǒng)處理能力下降；②深度水需求量增大，污水系統(tǒng)面臨深度水水源不足問題；③污水

表1 污水站現(xiàn)狀

2 系統(tǒng)能力核實及適應(yīng)性分析

2.1 已建污水站能力核實

采油一廠有水驅(qū)污水處理站10座，其中采用兩級重力沉降+一級壓力核桃殼過濾工藝4座，采用一級氣浮選+一級壓力核桃殼過濾工藝6座。

（1）兩級沉降+一級核桃殼過濾工藝能力核算。水驅(qū)污水處理站采用核桃殼過濾工藝，聚驅(qū)污水站采用石英砂過濾工藝，單純以聚驅(qū)污水站設(shè)計參數(shù)核定水驅(qū)污水站不合理。為確定核桃殼過濾罐處理含聚污水合理濾速，開展了現(xiàn)場核桃殼處理含聚污水濾速優(yōu)選試驗。該試驗根據(jù)來水量情況，按濾速12、10、8、6m/h，通過調(diào)整過濾罐開關(guān)數(shù)量來評價處理后水質(zhì)情況。試驗地點選擇在新北某污水站。從監(jiān)測數(shù)據(jù)可以看出，當濾速調(diào)至12m/h時，出水水質(zhì)含油量、懸浮物含量均超出“雙20”水質(zhì)標準。借鑒南區(qū)污水站老區(qū)改造中設(shè)計核桃殼濾罐處理含聚污水（濾速為12m/h），結(jié)合現(xiàn)場試驗情況，將核桃殼濾速定為10m/h。因此，采油一廠水驅(qū)污水處理站的兩級沉降+一級核桃殼過濾工藝設(shè)計參數(shù)應(yīng)由自然沉降4h、混凝沉降2h、濾速16m/h，調(diào)整為自然沉降8h、混凝沉降4h、核桃殼濾速10m/h。重新校核后，兩級沉降+一級過濾工藝水驅(qū)污水站處理能力由12×104m3/d降至8.6× 104m3/d，與原設(shè)計能力相比減少3.4×104m3/d。

（2）氣浮選+一級核桃殼過濾工藝能力核算。為了解決含油污水見聚后重力式污水除油工藝不適應(yīng)油田生產(chǎn)的實際情況，從1999年開始到2002年底，共在6座水驅(qū)含油污水處理站、1座普深合一污水處理站推廣應(yīng)用氣浮選除油工藝。從目前實際運行情況看，負荷率低于80%的污水站3座，其中北1—3污由于過濾罐改造原因，導(dǎo)致水質(zhì)不合格，其余均在“雙20”指標范圍內(nèi)。因此根據(jù)實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)，氣浮選除油工藝處理含聚污水其單臺設(shè)備處理能力應(yīng)由1×104m3/d降至0.8×104m3/d。一廠水驅(qū)污水處理站氣浮選+一級核桃殼過濾工藝設(shè)計參數(shù)，應(yīng)由單臺浮選設(shè)備處理能力1×104m3/d、核桃殼率罐濾速16m/h，調(diào)整為單臺浮選設(shè)備處理能力0.8×104m3/d、核桃殼率罐濾速10m/h。重新校核后，氣浮選+一級核桃殼過濾工藝水驅(qū)污水站處理能力由19×104m3/d降至11.6×104m3/d，與原設(shè)計能力相比減少7.4×104m3/d。

（3）聚驅(qū)污水處理站。采油一廠有聚驅(qū)污水處理站10座，其中采用兩級沉降+一級石英砂過濾工藝8座，采用一級氣浮沉降+一級石英砂過濾工藝2座。按照油田公司規(guī)定的聚驅(qū)污水處理站設(shè)計標準，即兩級沉降+一級核桃殼過濾工藝自然沉降時間8h、混凝沉降時間4h、濾速8m/h計算，8座污水站校核后能力為25×104m3/d，與原設(shè)計相比能力增加1×104m3/d。但在實際運行中，部分污水站存在沉降段實際處理能力低于設(shè)計能力的現(xiàn)象。分析原因認為：一是采油一廠聚驅(qū)污水黏度增大，影響水在管路中的流動性；二是實際施工過程中存在施工偏差問題，沉降罐內(nèi)部管件高差不足，導(dǎo)致沉降罐來水流量大時出現(xiàn)溢流。結(jié)合實際運行情況及核算能力，確定聚驅(qū)污水沉降罐最終核定能力為22.8×104m3/d，如表2所示。

（4）深度污水處理站。采油一廠有深度污水處理站10座，均采用兩級壓力過濾工藝流程。2000年前建設(shè)深度水污水站設(shè)計濾速較高，一級濾速12、14、15m/h，二級濾速8m/h，按照油田公司規(guī)定的深度污水處理站設(shè)計標準，即兩級壓力過濾，一級濾速10m/h、二級濾速8m/h計算，10座污水站校核后能力為28×104m3/d，與原設(shè)計相比核減2.6×104m3/d。

（5）普深合一污水站。普深合一污水處理站7座，采用工藝及各級過濾濾料都不盡相同。結(jié)合油田公司普深合一站設(shè)計參數(shù)，確定不同工藝下各段污水設(shè)計參數(shù)。按照設(shè)計參數(shù)校核已建7座普深合一污水站校核后能力為16×104m3/d，與原設(shè)計能力相比減少1.3×104m3/d。

按照上述核算結(jié)果，薩中開發(fā)驅(qū)污水處理能力為：水驅(qū)污水站36.2×104m3/d，聚驅(qū)污水站22.8× 104m3/d，深度污水站44×104m3/d。與原設(shè)計能力相比水驅(qū)污水站降低11.3×104m3/d，聚驅(qū)污水站降低1.2×104m3/d，深度污水站降低4.1×104m3/d。

2.2 污水處理系統(tǒng)適應(yīng)性分析

根據(jù)開發(fā)部門提供的產(chǎn)水量預(yù)測，采用校核后的污水站能力，分析未來三年污水各系統(tǒng)處理負荷率情況，結(jié)果見表3。

表2 聚驅(qū)污水處理站能力核定

從表3可以看出，水驅(qū)、聚驅(qū)污水站負荷率均在90%以上，且從2016年起水驅(qū)、聚驅(qū)污水站超負荷運行，達到101.10%。三元驅(qū)污水處理站最大負荷率為86.36%，設(shè)計能力能夠滿足三元污水處理需求。深度水配注最大量為43.90×104m3/d，目前已建深度污水處理規(guī)模為44×104m3/d，2014年東區(qū)新建中416深度污水處理站1座，設(shè)計規(guī)模4×104m3/d，屆時深度水處理總規(guī)模為48×104m3/d。深度水處理站負荷率未來三年將保持在84.27%～91.46%之間，深度水污水處理站設(shè)計能力較為合理。值得一提的是表3中數(shù)據(jù)是按照一次加密、高臺子老井注入“雙20”指標水質(zhì)進行預(yù)測的，若根據(jù)地質(zhì)要求，按照“雙5”注入水質(zhì)，深度水處理站超負荷運行，能力明顯不足。

表3 污水系統(tǒng)負荷率預(yù)測

從分礦負荷情況看，存在局部地區(qū)系統(tǒng)能力分布不均現(xiàn)象，一礦、二礦、六礦、七礦負荷率達到100%以上，三礦、四礦、五礦負荷率較為合理。由于在中區(qū)東部產(chǎn)能建設(shè)中，已經(jīng)考慮將聚中609放水站放水進入四礦聚415污水站處理，六礦地區(qū)負荷率將降至82.5%，在合理范圍之內(nèi)。因此，一礦、二礦、七礦負荷率高，處理能力不足，需完善調(diào)水管網(wǎng)，合理分配系統(tǒng)能力，最大限度地應(yīng)用剩余能力，以平衡礦區(qū)間系統(tǒng)負荷。

3 優(yōu)化調(diào)整改造思路

根據(jù)污水處理系統(tǒng)適應(yīng)性分析，提出“優(yōu)先調(diào)整原水管網(wǎng)，實現(xiàn)水驅(qū)、聚驅(qū)污水站能力互用；其次新增污水站處理能力，完善濾后水管網(wǎng)，實現(xiàn)礦區(qū)之間污水站能力互補”的調(diào)整改造思路。

（1）針對目前水驅(qū)、聚驅(qū)原水來水水質(zhì)相當?shù)那闆r，考慮調(diào)整轉(zhuǎn)油放水站與污水站之間的系統(tǒng)關(guān)系，對于放水站放水去向單一的站，增建放水站至其他污水站的原水管線，通過對原水管網(wǎng)的調(diào)整，增加原水調(diào)水靈活性，實現(xiàn)水驅(qū)、聚驅(qū)污水站能力互用，在充分利用污水站剩余能力的同時，也便于應(yīng)對停產(chǎn)改造所帶來的污水調(diào)水困難的問題。

（2）校核后，水驅(qū)、聚驅(qū)污水站綜合處理符合率在94%以上，在實際運行中，存在污水站改造產(chǎn)水量波動，水驅(qū)、聚驅(qū)采出液逐漸見三元液等不確定因素，按照80%合理負荷率考慮，采油一廠普遍水處理站能力欠缺在16×104m3/d。根據(jù)各區(qū)塊之間的負荷情況，一方面利用已建的調(diào)水管網(wǎng)，將符合率較高地區(qū)的多余采出水調(diào)至負荷率較低的地區(qū)，處理后的濾后水再通過濾后水管網(wǎng)回輸至該區(qū)塊。另一方面根據(jù)分區(qū)塊污水站處理負荷情況，新建污水站選擇建在一礦、二礦、七礦。其中一礦地區(qū)建設(shè)規(guī)模為2.5×104m3/d，二礦地區(qū)建設(shè)規(guī)模為8.5×104m3/d，七礦地區(qū)建設(shè)規(guī)模為2×104m3/d。新增能力后，各礦負荷均衡，運行平穩(wěn)。

（3）完善上、下游處理工藝。針對上游放水站、脫水站工藝僅建設(shè)1個污水沉降罐，不能定期清淤，難以保證污水站來水指標的情況，在上游放水站、脫水站增加污水沉降罐，減輕下游污水站處理壓力。對于高濃度聚驅(qū)區(qū)塊，沉降罐內(nèi)應(yīng)用氣浮改造技術(shù)，提高沉降罐沉降效率，使得油水分離效果更好。

4 結(jié)論

（1）針對污水站來水水質(zhì)越來越差現(xiàn)象，跟蹤已建站來水水質(zhì)變化情況，摸索各段處理工藝合理運行參數(shù)，并適時進行調(diào)整改造，以保證今后污水站處理水質(zhì)達標率，確保油田開發(fā)效果。

（2）薩中開發(fā)區(qū)水驅(qū)、普通聚驅(qū)污水站來液水質(zhì)含聚濃度及黏度相近，可以考慮通過調(diào)整轉(zhuǎn)油放水站與污水站之間的原水管網(wǎng)，實現(xiàn)水驅(qū)、普通聚驅(qū)污水站能力互用，在充分利用污水站剩余能力的同時，也便于應(yīng)對停產(chǎn)改造所帶來的污水調(diào)水困難的問題。

（3）在產(chǎn)能建設(shè)、老區(qū)改造項目中，充分考慮污水站原水水質(zhì)變化情況，逐步提高水驅(qū)污水站處理能力，解決礦區(qū)污水站負荷不均問題。

（欄目主持張秀麗）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.6.012