許婧（大慶油田有限責(zé)任公司第二采油廠規(guī)劃設(shè)計(jì)研究所）

洗井與干線沖洗水處理技術(shù)

許婧（大慶油田有限責(zé)任公司第二采油廠規(guī)劃設(shè)計(jì)研究所）

隨著全球范圍水資源短缺的加劇，以及人們對(duì)環(huán)境污染認(rèn)識(shí)的加深，油田污水治理越來越受到重視。油田污水若處理不善，不僅對(duì)大氣、土壤環(huán)境造成污染，而且還會(huì)造成油田油、水資源的浪費(fèi)。因此，如何將油田污水全部回收，實(shí)現(xiàn)零排放零污染，成為油田發(fā)展研究的重要課題。從目前條件看，采用大放量放空沖洗的方式仍然是控制注水系統(tǒng)二次污染最為簡(jiǎn)單和有效的途徑。對(duì)注水井洗井和干線沖洗廢水預(yù)處理進(jìn)行規(guī)劃，可降低一次性投入，對(duì)減少水質(zhì)二次污染、滿足開發(fā)要求具有重要意義。

油田污水水處理洗井水回收

近年來，隨著含油污水處理系統(tǒng)工藝技術(shù)的不斷完善，上游污水站含油污水水質(zhì)達(dá)標(biāo)率得到提升。但是，水系統(tǒng)下游的注水管網(wǎng)、井筒所輸送介質(zhì)中的各種油、污泥等雜質(zhì)會(huì)不斷沉積在管道內(nèi)壁，逐漸形成緊貼管道內(nèi)壁的垢層。系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)，垢層相對(duì)穩(wěn)定；當(dāng)外層松軟的垢層厚度達(dá)到極限值、受外力震動(dòng)干擾或瞬時(shí)流速變化較大時(shí)，大量的垢層剝離下來，導(dǎo)致水質(zhì)二次污染，制約著注水井井口水質(zhì)的達(dá)標(biāo)。同時(shí)，垢層的存在也影響管內(nèi)有效容積，表面摩阻系數(shù)增加，導(dǎo)致流量下降、壓力損耗增大，注水成本上升。

1　現(xiàn)狀

目前主要依據(jù)注水干線的布局，充分利用現(xiàn)有條件及設(shè)施，多元化地開展注水干線沖洗工作。

由于沒有專業(yè)施工隊(duì)伍，油田作業(yè)人員克服臨時(shí)管線鋪設(shè)距離長(zhǎng)、勞動(dòng)強(qiáng)度大、人員短缺等困難，利用現(xiàn)有設(shè)施，進(jìn)行干線沖洗水收集。主要采取以下三種污水收集方式：

1）注水干線分布相對(duì)集中、周邊有回收站點(diǎn)的，采用鋪設(shè)固定回收管網(wǎng)方式，同步解決多條干線沖洗水的收集問題。

2）注水干線分布零散、周邊有回收站點(diǎn)的，采用鋪設(shè)臨時(shí)管線的方式收集污水。

3）地點(diǎn)偏遠(yuǎn)、周邊沒有可利用設(shè)施的，采用挖建臨時(shí)緩沖池、罐車回收的方式，進(jìn)行污水收集。

充分利用注水干線周邊集輸及污水系統(tǒng)站外已建的排污池、排泥池，以及干線沖洗試驗(yàn)的臨時(shí)緩沖池進(jìn)行緩沖，經(jīng)加藥靜沉簡(jiǎn)單預(yù)處理，再回收至系統(tǒng)。

2　存在的問題

2.1回收管線管徑小、距離長(zhǎng)

目前污水收集管線多采用2.5in（1in=25.4mm）或3in油管，由于管徑小、距離長(zhǎng)，導(dǎo)致回壓高、排量低，沖洗質(zhì)量受到影響。因此，提高干線沖洗質(zhì)量，必須鋪設(shè)大管徑回收管線，以降低回壓，提高流速，確保沖洗排量。

某注水干線沖洗初期，從井口連接1根2.5in油管作為回收管線，沖洗排量?jī)H為50m3/h，流速0.88m/s，支線回壓達(dá)到10MPa，沖洗僅50min，沖洗水量約45m3，出口水質(zhì)便與上游水質(zhì)一致?？紤]到管線長(zhǎng)期未沖洗，不應(yīng)僅沖出如此少量淤積物，為此在干線直接開口鋪設(shè)復(fù)線，進(jìn)行二次沖洗。沖洗排量達(dá)到140m3/h，流速2.46m/s，回壓降至2MPa，沖出大量雜質(zhì)。沖洗2h后，沖洗污水由濃黑逐漸變淡，3h后上下游水質(zhì)趨于一致，沖洗水量約420m3，取得了較好的沖洗效果。

2.2沖洗污水排放緩沖點(diǎn)不完善

由于油田地面建設(shè)的各類站均處于開發(fā)區(qū)塊的中部，距注水井排末端較遠(yuǎn)，若全部結(jié)合各類站緩沖，回收管線鋪設(shè)距離過長(zhǎng)，不便管理。

注水管網(wǎng)多呈行列布局，注水干線末端分布在東西兩側(cè)端部，而中轉(zhuǎn)站、污水站等基本位于開發(fā)區(qū)塊的中部，導(dǎo)致臨時(shí)或固定管線鋪設(shè)距離過長(zhǎng)，鋪設(shè)工作量大，管理困難，存在安全隱患。

目前某廠注水干線沖洗利用的10座緩沖池中3座容積超過1000m3，其余7座容積為400～700m3不等，不能滿足注水干線大排量連續(xù)沖洗要求。

部分緩沖池不是防滲環(huán)保池，不符合環(huán)保要求。緩沖池建設(shè)時(shí)間較早，池底采用磚混結(jié)構(gòu)，存在環(huán)境污染隱患，只能臨時(shí)應(yīng)急，不宜長(zhǎng)期使用。

若采用罐車直接回收的方式，排量低時(shí)，沖洗效果不理想，加大排量又對(duì)罐車產(chǎn)生沖擊，存在安全隱患，而且該方式罐車用量較大，無法滿足沖洗要求。

2.3沖洗污水預(yù)處理能力不足

干線沖洗水初期水質(zhì)極差，含油量、懸浮固體含量最高達(dá)到10000mg/L、2000mg/L，經(jīng)緩沖池靜沉處理，含油量、懸浮固體含量仍然高達(dá)2200 mg/L、950mg/L。若直接進(jìn)入污水處理系統(tǒng)，將嚴(yán)重污染污水站；若直接進(jìn)入中轉(zhuǎn)站，短時(shí)間不會(huì)出現(xiàn)問題，但大量雜質(zhì)進(jìn)入集輸系統(tǒng)，將出現(xiàn)惡性循環(huán)，因此，干線沖洗水必須進(jìn)行預(yù)處理再回收。

目前注水干線沖洗污水預(yù)處理主要有兩種方式。加藥靜沉方式分離效果不理想，水質(zhì)難以控制，對(duì)系統(tǒng)沖擊較大，而且靜沉分離需要時(shí)間長(zhǎng)，影響沖洗效率；磁分離污水處理裝置雖然處理效果較好，但數(shù)量太少，尚不能滿足目前注水干線沖洗水的處理需求。

2.4注水井吐水問題嚴(yán)重

由于注水泵倒泵、故障停電、注水干線穿孔等因素導(dǎo)致管網(wǎng)壓力下降，一般下降1MPa，最大達(dá)到2～3MPa，在油田生產(chǎn)中極為普遍。但這對(duì)于油層發(fā)育差，注入壓力與干線壓力持平，注水量極低、吸水極差的注水井，不僅是停注而是吐水，導(dǎo)致井底大量污染物進(jìn)入注水管網(wǎng)，嚴(yán)重影響二次污染治理工作。這種吸水差的注水井在油田大量存在，尤其是隨著二、三次加密井網(wǎng)等低滲透油層的開發(fā)，這一問題更加突出，應(yīng)盡早考慮。

3　規(guī)劃

結(jié)合具體情況，本著“操作簡(jiǎn)便，效果可控，安全可靠，低成本運(yùn)營(yíng)”的原則，按照以“大排量沖洗為主，氣脈沖等技術(shù)為輔，分散沖洗，獨(dú)立回收”的總體思路，制定如下規(guī)劃。

3.1沖洗模式

根據(jù)注水管網(wǎng)行列布局特點(diǎn)，劃定獨(dú)立小區(qū)域，南北距離最遠(yuǎn)僅為3km。在每個(gè)區(qū)域內(nèi)沿注水干線末端南北縱向鋪設(shè)Φ219×16固定回收管線，并建1座大排量防滲緩沖池。每個(gè)區(qū)域內(nèi)，在注水井排末端臨近回收管線的注水井處，就近以便于操作的卡箍接頭連接，使用油管及高壓軟連接將沖洗水輸送至該緩沖池，經(jīng)加藥靜沉處理或磁分離處理回收，就近或進(jìn)集輸系統(tǒng)，或進(jìn)污水系統(tǒng)，或增壓直接回注。

3.2防滲緩沖池和沖洗水回收管線的設(shè)計(jì)建議

為降低投資，提高使用效率，方便生產(chǎn)操作，對(duì)新建的防滲緩沖池的結(jié)構(gòu)、沖洗水回收管線及輔助設(shè)施提出如下建議。

1）防滲緩沖池的設(shè)計(jì)建議：

◇為方便污水泊卸，池頂距地面高度應(yīng)控制在0.5m以內(nèi)；

◇為發(fā)揮池子沉降作用，卸水口與取水口應(yīng)對(duì)角布局；

◇為減緩水力沖擊，卸水口應(yīng)優(yōu)化結(jié)構(gòu)，依托防滲緩沖池邊角增設(shè)2m×2m小池子，內(nèi)置毛石，并在小池子的兩面?zhèn)葔εc池底結(jié)合處開多個(gè)Φ300mm出水孔；

◇為提高池子污泥、污油的分離效率，取水口同樣依托防滲緩沖池邊角增設(shè)3m×3m小池子，并在小池子的兩面?zhèn)葔ι?，距與池底高0.5m處開多個(gè)Φ300mm進(jìn)水孔；

◇為便于入冬前清除池內(nèi)積水，防滲緩沖池及取水口的小池子內(nèi)設(shè)0.5m×0.5m小集水坑，并做好坡降，便于淺水泵抽吸；

◇為防止車輛對(duì)池子的破壞，建議在遠(yuǎn)離池子5m、6m處增設(shè)泄水管線；

◇池子護(hù)欄應(yīng)選用防盜材質(zhì)；

◇應(yīng)設(shè)車輛泊卸場(chǎng)地及通行道路，建議采用砂石路面。

2）回收管線的設(shè)計(jì)建議：

◇為便于入冬前清除管線內(nèi)的積水，管線應(yīng)做好坡降；

◇為保障沖洗質(zhì)量，應(yīng)合理優(yōu)化管徑，流速應(yīng)大于2.5m/s。

4　認(rèn)識(shí)與攻關(guān)方向

1）通過近兩年的干線沖洗可以看出，由于注水管網(wǎng)長(zhǎng)期運(yùn)行，污油和懸浮物沉積，以及管線腐蝕結(jié)垢，導(dǎo)致管線內(nèi)壁附著大量污油、污泥和垢質(zhì)等物質(zhì)；若不進(jìn)行沖洗，注水干線水流變化，沉積物受到擾動(dòng)，這些雜質(zhì)將出現(xiàn)大量脫落，造成地層堵塞。

2）在正常注水生產(chǎn)過程中，管線內(nèi)流體流速、壓力變化不大，管線內(nèi)壁附著污油、污泥和垢質(zhì)等物質(zhì)保持相對(duì)穩(wěn)定。但在注水站停電等啟停泵操作，或注水井洗井，或注水管線穿孔等因素導(dǎo)致管線內(nèi)流體流速發(fā)生較大變化時(shí)，注水干線內(nèi)壁的附著物質(zhì)受到擾動(dòng)脫落，造成注入水質(zhì)二次污染。因此，注水干線沖洗是將管線內(nèi)壁附著的污染物沖洗出來，減少水質(zhì)二次污染，起到穩(wěn)定水質(zhì)作用，對(duì)正常注水生產(chǎn)過程中注入水質(zhì)的改善作用不大。

3）由于母液管道及注入井支線沖洗后的廢液，以及注聚井洗井液含聚濃度高，采用常規(guī)污水處理手段很難處理，目前主要采用罐車?yán)\(yùn)至固廢暫存點(diǎn)，但由于固廢暫存點(diǎn)存儲(chǔ)能力有限，導(dǎo)致管線沖洗及注聚井洗井工作受到制約。為加強(qiáng)二次污染治理工作，降低聚合物溶液的黏度損失，改善聚驅(qū)開發(fā)效果，在某廠開展了聚合物生物降解技術(shù)研究，力求摸索一套長(zhǎng)效、環(huán)保的高含聚污水處理回收方法。目前，室內(nèi)試驗(yàn)污泥擴(kuò)大培養(yǎng)液+菌種的組合方式對(duì)聚合物具有一定降解效果，去除率由初期的45%增至59.1%，直接由干粉調(diào)配的聚合物溶液濃度由1051×10-6降至430×10-6。下一步將繼續(xù)培養(yǎng)、篩選降解大分子量聚合物的高效菌，提高菌種的降解性能。

4）針對(duì)吸水差的注水井吐水污染注水管網(wǎng)的問題，考慮加裝單流閥，夏季沒有問題，但冬季易凍井。由于這部分井位置分散，顧及獨(dú)立增壓工藝較復(fù)雜，應(yīng)通盤考慮，否則注水水質(zhì)的深化治理工作將受到限制。

10.3969/j.issn.2095-1493.2015.002.021

2014-07-11）

許婧，2009年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院，從事油田水暖設(shè)計(jì)工作，E-mail：cy2xujing@petrochina.com.cn，地址：黑龍江省大慶油田有限責(zé)任公司第二采油廠規(guī)劃設(shè)計(jì)研究所，163414。