田東海 劉福云 牟燕

（1.中國(guó)石油華北油田公司二連分公司；2.中國(guó)石油天然氣股份有限公司華北油田分公司第五采油廠）

0 引言

雅斯油田于2005年投入開(kāi)發(fā)，包含太27和太53兩個(gè)斷塊。該油田產(chǎn)液量為242 m3/d（其中：油量為156 m3/d，水量為86 m3/d），洗井和返排液為120 m3/d，壓裂液為40 m3/d。該油田采出水經(jīng)污水處理一體機(jī)處理后回注地下，但是該一體機(jī)處理能力僅為50 m3/d。剩余部分未處理的采出水、洗井和返排液、壓裂液等儲(chǔ)存于臨時(shí)建設(shè)的100 m3廢液池內(nèi)，無(wú)防滲措施。每天約有160 m3的廢液拉運(yùn)到阿爾善油田晾曬場(chǎng)蒸發(fā)，廢渣做無(wú)害化處理。

1 存在問(wèn)題

雅斯油田有效滲透率為2.29×10-3μm2，屬于低孔、特低滲透油田，儲(chǔ)層物性差［1］。根據(jù)SY/T 5329—2012《碎屑巖油藏注水水質(zhì)指標(biāo)及分析方法》規(guī)定，該油田注水水質(zhì)應(yīng)當(dāng)為一級(jí)水質(zhì)。若要達(dá)到一級(jí)水質(zhì)指標(biāo)要求，實(shí)踐證明僅選擇常規(guī)的“二級(jí)沉降”和“二級(jí)過(guò)濾”處理是不能滿足水質(zhì)要求的。該油田目前采出水處理水質(zhì)按回灌運(yùn)行，處理后污水含油量≤30 mg/L、懸浮物≤10 mg/L，僅為四級(jí)水質(zhì)，未達(dá)到地質(zhì)要求的注水一級(jí)水質(zhì)指標(biāo)要求，造成油田注水壓力逐年升高，影響生產(chǎn)。主要問(wèn)題如下：

（1）處理能力不足

當(dāng)前雅斯油田采出水實(shí)際處理量達(dá)到90 m3/d，但是設(shè)計(jì)能力只有 50 m3/d，污水處理能力嚴(yán)重不足。隨著油田開(kāi)發(fā)的不斷深入，產(chǎn)出的污水量逐年上升，現(xiàn)有污水處理能力根本不能滿足今后的需求。

（2）系統(tǒng)運(yùn)行失常、管控難

加藥工作量大，部分設(shè)備未能正常運(yùn)行，管控難度大，處理后的污水難以達(dá)到注水水質(zhì)指標(biāo)。

（3）進(jìn)水水量水質(zhì)不穩(wěn)定，影響處理效果

干化池容積小，有效沉降時(shí)間短，從干化池回收的污水進(jìn)入污水處理系統(tǒng)時(shí)，水量和水質(zhì)對(duì)水處理系統(tǒng)形成沖擊，影響處理效果。

針對(duì)上述問(wèn)題，雅斯油田開(kāi)展了微生物污水處理室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，進(jìn)一步論證微生物污水處理在雅斯油田的適應(yīng)性，對(duì)微生物技術(shù)應(yīng)用于全油田污水處理的可行性進(jìn)行了有效探索。

2 微生物處理室內(nèi)試驗(yàn)

2.1 技術(shù)原理

微生物污水處理技術(shù)原理如圖1所示［2］。

圖1 微生物污水處理技術(shù)原理示意

2.2 主要技術(shù)參數(shù)

試驗(yàn)主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。

表1 主要技術(shù)參數(shù)

2.3 含油污水微生物處理試驗(yàn)［3-4］

2.3.1 試驗(yàn)?zāi)康?/p>

通過(guò)投加“倍加清”專性聯(lián)合菌群進(jìn)行污水微生物處理試驗(yàn)，考察所篩選的菌群對(duì)雅斯油田含油污水中的油、機(jī)械雜質(zhì)、總鐵的降解效果，為工程設(shè)計(jì)提供參考。

2.3.2 試驗(yàn)工藝流程

雅斯油田采出水室內(nèi)試驗(yàn)工藝流程如圖2所示。

圖2 微生物污水處理室內(nèi)試驗(yàn)工藝流程示意

2.3.3 試驗(yàn)方法

采出水經(jīng)提升泵打入微生物反應(yīng)池，在微生物反應(yīng)池中投加“倍加清”高效聯(lián)合菌群。微生物以污水中的有機(jī)污染物為營(yíng)養(yǎng)源，并通過(guò)自身的氧化、還原和合成，將復(fù)雜的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物，通過(guò)其生命過(guò)程達(dá)到凈化采出水的目的，完成對(duì)污水中有機(jī)物和油類的降解。

2.3.4 試驗(yàn)步驟

（1）菌群培養(yǎng)

在微生物反應(yīng)池中加入一定量的采出水，控制溶解氧含量、pH值和溫度（約25 ℃）。然后，投加“倍加清”專性聯(lián)合菌群，進(jìn)行細(xì)菌的馴化與培養(yǎng)。待載體上長(zhǎng)出黃色黏稠狀的物質(zhì)時(shí)，確認(rèn)菌膜培養(yǎng)完成，可以進(jìn)行正常運(yùn)行。

（2）測(cè)試運(yùn)行

設(shè)定污水停留時(shí)間為8 h，采出水經(jīng)提升泵打入微生物反應(yīng)池，經(jīng)該反應(yīng)池處理后，進(jìn)入沉淀池，自沉淀池溢流到出水池，每天定時(shí)采樣，進(jìn)行水質(zhì)檢測(cè)。

2.3.5 試驗(yàn)結(jié)論

通過(guò)觀察現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)現(xiàn)象（見(jiàn)圖3）和分析具體試驗(yàn)數(shù)據(jù)（見(jiàn)表2），可以得知，此次試驗(yàn)微生物生長(zhǎng)狀況良好，雅斯聯(lián)合站采出水經(jīng)“倍加清”專性聯(lián)合菌群處理后，出水清澈透亮?！氨都忧濉睂Ｐ月?lián)合菌群適合這類污水的處理，且處理效果較好。室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果表明，微生物污水處理技術(shù)是可以用于改善雅斯油田的污水水質(zhì)的。

圖3 微生物污水處理前后水質(zhì)對(duì)比

表2 來(lái)水、出水水質(zhì)指標(biāo)

3 微生物污水處理設(shè)計(jì)

本次采出水處理工程采用微生物和膜過(guò)濾處理工藝［5-6］，達(dá)到油田注水水質(zhì)指標(biāo)要求。

3.1 工藝流程

污水處理工藝流程如圖4所示。

圖4 污水處理工藝流程示意

3.2 主要設(shè)備及構(gòu)筑物

新建1套一體化采出水處理裝置，處理能力為500 m3/d，主要包括：1臺(tái)污水處理機(jī)、配套機(jī)泵、管道、閥門(mén)、加藥系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等。

新建1套微生物處理設(shè)施，處理量為500 m3/d，主要包括：1座微生物反應(yīng)池、配套風(fēng)機(jī)、投菌裝置、配套管道、閥門(mén)和儀表控制系統(tǒng)等。

改建閑置的壓縮機(jī)房，新建1套膜過(guò)濾設(shè)施，處理能力為500 m3/d，主要包括：膜過(guò)濾裝置、機(jī)泵、配套管道、閥門(mén)和控制系統(tǒng)等。

改建1座100 m3污泥干化池。

3.3 主要設(shè)計(jì)特點(diǎn)和設(shè)計(jì)原則

一體化采出水處理裝置發(fā)揮除油降雜的功能，保證了微生物工藝的進(jìn)水平穩(wěn)。該裝置出水經(jīng)過(guò)微生物反應(yīng)+膜過(guò)濾處理，過(guò)濾后的水達(dá)到一級(jí)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，使雅斯油田的污水全部實(shí)現(xiàn)了有效回注。

充分利用現(xiàn)有管道和已建設(shè)施，減少了材料費(fèi)、施工費(fèi)用和征地費(fèi)用。工藝流程通順，滿足生產(chǎn)和管理需要。

利用閑置場(chǎng)區(qū)，優(yōu)化平面布置，節(jié)約占地面積。

3.4 新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新材料的采用

設(shè)計(jì)采用微生物反應(yīng)+膜過(guò)濾處理技術(shù)：污水中的污油和有機(jī)懸浮物在適宜的環(huán)境中發(fā)生氧化分解，專性菌以有機(jī)物作為營(yíng)養(yǎng)進(jìn)行新陳代謝，復(fù)雜的有機(jī)物降解成簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物，達(dá)到凈化污水的目的，有效降低了處理后污水中的含油量、懸浮物和細(xì)菌含量。在膜工藝后端增建抽吸泵，提高膜通量，保證水質(zhì)達(dá)標(biāo)。

設(shè)計(jì)選用一體化采出水處理裝置，操作簡(jiǎn)單易行，有效降低了污水含油量，保證了污水水量的平穩(wěn)運(yùn)行和微生物工藝的進(jìn)水穩(wěn)定。

設(shè)計(jì)引入了聚乙烯（PE）土工膜防滲技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)選用的 PE土工膜的物理力學(xué)性質(zhì)滿足：密度≥900 kg/m3，抗凍性（脆性溫度）達(dá)到-60 ℃，抗?jié)B強(qiáng)度在1.05 MPa水壓力下48 h不滲水，滲透系數(shù)＜10-11cm/s，適合雅斯油田特殊的環(huán)境因素。對(duì)污泥池底、池壁整體鋪設(shè) PE土工膜防滲，有效防止了池內(nèi)污水滲漏造成的環(huán)境污染。

4 結(jié)論

由于在設(shè)計(jì)中采用了先進(jìn)的工藝技術(shù)，從平面布置到工藝流程，雅斯污水處理系統(tǒng)做到了操作方便，利于管理，充分利用水資源，節(jié)能降耗，保護(hù)環(huán)境。與常規(guī)工藝相比，微生物污水處理工藝具有如下特點(diǎn)：（1）配合膜處理工藝使用，處理精度高；（2）對(duì)污水中的油和有機(jī)物降解徹底，剩余污泥量少；（3）處理過(guò)程不需投加藥劑，方便管理；（4）可與后續(xù)擴(kuò)建工程有序銜接。

雅斯油田污水處理系統(tǒng)改造后，解決了產(chǎn)出水的復(fù)雜水質(zhì)影響污水處理運(yùn)行的問(wèn)題，保證了出水水質(zhì)，為該油田的注水開(kāi)發(fā)、產(chǎn)量穩(wěn)定和可持續(xù)生產(chǎn)創(chuàng)造了條件。