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注水系统采出水处理工艺设计研究

摘要:特低渗油田的油藏特点要求对于采出水的回注水质有着严格的控制,吴仓堡油田采出污水的处理量随着油田开发持续增加,采出污水的处理难度也越来越大。因此,如何解决好采出污水处理达标的问题是目前注水开发中面临的重要问题。本文结合油田开发实际,对油田采出水处理工艺技术进行了设计研究。

关键词:吴仓堡油田;采出水处理;工艺设计

1油区概况

1.1地理位置。吴仓堡油田位于陕西省吴起县吴仓堡乡境内,属陕北黄土塬区,地面海拔1400~1700m,地表沟壑纵横,起伏较大,油田开发难度较大,且地处偏远,井位分散,井况复杂。1.2油区特点。根据油区资料及现场踏勘,该油区有如下特点:点多面广,吴仓堡油区东西宽约7~8km,南北长约6~8km,油区面积约45km2,各采油井场距离远。开发层系多,与浅层水源水质配伍性差,主要层位长6、长9等。类比相邻油田相关层位的配伍性实验报告,与浅层水源水质配伍性较差。

2采出水处理规模与水质指标确定

2.1水处理规模确定。根据环境保护和油田开发的需要,为提高水资源利用率,采出水处理后全部作注水用水。根据开发指标预测,10年内产水量最大524.67m3/d,洗井水量60m3/d,采出水量最大800m3/d,具体情况见表1所示。综合考虑,采出水处理站按800m3/d规模进行设计。2.2注入水水质指标确定。原水来自油气处理系统的三相分离器、缓冲罐等,以及注水井的洗井水。吴仓堡油区属于低渗油藏,处理后水质参照《碎屑岩油藏注水水质推荐指标》SY/T5329-94要求的A1级标准,主要指标如2所示。

3采出水处理工艺设计

3.1水处理工艺流程。油田采出水处理的目的主要是去除水中的悬浮物和油粒以保证回注通道的通畅,避免堵塞地层孔隙。同时通过药剂控制细菌滋生,减少腐蚀。由于处理精度需求高,本次设计采用“一级气浮+多介质过滤+超滤”流程。3.1.1主流程。联合站来水进入调节罐,初步回收油及沉降分离,并对来水实施均质均量,靠重力进入斜板溶气气浮装置,在管式混合反应器上投加絮凝剂、混凝剂,充分混合反应后,污水在气浮池内进行固液分离。除去大量悬浮物和油,气浮出水经缓冲水箱,提升分别进入双滤料过滤器和多介质过滤器,对污水中的油和悬浮物进行过滤去除。过滤后的水进入循环水池,再经循环泵提升进入微滤膜装置,滤后水进入净化水罐,投加杀菌剂、除氧剂后,由注水泵增压经分水器分配后回注。在超滤过程中定期对系统进行反冲再生,延缓系统的过滤通量衰减,当过滤通量衰减到一定值时,对膜系统进行化学再生处理。3.1.2辅助流程。滤罐反洗:净化水经反冲洗水泵分别进入滤罐进行反冲洗,过滤反洗水、膜反洗水进入污水池,经污水回收泵提升后进入污水处理流程首端。排污:各处理设备排污进排污池,上清液回收入污水处理系统,污泥定期外运。3.1.3加药。设置4套加药装置,分别投加杀菌剂、助凝剂、混凝剂、除氧剂。其中,杀菌剂投加在除油罐的进水管线及储水罐的出水管线上,助凝剂、混凝剂投加在气浮装置的混合反应器上,杀菌剂、脱氧剂投加在净化水罐的出水管线上。3.2设备选型。3.2.1调节罐。设计2座100m3钢质水罐,调节除油是整个污水处理系统的重要环节,收油效果不好,使过滤器截污负荷增大、滤料板结,过滤效果变差,使用寿命变短,水质无法长期稳定达标。要保证水质稳定达标,必须做好收油环节,保证滤前水含油小于15mg/L,为污水后续处理提供可靠保证。收油罐内设收油、排污等,利用油水密度差进行沉降分离。油水密度差为0.12g/cm3,通过自然沉降,使出水含油保持在100mg/L以下。3.2.2斜板溶气气浮装置。在管式混合反应器上投加絮凝剂、混凝剂,充分混合反应后,污水在气浮池内进行固液分离。除去大量悬浮物和油,气浮出水经缓冲水箱,提升分别进入双滤料过滤器和多介质过滤器,对污水中的油和悬浮物进行过滤去除。过滤后的水进入循环水池,再经循环泵提升进入微滤膜装置,滤后水进入净化水罐,投加杀菌剂、除氧剂后,由注水泵增压经分水器分配后回注。3.2.3双滤料过滤器。设计2台Φ1600撬装过滤器,滤速10~12m/h,反洗周期12~24h;滤器采用大粒径轻质滤料核桃壳和小粒径重质石英砂两种滤料,比较接近孔隙上大下小的理想滤层分配和合理滤料级配,增加滤层过滤有效深度,增加截污截油能力,并利用二者的密度差保证反冲洗时轻质滤料和重质滤料不混层,保证出水水质,延长滤料使用周期。3.2.4多介质过滤器。设计2台Φ1600过滤器,滤速为10~12m/h,反洗周期12~24h。该种多介质过滤器采用了极细(粒径0.1~0.2mm)、极重(比重4.2~4.8)的特种滤料,对细颗粒的过滤效率非常高,1μm的极细悬浮物和油颗粒的过滤效率在95%以上。宜于反洗再生,运行成本低,当处理水含油和SS≤7mg/L时,出水指标达到油和SS≤2mg/L。3.2.5膜过滤。设计膜处理装置1套,处理量25m3/h。在压力驱动下,水通过微滤膜而大分子物质、胶体物质、悬浮物被截留,随着分离过程的进行,在同等压力条件下,膜通过的水量会随着膜表面截留的物质的增加而逐渐降低,降到一定值时就须对膜进行反向清洗以恢复膜的通量,膜反洗水为其自身过滤出水,辅以空气增加反洗效果。当膜通过的水量不能由正常的清洗恢复时,则须对其进行化学清洗。采用氢氧化钠去除有机污染物,采取盐酸去除无机污染物。3.2.6反洗水罐设计1座100m3钢质水罐,为过滤反冲洗提供水源。3.3工艺技术特点及分段处理效果预测。3.3.1工艺技术特点。(1)高效、低耗的气浮除油器,作为采出水预处理技术,处理效果好,能回收废水中的原油资源,有一定的经济效益。(2)以双滤料过滤器、精细料过滤器两级过滤作为膜处理的前处理,是一个比较成熟的处理单元,对油的去除效率稳定,运行可靠。(3)膜处理作为本工艺的关键处理单元,过滤精度高,对颗粒物的处理效率高。(4)紫外消毒装置杀菌效率高,使用安全、稳定、可靠。(5)采用的工艺流程可配备采出水处理在线监控仪表,实现操作自动化控制。3.3.2污水处理工艺分段处理效果预测。污水处理工艺各分段(容器设备)处理效果预测见表3。3.4污泥处理方案。3.4.1污泥来源及产量预测。污泥主要来自于油罐、水罐排污和气浮产生的浮渣。根据水量预测,前几年污水量很少,污水设计规模按800m3/d,因此,估算污泥量约200m3/a(0.7m3/d)(含水按70%计算)。3.4.2处理工艺污泥经过污泥泵提升进入压滤主机,与化学药剂混合后再经压滤主机压滤成干爽的泥饼,脱水处理后的污泥集中拉运到污泥处理厂进行无害化处理。污泥处理设计规模:30m3/d(按12h/d计),间歇运行。处理能力与效果:进泥含水率≈97%,泥饼含水率≤70%,处理能力2.5m3/h。

4结论

(1)高效、低耗的气浮除油器,作为采出水预处理技术,处理效果好,能回收废水中的原油资源,有一定的经济效益。(2)以双滤料过滤器、精细料过滤器两级过滤作为膜处理的前处理,是一个比较成熟的处理单元,对油的去除效率稳定,运行可靠。(3)膜处理作为本工艺的关键处理单元,过滤精度高,对颗粒物的处理效率高。

参考文献:

[1]刘华印,叶学礼.石油地面工程技术进展[M].北京:石油工业出版社,2006.

[2]胡文瑞.低渗透油气田概论[M].北京:石油工业出版社,2009.刘鸿雁

作者:刘杰 单位:延长油田股份有限公司

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