大慶榆樹林油田開發(fā)有限責(zé)任公司

榆樹林油田處于松遼盆地北部中央坳陷區(qū)三肇凹陷東部斜坡帶，所屬的扶楊油層平均孔隙度為12.3%，空氣滲透率為2.71×10-3μm2，屬于特低滲透油田。榆樹林油田以水區(qū)開發(fā)為主，為防止注水堵塞地層，按照《碎屑巖油藏注水水質(zhì)推薦指標(biāo)及分析方法》標(biāo)準(zhǔn)要求，榆樹林油田油層滲透率0.02μm2，污水回注需要滿足“5.1.1”的指標(biāo)，即含油量 5 mg/L，懸浮固體（SS）質(zhì)量濃度 1 mg/L，粒徑中值 1μm，而已有的含油污水處理[1]工藝技術(shù)一直達(dá)不到工業(yè)化應(yīng)用要求。從2004 年開始，榆樹林油田開展污水處理科研攻關(guān)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，小型試驗(yàn)成功后，2007 年建成并投產(chǎn)了東16含油污水處理站。

在東16 含油污水處理站投產(chǎn)運(yùn)行的13 年中，隨著油田采出污水水量逐年遞增，工業(yè)污水回收再利用需求的增加，污水處理工藝技術(shù)不斷優(yōu)化完善。目前，含油污水處理技術(shù)成熟，工藝運(yùn)行平穩(wěn)可靠，在負(fù)荷率不高于70%的情況下，水質(zhì)達(dá)到回注標(biāo)準(zhǔn)，從而徹底解決了榆樹林油田污水處理難的問題，同時(shí)也為突破特低滲透油田含油污水深度處理[2]技術(shù)瓶頸提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

1 含油污水處理系統(tǒng)

1.1 含油污水種類及水質(zhì)特點(diǎn)

榆樹林油田含油污水處理系統(tǒng)處理的污水主要包括油田采出污水及工業(yè)污水。

（1）采出含油污水水質(zhì)特點(diǎn)。榆樹林油田的采出含油污水具有油、懸浮物含量不穩(wěn)，硫化物含量高的特點(diǎn)，檢驗(yàn)結(jié)果見表1。

（2）工業(yè)污水水質(zhì)特點(diǎn)。工業(yè)污水主要是油水井作業(yè)產(chǎn)生的壓裂返排液、洗井水、泄壓水等工業(yè)污水。榆樹林油田壓裂返排液的原油和懸浮物含量較高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于100 mg/L，細(xì)菌和硫化物含量可觀，檢驗(yàn)結(jié)果見表2。洗井水、泄壓水等工業(yè)污水比壓裂液水質(zhì)略好，檢驗(yàn)結(jié)果見表3。

表1 油田采出含油污水原水水質(zhì)Tab.1 Raw water quality of oily sewage produced in oilfield

表2 壓裂返排液水質(zhì)檢測(cè)Tab.2 Inspection of fracturing flowback fluid quality

表3 洗井水、泄壓水分析結(jié)果Tab.3 Analysis results of well flushing water and pressure relief water

1.2 處理工藝

1.2.1 含油污水處理工藝

針對(duì)榆樹林油田含油污水來水特點(diǎn)及注入水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，要求含油污水處理工藝主要去除油、懸浮物、細(xì)菌。另外，因硫化物[3]對(duì)管線、設(shè)備會(huì)產(chǎn)生腐蝕，且對(duì)其它設(shè)備的水處理效果產(chǎn)生影響，所以需首先去除。

室內(nèi)研究確定水質(zhì)處理主要工藝為“曝氣[4]氣浮[5]砂濾 超濾[6]”，并在試驗(yàn)應(yīng)用過程中逐步完善。

（1）氧化曝氣：主要除硫工藝。選用曝氣罐，曝氣罐內(nèi)布設(shè)硅橡膠膜曝氣管（非常規(guī)曝氣頭），硅橡膠膜曝氣管表面有微小均勻、通過激光打制的孔隙，產(chǎn)生的氣泡直徑平均約1 mm。硫化物去除后，曝氣罐出水懸浮物含量因單質(zhì)硫而增加。

（2）氣浮裝置：除油、除懸浮物的主要設(shè)備。設(shè)備在進(jìn)氣浮前投加混凝劑PAC（聚合氧化鋁）進(jìn)行混凝反應(yīng)，隨后通過投加PAM（聚丙烯酰胺）產(chǎn)生的凝聚作用，使之凝聚成更大顆粒的疏水性懸浮物，利用氣浮裝置微小氣泡將其浮升至水面，再通過刮渣機(jī)去除。榆樹林油田前期選用的是渦凹?xì)飧?，渦凹?xì)飧≡O(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，主要設(shè)備是曝氣機(jī)，占地面積小，噪音低，方便管理。曝氣機(jī)產(chǎn)生的氣泡直徑約5～100μm，除油效果好。后期為降低加藥成本，開展了微納氣浮現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，試驗(yàn)證明微納氣浮產(chǎn)生的氣泡更小，當(dāng)氣泡釋放在氣浮池中，水呈奶白色，可減少加藥量20%～50%。

（3）砂濾器：除油、除懸浮物的主要設(shè)備。建設(shè)初期選用流砂過濾器和海綠石過濾器互為備用，處理效果相當(dāng)。后因海綠石過濾器反洗操作復(fù)雜，流砂過濾器在過濾的同時(shí)進(jìn)行洗砂操作，便于管理，故全部改用流砂過濾器。同時(shí)，為確保過濾效果，增加一級(jí)流砂過濾器，變成兩級(jí)砂濾。

（4）超濾：保證水質(zhì)達(dá)到“5.1.1”的關(guān)鍵設(shè)備，選用PVC（聚氯乙烯）合金中空纖維超濾膜，膜的過濾孔徑為0.01μm，采用內(nèi)壓過濾，過濾精度高。超濾膜需定時(shí)進(jìn)行正沖、氣水反沖洗，定期進(jìn)行化學(xué)清洗，以確保膜通量。

經(jīng)過多年優(yōu)化完善，榆樹林油田含油污水處理系統(tǒng)工藝流程為：來水 曝氣罐 微納氣浮裝置一級(jí)流砂過濾器 二級(jí)流砂過濾器 PVC合金中空纖維超濾膜 外輸水罐。

另外，系統(tǒng)除細(xì)菌工藝選用常規(guī)工藝，在過濾后水出站前設(shè)置。前期主要采用紫外線物理殺菌工藝，適用性良好。后期因采出污水、工業(yè)污水水量增加，水質(zhì)不穩(wěn)定性變大，含油污水處理系統(tǒng)能力不足等問題，單純物理殺菌工藝已不能滿足水質(zhì)處理需求，因此殺菌工藝改造為“物理+化學(xué)”工藝[7-8]。

1.2.2 工業(yè)污水預(yù)處理工藝

由于工業(yè)污水來源多，成分復(fù)雜，尤其壓裂返排液含胍膠，黏度較高，直接進(jìn)入東16 含油污水處理站會(huì)影響設(shè)備安全運(yùn)行及出水水質(zhì)，所以先進(jìn)行預(yù)處理，在東16 工業(yè)污水預(yù)處理站充分沉降破膠及濾料過濾等處理后，達(dá)到出水“雙50”標(biāo)準(zhǔn)，再輸送至東16 含油污水處理站，與油田采出污水統(tǒng)一進(jìn)行深度處理。

2 現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況

2.1 日常運(yùn)行情況

在通常情況下，污水站來水含油、懸浮物質(zhì)量濃度均＜100 mg/L，出水達(dá)到“5.1.1”標(biāo)準(zhǔn)。生產(chǎn)數(shù)據(jù)見表4。

表4 正常生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)各節(jié)點(diǎn)主要水質(zhì)Tab.4 Main water quality of each node during normal operation

2.2 影響運(yùn)行效果因素分析

（1）工藝系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行負(fù)荷能力較低。東16含油污水處理站實(shí)際處理能力未達(dá)到設(shè)計(jì)處理能力，尤其增加工業(yè)污水處理需求，而工業(yè)污水水量及水質(zhì)波動(dòng)性較大，影響東16 含油污水處理站的工藝系統(tǒng)運(yùn)行。目前，當(dāng)東16 含油污水處理站實(shí)際運(yùn)行負(fù)荷超過70%時(shí)，處理水質(zhì)不合格率增加。

（2）工藝系統(tǒng)運(yùn)行溫度影響超濾膜裝置性能。PVC 超濾膜裝置的膜組件適用溫度低于40 ℃，當(dāng)實(shí)際運(yùn)行溫度超過超濾膜要求的溫度時(shí)（40 ℃以下），影響超濾膜使用壽命，當(dāng)超濾膜壽命到限時(shí)，如果不及時(shí)更換，影響出水水質(zhì)。

（3）單一的物理殺菌不能保證出水水質(zhì)。2019年以前，東16 含油污水處理站紫外線殺菌裝置安裝在反沖洗水罐出水匯管。對(duì)處理后污水進(jìn)行取樣化驗(yàn)，有時(shí)存在SRB 數(shù)量超標(biāo)現(xiàn)象。生產(chǎn)數(shù)據(jù)見表5。

表5 生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)各節(jié)點(diǎn)細(xì)菌化驗(yàn)結(jié)果Tab.5 Bacteria test resurts of each node during operation

（4）壓裂返排液影響水處理效果。在2019 年?yáng)|16 含油污水處理站擴(kuò)建投產(chǎn)前，壓裂返排液在存儲(chǔ)池中自然降黏，當(dāng)進(jìn)入處理東16 含油污水處理站的壓裂返排液量大時(shí)，氣浮出水變差，加大藥劑量會(huì)有所改善，但不能徹底解決。

（5）精細(xì)生產(chǎn)管理至關(guān)重要。由于來水多樣性、工藝設(shè)備復(fù)雜、藥劑種類多等原因，榆樹林油田含油污水處理系統(tǒng)生產(chǎn)運(yùn)行管理精細(xì)程度要求高，尤其是來水穩(wěn)定性對(duì)含油污水處理系統(tǒng)工藝運(yùn)行影響較大。

2.3 經(jīng)濟(jì)效果分析

污水站目前設(shè)計(jì)規(guī)模為3 000 m3/d，全站的運(yùn)行費(fèi)用約為4.0 元/m3。因部分設(shè)備為雙套、三套，運(yùn)行費(fèi)用略高。

表6 東16污水處理站運(yùn)行費(fèi)用Tab.6 Operating cost of East 16 Sewage Treatment Station

3 結(jié)束語(yǔ)

（1）含油污水處理站設(shè)計(jì)時(shí)，需適當(dāng)降低實(shí)際處理負(fù)荷，保障水質(zhì)合格率。由于含油污水水質(zhì)不穩(wěn)定，且因大規(guī)模壓裂等原因，水質(zhì)成分越來越復(fù)雜，處理難度加大，所以在含油污水站改擴(kuò)建時(shí)可適當(dāng)降低實(shí)際運(yùn)行負(fù)荷率，保障出水水質(zhì)合格率。

（2）精細(xì)管理是水質(zhì)合格的重要保障。通過加強(qiáng)管理，可有效提高水質(zhì)。有效控制脫水站來水懸浮物、油含量；縮短容器清淤、管線沖洗周期；及時(shí)調(diào)整藥劑量、更換設(shè)備易損件，保證出水水質(zhì)合格率。