艾潮 張曉娟 肖雄輝（西北油田分公司采油一廠，新疆巴音郭楞蒙古自治州輪臺(tái)縣 841600）

聯(lián)合站污水系統(tǒng)腐蝕成因分析及治理措施

艾潮 張曉娟 肖雄輝（西北油田分公司采油一廠，新疆巴音郭楞蒙古自治州輪臺(tái)縣 841600）

針對(duì)塔河一號(hào)聯(lián)合站污水處理系統(tǒng)來(lái)水腐蝕性強(qiáng)、導(dǎo)致管線設(shè)備腐蝕嚴(yán)重的情況，對(duì)腐蝕的主要影響因素進(jìn)行分析，從“電化學(xué)預(yù)氧化處理、優(yōu)化加藥、完善工藝流程”三個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行腐蝕治理，實(shí)現(xiàn)改善水質(zhì)、降低腐蝕速率的目的。

油田污水；腐蝕；電化學(xué)預(yù)氧化

塔河一號(hào)聯(lián)合站污水處理系統(tǒng)2004年建成投產(chǎn)，承擔(dān)著塔河油田采油一廠集輸系統(tǒng)污水處理任務(wù)。目前塔河油田已進(jìn)入開發(fā)中后期，產(chǎn)出水量不斷上升，產(chǎn)出污水具有較強(qiáng)的腐蝕和結(jié)垢特性，處理水質(zhì)不能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，不僅對(duì)注水和油井生產(chǎn)造成不利影響，同時(shí)也影響了油氣田的安全和正常生產(chǎn)。

1 污水系統(tǒng)運(yùn)行現(xiàn)狀

1.1 污水處理工藝及流程現(xiàn)狀

一號(hào)聯(lián)合站內(nèi)現(xiàn)有兩套污水處理系統(tǒng)，均采用“收油、沉降和過(guò)濾”的工藝。一套是2005年12月投產(chǎn)的6500方污水處理系統(tǒng)，由于該系統(tǒng)管線設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，目前已停運(yùn)。

圖1 一號(hào)聯(lián)6500方污水處理系統(tǒng)流程示意圖

現(xiàn)運(yùn)行的9000方污水處理系統(tǒng)于2009年11月建成投產(chǎn)，目前該系統(tǒng)實(shí)際日均處理量已達(dá)到10000方，處于超負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，設(shè)備內(nèi)部構(gòu)件腐蝕嚴(yán)重，水質(zhì)不能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

圖2 一號(hào)聯(lián)9000方污水處理系統(tǒng)流程示意圖

1.2 腐蝕情況

2010年后，污水系統(tǒng)金屬管線腐蝕穿孔頻發(fā)，高頻次的腐蝕穿孔導(dǎo)致污水處理和注水系統(tǒng)設(shè)備、管線維修工作量增加，運(yùn)行效率下降，嚴(yán)重影響系統(tǒng)的平穩(wěn)生產(chǎn)和安全運(yùn)行。

圖3 一號(hào)聯(lián)污水系統(tǒng)腐蝕情況

由于處理后的注水水質(zhì)不能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，水體具有較強(qiáng)腐蝕和結(jié)垢特性，長(zhǎng)期回注不僅導(dǎo)致地層堵塞，地面管網(wǎng)、設(shè)施及水井井筒的腐蝕與結(jié)垢，而且還使水井注水壓力升高，吸水能力下降。

2 污水系統(tǒng)腐蝕成因分析

2.1 污水系統(tǒng)來(lái)水腐蝕性強(qiáng)

一號(hào)聯(lián)污水系統(tǒng)來(lái)水具有低pH值、高礦化度、高Cl-含量的特點(diǎn)，水體中溶解有腐蝕性氣體，導(dǎo)致污水具有很強(qiáng)的腐蝕性。

2.1.1 pH值對(duì)腐蝕的影響

從圖4可以看出：污水系統(tǒng)來(lái)水pH值近年來(lái)整體呈現(xiàn)逐步下降趨勢(shì)，污水水質(zhì)顯酸性，具有腐蝕性，在金屬設(shè)備表面發(fā)生析氫電化學(xué)腐蝕，反應(yīng)為2H++Fe→Fe2++H2↑。目前一號(hào)聯(lián)來(lái)水水質(zhì)pH值約為5.5，設(shè)備、管線長(zhǎng)期處于惡劣的腐蝕環(huán)境中，腐蝕嚴(yán)重。

圖4 一號(hào)聯(lián)污水系統(tǒng)來(lái)水pH情況

2.1.2 Cl-對(duì)腐蝕的影響

一號(hào)聯(lián)污水系統(tǒng)來(lái)水Cl-含量一直居高不下，約為12-14× 104mg/L，一方面增加了電解質(zhì)的離子強(qiáng)度，加速腐蝕發(fā)生的進(jìn)程；另一方面Cl-半徑較小，易穿透保護(hù)膜，可以破環(huán)本來(lái)就比較脆弱的腐蝕產(chǎn)物膜，使金屬管線表面鈍化膜穩(wěn)定性下降，加速腐蝕。

圖5 一號(hào)聯(lián)污水系統(tǒng)來(lái)水Cl-情況

2.1.3 高礦化度對(duì)腐蝕的影響

一號(hào)聯(lián)污水處理系統(tǒng)來(lái)水礦化度高，約為20-25×104mg/L，造成溶液的礦化度和離子濃度高，電導(dǎo)率大，有利于電荷的轉(zhuǎn)移，加速了電化學(xué)反應(yīng)，加快了腐蝕速度。

高礦化度的溶液易產(chǎn)生污垢，污垢本身沒(méi)有腐蝕性，但在系統(tǒng)管壁中垢層覆蓋不均勻，容易使垢下貧氧區(qū)和無(wú)垢富氧區(qū)形成氧濃差電池，加快局部腐蝕。

模型中梁體材料為C50混凝土，彈性模量為3.45×104 MPa，泊松比0.167；錨墊板為Q235鋼材，彈性模量為2.1×105 MPa，泊松比0.28。模型未考慮普通鋼筋影響。

檢測(cè)項(xiàng)目N a++ K+（m g / L）C l-（m g / L）H C O3-（m g / L）C a2+（m g / L）M g2+（m g / L）S O42-（m g / L）礦化度（m g / L）

表1 一號(hào)聯(lián)污水系統(tǒng)來(lái)水成分分析

2.2 加藥體系單一

目前污水處理系統(tǒng)只添加了凈水劑（A、B）、緩蝕劑三種藥劑，藥劑品種單一，制約了污水處理效果，且加藥罐內(nèi)壁防腐層破裂脫落，藥劑過(guò)于粘稠，導(dǎo)致加藥計(jì)量泵泵效下降、加藥精度無(wú)法控制，制約了污水處理效果。

2.3 系統(tǒng)老化嚴(yán)重，處理負(fù)荷大

污水處理系統(tǒng)的管線和處理設(shè)備大多采用普通金屬材質(zhì)，耐腐蝕性較差，隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，管線和設(shè)備故障頻發(fā)，系統(tǒng)不能長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，導(dǎo)致部分污水排放到蒸發(fā)池，污水曝氧后又返回到處理流程，造成水中溶解氧含量升高，腐蝕加劇。

目前系統(tǒng)日均實(shí)際處理量已達(dá)10000方，達(dá)到設(shè)計(jì)負(fù)荷的111%，系統(tǒng)超負(fù)荷運(yùn)行，污水在系統(tǒng)內(nèi)的停留時(shí)間縮短，對(duì)整體流程的沖擊較大，嚴(yán)重影響了系統(tǒng)收油和懸浮物沉降，導(dǎo)致水質(zhì)不穩(wěn)定。

3 治理措施

結(jié)合污水處理系統(tǒng)目前現(xiàn)狀情況，一號(hào)聯(lián)采取“重力斜板除油+壓力除油+預(yù)氧化水質(zhì)改性+過(guò)濾”污水處理工藝設(shè)計(jì)思路，從“電化學(xué)預(yù)氧化處理、優(yōu)化加藥、完善工藝流程”三個(gè)環(huán)節(jié)入手，開展腐蝕治理工程，實(shí)現(xiàn)減緩腐蝕、控制水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的目的。

3.1 電化學(xué)預(yù)氧化處理

針對(duì)來(lái)水水質(zhì)的特點(diǎn)，污水系統(tǒng)新建3套電化學(xué)預(yù)氧化裝置，并將9000方污水處理系統(tǒng)的2000 m3收油罐改造為SSF懸浮污泥過(guò)濾裝置，對(duì)電化學(xué)預(yù)氧化處理中產(chǎn)生的泥質(zhì)進(jìn)行處理。

3.2 優(yōu)化加藥

本次加藥工藝優(yōu)化的主要思路是“先氧化、后改性、再控制、最終水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)”，最終確定的藥劑為：pH值調(diào)整劑、絮凝劑和助凝劑、水質(zhì)穩(wěn)定劑。同時(shí)新建一座藥劑混凝反應(yīng)器，在旋流反應(yīng)條件下，將各種藥劑在罐內(nèi)充分反應(yīng)，三種藥劑協(xié)同作用，去除污油、懸浮顆粒、游離CO2、HCO3-、鐵離子等，穩(wěn)定水質(zhì)，控制系統(tǒng)的腐蝕和結(jié)垢。

3.3 完善工藝流程

由于污水系統(tǒng)設(shè)備內(nèi)部構(gòu)件腐蝕嚴(yán)重，本次工程更換兩套污水工藝收油罐腐蝕嚴(yán)重的內(nèi)構(gòu)件及斜板，維修壓力除油沉降罐，并做內(nèi)防腐處理，將雙濾料過(guò)濾器和核桃殼過(guò)濾器濾料更換為大粒徑輕質(zhì)濾料無(wú)煙煤和小粒徑重質(zhì)石英砂兩種濾料，增加濾層過(guò)濾有效深度。

針對(duì)污水系統(tǒng)處理負(fù)荷大的問(wèn)題，本次工程利用兩套處理工藝已建設(shè)備設(shè)施，對(duì)處理流程進(jìn)行改造：（1）利用6500方污水處理系統(tǒng)1000方、700方進(jìn)行重力除油；（2）利用兩套處理系統(tǒng)的壓力除油沉降罐進(jìn)一步強(qiáng)化除油；（3）新建3套電化學(xué)預(yù)氧化裝置，并將9000方系統(tǒng)的2000方收油罐改造為SSF懸浮污泥過(guò)濾裝置；（4）利用9000方系統(tǒng)雙濾料過(guò)濾器和6500方系統(tǒng)核桃殼過(guò)濾器對(duì)水質(zhì)進(jìn)行過(guò)濾。改造后污水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)日處理量為15000方。

4 治理效果

治理完成后對(duì)一號(hào)聯(lián)水質(zhì)指標(biāo)及腐蝕速率進(jìn)行了檢測(cè)，結(jié)果見表2。

表2 一號(hào)聯(lián)水質(zhì)指標(biāo)及腐蝕速率監(jiān)測(cè)結(jié)果

從表2可以看出在系統(tǒng)來(lái)水各項(xiàng)指標(biāo)基本不變的情況下，腐蝕治理后外輸水懸浮物、含油量、總鐵及腐蝕速率均呈下降趨勢(shì)，pH值上升，實(shí)現(xiàn)了改善水質(zhì)、提高污水pH值、減緩管線腐蝕速率的目的。

5 結(jié)語(yǔ)

5.1 一號(hào)聯(lián)污水系統(tǒng)來(lái)水含油量高、懸浮物含量高、礦化度高，現(xiàn)有處理工藝無(wú)法實(shí)現(xiàn)污水深層凈化。同時(shí)污水系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)荷大，設(shè)備老化腐蝕，抗沖擊能力弱，致使水質(zhì)不達(dá)標(biāo)，注水系統(tǒng)腐蝕問(wèn)題突出。

5.2 結(jié)合一號(hào)聯(lián)污水處理系統(tǒng)目前現(xiàn)狀，采取“重力斜板除油+壓力除油+預(yù)氧化水質(zhì)改性+過(guò)濾”處理工藝，從“電化學(xué)預(yù)氧化處理、優(yōu)化加藥、完善工藝流程”三個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行治理，提高pH值，降低腐蝕速率，保證處理后水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，滿足注水開發(fā)生產(chǎn)要求，達(dá)到了腐蝕治理的目的。

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