油田水質的控製技術 - 汙水處理

2016-07-26 14:18:07 user2

   中國石油股份有限公司開展以注水為重點的“ 油田開發基礎年 ”活動,吐哈溫米油田確定為 8 個重點示範區之一。 吐哈溫米油田的回注汙水 處理係統經過 3 a 的不斷改造,其回注汙水水質得到了明顯改善,處理後汙水中的懸浮物由 10 mg/L 以上降到 5 mg/L。但在運行過程中發現,處理後的回注汙水水質不穩定 、 指標波動大,水質惡化時很難在短時間內找出原因並及時采取措施,缺乏有效控製手段。 不僅幹擾了設備的正常運行 ,還影響了注入井的注入能力 ,增加了水井的維護工作量。

  有研究認為 〔1〕,水質是實現油田 “ 注夠水 、 注好水、 有效注水、 精細注水”的基礎,處理後回注汙水的水質直接影響配水間及井口的水質狀況。 因此,提高回注汙水處理效果顯得尤為重要。

  筆者采用一種 新的控製手段 ,將整個回注汙水處理係統合理地分成 6 個節點並製定出各節點的水質指標,每隔 6 h 進行檢測 ,對容易發生水質波動的節點進行加密巡測 ,對可能出現的問題提前做好應對措施 。 該技術有利於 及時發現並處理問題 ,保證回注汙水處理後水質的長期穩定 。

  1 水質波動原因分析

  溫米油田回注汙水處理係統采用“ 兩級沉降+ 水質靜穩 +兩級過濾”工藝,具體流程見圖 1 。

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圖 1 工藝流程

  油區來水先進入 1# 沉降罐 (700 m3),該沉降罐主要是對油區來水進行沉降和緩衝 ; 隨後進入 2# 沉降罐(700 m3),經過加藥處理後再次沉降 ,至此係統已除去絕大部分汙油和 大顆粒懸浮物 ; 回注汙水再由管道泵輸送到反應罐 ,反應罐為回注汙水處理係統的核心設備,其中部投加堿性調節劑 ,底部投加絮凝劑,反應沉降後汙水進入 1# 汙水接收罐(500 m3),再進入核桃殼過濾器、 纖維球過濾器,經兩級過濾後由注水泵外輸至計配間配注。

  經分析認為 ,造成回注汙水水質波動的原因主要為以下 2 點 :

  (1) 當油井進行酸洗 、酸化作業後,油區來水的pH 由7 迅速下降到 5 左右,含油量及總鐵含量迅速增加 ,嚴重影響了化學藥劑的絮凝效果 。

  (2) 油區來水的溫度波動影響了化學藥劑的絮凝效果,導致水質波動大。

  當混凝溫度低於30 ℃時,常用混凝劑的混凝效果較差,沉降時間長 ( 見 圖 2),反應罐出口水質惡化; 同時水中的礦物質溶解度下降,造成過濾困難,懸浮物上升。

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 圖 2 溫度對絮凝效果的影響

  2 水質節點控製技術

  從回注汙水的處理流程可以看出 ,回注汙水處理係統由多個處理單元組成,任何一個單元出 現故障都將影響最終的水質指標。 而水質節點控製技術就 是 將 最 終 控 製 變 為 過 程 控 製 ,在 汙 水 處 理 的 除油 —絮凝反應—過濾—輸送流程中 ,從油區來水至注水泵進口分出 6 個節點 ( 見圖 1): 節點 1 ,油區來水; 節點 2,緩衝沉降罐出口 ; 節點 3,反應罐出口 ; 節點 4,核桃殼過濾器出口 ; 節點 5,纖維球過濾器出口; 節點 6,注水泵進口 。 對每個節點的水質實施控製管理,從而保證注入水的水質 。

  2.1 水質節點控製指標

  綜合考慮實際運行過程中 60% 以上時間能達到 的 最 好 處 理 效 果 、 各 設 備 的 額 定 處 理 能力以及回注汙水水質標準要求,確定水質控製指標,如表 1 所示。

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   2.2 水質波動時的加藥方案

  首先將全部集中在反應罐的 3 個加藥點增加到 6 個 (2# 沉降罐前 2 處和過濾器提升泵前 1 處 ),並對各個加藥點投加的化學藥劑進行篩選,主要篩選了油區來水低溫時的混凝劑 ,以及 pH 降低 、 含鐵量增加時的除鐵氧化劑 ,同時又針對各種來水的 水質變化情況,通過室內試驗和現場應用製定出各種藥劑投加應急方案。

  2.2.1 混凝劑的篩選

  主 要 考 察 了 硫 酸 鋁 和 聚 合 鐵 兩 種 混 凝 劑 〔2, 3〕。首先將藥劑稀釋成質量分數為 1%的水溶液 ,然後取500 mL 現場未加藥的汙水置於廣 口瓶中 ,加入藥劑並攪拌,在水浴中按要求升溫,沉降 1 h 後觀察水質情況,結果見表 2。

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  由表 2 可見,在 4 種測試溫度下 ,硫酸鋁的混凝效果在 35 ℃以上時較好,而聚合鐵的適應能力強 ,各種溫度條件下都能獲得良好的混凝結果 。

  2.2.2 氧化劑的篩選

  對雙氧水 、次氯酸鈣 、高錳酸鉀 、穩態二氧化氯進行對比試驗〔4, 5〕,步 驟 如 下 : 分 別 取 1 000 mL 汙水 ,依次編號 1~4 號 ,分別加入雙氧水 、 次氯酸鈣 、高錳酸鉀 、 穩態二氧化氯( 活化後 )10 mg/L,攪拌,再分別依次加入 100 mg/L 堿性調節劑 、75 mg/L 硫酸鋁 、4 mg/L PAM,充分攪拌過濾後 ,測定濾液的各項指標,見表 3。 由表 3 數據可見,將 4 種氧化劑與其他藥劑聯合使用後 ,除鐵效果都能達到標準要求。 考慮到現場工藝的複雜情況,最終選擇高錳酸鉀和穩態二氧化氯作氧化劑 ,高錳酸鉀加在 2# 沉降罐進口 ,穩態二氧化氯與硫酸鋁混合,在管道泵前加入。

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  3 應用效果評價

  溫米油田回注汙水係統采用水質節點控製技術後 ,各項水質指標均能按方案運行並大幅提高,見表 4、 表 5。

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  從表 4 可以看出 ,處理後水質的各項指標均能達標,注水泵進口處的懸浮物由原來的 11.6 mg/L 下降到 5.83 mg/L,並穩定控製在 6.0 mg/L 以下 ; 回注汙水水質達標率也大大提高。 從表 5 可以看出 ,粒徑中值、 含油量均 100%達標,水質綜合達標率達到 85.4%,提高了 17.1%。 在油區來水異常情況下 ,該技術大大縮短了異常來水影響時間 ,且處理後水質也得到保證,水質波動時間由原來的 10 d/月下降到目前的 2 d/月 ,設備正常運行時 率也由原來的 76.67% 上升到 93.4%,注水井的正常注水能力得以保證,且注水井的維護 工作量大幅減少 ,由原來的 7.7 次/井次下降到 6.9 次/井次 ,下降總井次達到 80 井次 ,取得了良好的應用效果 。

  4 結論

  采用水質節點控製技術後 ,溫米油田的汙水處理效果得到有效提高,可節省維護成本總費用 101.5 萬元,為其他油田提供了較好的借鑒。