大慶油田有限責(zé)任公司第一采油廠規(guī)劃設(shè)計(jì)研究所

注入水具有驅(qū)替原油和補(bǔ)充地層能量的雙重作用，油田通過注水保持壓力是確保油田長期穩(wěn)產(chǎn)、提高油田開發(fā)效果的基本措施。注水水質(zhì)是油田注水的重要指標(biāo)，是影響注水效果和成本的重要因素。較好的注入水質(zhì)既能實(shí)現(xiàn)注采平衡、保持地層壓力，又不會(huì)對(duì)儲(chǔ)層滲流物性及其非均質(zhì)性產(chǎn)生較大影響，可提高油層水驅(qū)效率及石油儲(chǔ)量動(dòng)用程度，獲得較好的開發(fā)效果。

大慶油田某廠以保障油田原油穩(wěn)產(chǎn)為目標(biāo)，在技術(shù)上，通過改造、技術(shù)創(chuàng)新等手段保證含油污水處理系統(tǒng)的有效運(yùn)行；在管理上，通過采取節(jié)點(diǎn)控制方法、細(xì)化管理制度等措施，切實(shí)提升水質(zhì)達(dá)標(biāo)率。

1 污水站概況

1.1 工藝現(xiàn)狀

大慶油田某廠各類污水站58 座，滿足“20.20.5”標(biāo)準(zhǔn)的主要有三種處理工藝：①兩級(jí)沉降+一級(jí)過濾；②緩沖沉降+氣浮裝置+一級(jí)過濾；③自然沉降+氣浮沉降+一級(jí)過濾。滿足“5.5.2”標(biāo)準(zhǔn)的主要有兩級(jí)沉降+多級(jí)過濾、來水緩沖+兩級(jí)過濾兩種處理工藝。原水處理設(shè)計(jì)規(guī)模為96.6×104m3/d，負(fù)荷率66.8%，深度水處理設(shè)計(jì)規(guī)模為59.9×104m3/d，負(fù)荷率64.0%，設(shè)計(jì)總能力能夠滿足生產(chǎn)需求。

1.2 水質(zhì)情況

某廠采出水量64.5×104m3/d，其中水驅(qū)產(chǎn)水35.8×104m3/d，占55.4%；聚驅(qū)產(chǎn)水18.75×104m3/d，占29.1%；三元驅(qū)產(chǎn)水9.98×104m3/d，占15.4%。采聚濃度逐年上升，2019 年污水站來液含聚質(zhì)量濃度375 mg/L（圖1）。自2016 年開展水質(zhì)專項(xiàng)治理后效果顯著，截至2019 年第四季度，污水站雙指標(biāo)合格站34座，合格率90.43%，與2016年第四季度對(duì)比提高20個(gè)百分點(diǎn)。

圖1 2010—2019年污水站含聚濃度變化曲線Fig.1 Polymer concentration change curve of sewage station from 2010 to 2019

2 存在的問題及治理措施

2.1 水驅(qū)污水站工藝不完善

隨著三采區(qū)塊的工業(yè)化推廣，水驅(qū)區(qū)塊采出液含聚濃度上升，最高平均含聚質(zhì)量濃度達(dá)到324 mg/L，相同含聚濃度下，水驅(qū)采出液黏度與聚驅(qū)接近，處理難度接近于聚驅(qū)[1-3]。解決措施可從以下兩方面入手：

（1）水驅(qū)污水站能力恢復(fù)。針對(duì)水驅(qū)污水站有效處理能力下降的問題，按照聚驅(qū)設(shè)計(jì)指標(biāo)對(duì)9座水驅(qū)污水站進(jìn)行工藝改造，增加沉降罐容積，延長沉降時(shí)間；增加過濾罐數(shù)量，調(diào)整級(jí)配、過濾參數(shù)。

（2）普深合一污水站工藝完善。針對(duì)普深合一污水站在建設(shè)時(shí)工藝不完善問題，對(duì)3座普深合一站進(jìn)行改造，增加過濾及沉降工藝。

2.2 三采污水站達(dá)標(biāo)困難

對(duì)于抗鹽聚合物驅(qū)，該廠目前正注區(qū)塊2 個(gè)，地面處理工藝按照高濃度聚合物驅(qū)設(shè)計(jì)，A 區(qū)塊2019 年12 月注聚，井口見劑濃度為本底濃度；B區(qū)塊見劑濃度540 mg/L，采出液處理達(dá)標(biāo)困難。

對(duì)于三元復(fù)合驅(qū)，該廠目前4個(gè)區(qū)塊經(jīng)歷見劑高峰期，由于三元驅(qū)采出液成分較為復(fù)雜，當(dāng)區(qū)塊見劑高峰期時(shí)，采出液處理達(dá)標(biāo)困難，詳見表1。

解決措施可從以下幾方面入手：

（1）開展現(xiàn)場試驗(yàn)研究攻關(guān)[4]，優(yōu)化運(yùn)行參數(shù)。2019 年，針對(duì)抗鹽區(qū)塊采出液處理困難問題，開展了三相分離器延長沉降時(shí)間、沉降段去除率對(duì)比、沉降段加藥效果對(duì)比三項(xiàng)試驗(yàn)，但均未見明顯效果，將開展沉降段氣浮工藝效果評(píng)價(jià)。

（2）加大藥劑篩選力度，提高水質(zhì)指標(biāo)。2019年4 月，通過室內(nèi)篩選160 余種破乳劑，優(yōu)選出兩種類型超支化聚醚型破乳劑，下一步將開展現(xiàn)場試驗(yàn)；下一步將從高效處理水質(zhì)的角度技術(shù)攻關(guān)，去除破乳液中抗鹽聚合物，優(yōu)選出一種凈水絮凝劑，能夠?qū)⒖果}聚合物析出絮凝，保證處理后水質(zhì)達(dá)標(biāo)。

表1 抗鹽聚合物驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)處理系統(tǒng)達(dá)標(biāo)情況統(tǒng)計(jì)Tab.1 Standard reaching condition statistics of anti-salt polymers and ASP flooding treatment system

（3）優(yōu)化集輸系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)。對(duì)F脫水站進(jìn)行摻水優(yōu)化，合理控制分離器液位，不同采出階段，根據(jù)外輸指標(biāo)變化情況進(jìn)行液面調(diào)整試驗(yàn)。當(dāng)見劑上升期液面為3.2 m，見劑高峰期液面為3.35 m時(shí)，油水分離效果最優(yōu)；調(diào)整沉降罐收油周期，根據(jù)不同階段污水含油量變化，摸索沉降罐最佳收油周期。優(yōu)化結(jié)果是收油周期由開發(fā)初期的10 天逐漸縮短為3天，見劑上升期至高峰期由12 h調(diào)整為連續(xù)收油，外輸污水含油量明顯下降。

（4）強(qiáng)化生產(chǎn)節(jié)點(diǎn)管理，提高水質(zhì)合格率。水質(zhì)管理主要在于參數(shù)控制，突出精細(xì)管理，改善外輸水質(zhì)?！叭ㄒ豢亍弊ナ沼停C合考慮季節(jié)、工藝等因素，采用“梯次收油法、提溫收油法、個(gè)性收油法”，有效控制油厚；“三調(diào)一精”抓反洗，根據(jù)來水水質(zhì)、處理量變化，動(dòng)態(tài)調(diào)整反沖洗“時(shí)間、強(qiáng)度、周期”三項(xiàng)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理；“三優(yōu)一?！弊ゼ铀?，重點(diǎn)做好“加藥點(diǎn)、加藥比、配伍性”三項(xiàng)優(yōu)化工作，保證化學(xué)藥劑的投加效果；“三位一體”抓設(shè)備，污水站容器清淤、濾罐維修、設(shè)備修保，廠礦隊(duì)一體化聯(lián)動(dòng)運(yùn)行，恢復(fù)設(shè)備運(yùn)行能力及處理效果；“三定一準(zhǔn)”抓化驗(yàn)，化驗(yàn)管理做到“定點(diǎn)、定量、定責(zé)”，確保數(shù)據(jù)及時(shí)準(zhǔn)確，為水處理分析定策提供依據(jù)。

（5）優(yōu)選污水站沉降工藝，探索最佳收油方式。G 污水站開展序批連續(xù)流對(duì)比試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果：連續(xù)流平均含油去除率25.83%，含懸去除率26.52%；序批平均含油去除率22.10%，含懸去除率18.10%。F 污水站開展序批連續(xù)流對(duì)比試驗(yàn)[5]，試驗(yàn)結(jié)果：運(yùn)行連續(xù)流平均含油去除率77.4%，含懸去除率40.9%；運(yùn)行序批平均含油去除率90.1%，含懸去除率39.2%，沉降段序批含油去除率高于連續(xù)流12.75%，懸浮物去除效果差異不大。F污水站開展浮動(dòng)收油效果評(píng)價(jià)，運(yùn)行序批沉降浮動(dòng)收油最佳時(shí)間為沉降罐出水收油8 h，收油效果較好。

2.3 區(qū)域調(diào)水平衡問題

區(qū)塊開發(fā)間隔較短，深度水調(diào)水調(diào)整難度大。聚驅(qū)、三元驅(qū)投入開發(fā)面積逐年增加[6-7]，從2013年開始，每年開發(fā)1～3個(gè)區(qū)塊。三采注入階段，小井距注入時(shí)間5 年，大井距注入時(shí)間8 年左右，相鄰區(qū)塊投注時(shí)間密集，難以滿足深度水需求。

“十四五”期間共安排7 個(gè)產(chǎn)能區(qū)塊（表2），深度水缺水矛盾更加突出。G 區(qū)斷東、C 區(qū)斷西、E 區(qū)以及J 區(qū)東部變成缺水重災(zāi)區(qū)，全廠三采深度水原水欠缺量最大達(dá)到7.01×104m3/d。

表2 “十四五”期間三次采油開發(fā)基礎(chǔ)信息統(tǒng)計(jì)Tab.2 Statistics of basic information on EOR development during the 14th Five-Year Plan period

解決措施包括以下幾方面：

（1）低含劑污水調(diào)入水驅(qū)系統(tǒng)處理，增加深度水水源。在需求上，及時(shí)將三采后續(xù)水驅(qū)井網(wǎng)注入水質(zhì)調(diào)整為普通水，減少深度水用量；在供給上，優(yōu)先調(diào)用未含聚或低含聚的三采污水進(jìn)行深度處理[8]，增加深度處理水源。

（2）探索含聚污水深度處理技術(shù)[9]，滿足深度水需求?，F(xiàn)場試驗(yàn)擬采用工藝：“兩級(jí)沉降+微生物處理+三級(jí)過濾”、“兩級(jí)沉降+微生物+旋流氣浮+三級(jí)過濾”；室內(nèi)試驗(yàn)核心工藝：“微生物處理+三級(jí)過濾”。室內(nèi)試驗(yàn)開展了微生物反應(yīng)器停留時(shí)間、營養(yǎng)劑添加量、回流比及三級(jí)過濾參數(shù)的試驗(yàn)，可實(shí)現(xiàn)兩項(xiàng)指標(biāo)去除率98%以上，處理效果較好。

（3）加快三元水回注試驗(yàn)研究攻關(guān)[10]。F 區(qū)三元污水回注試驗(yàn)已經(jīng)取得階段性成果，三元污水對(duì)注入質(zhì)量、體系性能、注入能力等影響均在合理范圍內(nèi)。但D區(qū)強(qiáng)堿后續(xù)保護(hù)段塞稀釋污水改為三元污水后，黏損由19%升高至70%，需要繼續(xù)開展后續(xù)保護(hù)段塞階段聚合物類型優(yōu)選研究，以解決三元污水調(diào)配困難問題。

（4）開展三采注采結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整攻關(guān)。針對(duì)“十四五”期間深度水原水不足問題，地質(zhì)與地面聯(lián)合開展優(yōu)化研究，地質(zhì)提供相應(yīng)優(yōu)化原則，指導(dǎo)地面進(jìn)行相應(yīng)建設(shè)。

2.4 源頭廢液干擾系統(tǒng)

該廠主要廢棄物有固廢和液廢兩大類，對(duì)水質(zhì)影響較大的主要是洗井污水、站所清淤兩項(xiàng)廢棄物。洗井廢水產(chǎn)生量大，缺少處理手段，直接進(jìn)入系統(tǒng)影響生產(chǎn)運(yùn)行；站所清淤較為集中，夏季產(chǎn)生量較大，受接收能力限制，導(dǎo)致清淤作業(yè)不及時(shí)，影響站庫處理指標(biāo)。

該廠堅(jiān)持“分類緩存、定向排放、專業(yè)處理”工作思路，強(qiáng)力推進(jìn)廢棄物管控。

解決措施包括以下兩方面：

（1）提高洗井水源頭處理能力。廠內(nèi)立項(xiàng)對(duì)7座污油點(diǎn)進(jìn)行改造，新建7套污水預(yù)處理裝置，改造后新增處理能力360 m3/h（圖2），目前某油礦污油點(diǎn)已經(jīng)改造完成，處理后含油、懸浮物能達(dá)到“雙200”指標(biāo)要求。

圖2 預(yù)處理設(shè)備現(xiàn)場處理Fig.2 Field treatment of preprocessing equipment

（2）加大減量化清淤力度。該廠自2016 年引進(jìn)減量化清淤技術(shù)，目前有7 套減量化處理裝置，極大地提高了清淤效率，清淤廢棄物產(chǎn)生量每年平均減少48%，4 年累計(jì)減量化清淤18.67×104m3，保障全廠容器及時(shí)清淤。經(jīng)處理后指標(biāo)低于“雙200”指標(biāo)，硫化物含量低于2 mg/L，4年累計(jì)節(jié)省處理費(fèi)用3 692.2萬元。

3 結(jié)束語

（1）三采采出液處理難度較大，需加強(qiáng)轉(zhuǎn)油放水站放水指標(biāo)控制，強(qiáng)化藥劑篩選研究，精細(xì)污水站節(jié)點(diǎn)管理，有序?qū)嵤┩七M(jìn)治理措施。

（2）三采區(qū)塊開發(fā)密集，導(dǎo)致深度水需求量較大，區(qū)域平衡較為困難，需加強(qiáng)科研技術(shù)攻關(guān)，優(yōu)化三采結(jié)構(gòu)調(diào)整。

（3）切斷外來污染源干擾，減少源頭污染物的產(chǎn)生量，堅(jiān)持“分類緩存、定向排放、專業(yè)處理”技術(shù)思路。