降低含聚深度污水處理站外輸含油量

中國石油大慶油田有限責任公司第四采油廠第三油礦 旭日QC小組

(黑龍江 大慶 163453)

降低含聚深度污水處理站外輸含油量

中國石油大慶油田有限責任公司第四采油廠第三油礦 旭日QC小組

(黑龍江 大慶 163453)

1 小組概況

旭日QC小組共有成員10人，由質量管理、副隊長、技術員及崗位操作員工等組成，形成了管理、技術、操作3個層面的優化構成。為控制好聯合站油、氣、水、電的各項質量指標，旭日QC小組充分利用各層面成員的技術及經驗積極開展質量管理活動，為解決生產中存在的問題做了大量的工作。小組的基本情況見表1。

2 選題理由

選題的過程如圖1。

表1 小組的基本情況

圖1 選題的依據及過程

3 設定目標

從污水系統癥結中可以看出，目前深度污水處理站外輸含油量平均為12mg/L，而Q/SY DQ0605-2006《大慶油田油藏水驅注水水質指標及分析方法》中要求含聚深度污水處理站外輸含油量小于5mg/L，因此，我們設定目標為含聚深度污水處理站外輸含油量小于5mg/L。

4 可行性分析

4.1 污水處理站流程簡介

杏十聯脫水站2007年改造后，三元驅來液與水驅來液在一段分開處理，二段混合處理。由于三元污水處理工藝不完善，尚處于試驗階段，三元驅見聚合物后水質很難保證，因此2010年5月以來深度污水處理站開始同時處理水驅與三元驅含油污水。處理站的基本流程如圖2。

4.2 污水外輸含油量曾經達標

據2010年杏十聯深度污水站外輸污水含油量統計，2010年1～5月份污水含油量穩定在5mg/L以內，6月以后才逐漸升高（圖3）。

4.3 污水含聚濃度逐漸升高

對2010年5～12月杏十聯深度污水站來液含聚合物濃度進行統計（圖4），可看出隨著污水中聚合物濃度明顯提高，深度污水站污水處理工藝不適應性凸顯，處理負荷及難度都增加了，導致水驅污水處理工藝對含聚污水處理的適應性較差。主要體現在：污水油水沉降時間增長；藥劑用量加大；反沖洗周期縮短；濾料污染嚴重；污水收油頻繁；水質化驗工作量大等。

圖2 污水處理站流程

4.4 污水含油量不合格問題

經調查，影響污水處理后含油量不合格的問題有沉降罐含油量超標、過濾罐含油量超標、污油回收不及時、油水分離劑濃度低、含油量化驗操作失誤等。對2010年5～12月的90個不合格樣本進行了分類統計（表2）。

由表2可得出含油量不合格的頻次結果如下（表 3）。

由表3可看出，污油回收不及時和過濾罐含油量超標是造成外輸含油量不合格的癥結問題，也就是說只要解決這2個問題，就可以將含聚深度污水處理站外輸含油量降低到5mg/L以下。

5 原因分析

針對污油回收不及時和過濾罐含油量超標的癥結問題，召集QC小組成員，尋找原因并繪制關聯圖，找到7條末端因素（圖5）。

表2 含油量不合格問題分類統計表（2010年5～12月）

表3 含油量不合格問題頻次表（2010年5～12月）

6 確定主要原因

7 個末端因素確定后，小組成員分工回到生產現場，調查分析驗證，并逐一確認主要原因。

確認一：員工技術水平低

2011年2月，通過到現場及利用早會提問方式隨機對崗位員工進行污水收油制度及過濾流程相關知識的提問，崗位員工回答準確；我們于2011年3月5日和3月16日2次進行崗位員工污水知識考試，成績都在90分以上；日常管理中進行現場抽查，發現崗位員工能嚴格執行污水崗各項操作制度，定期進行收油及按時反沖洗，現場管理深入到位。

結論：不是要因。

確認二：來液含油超標

小組成員查閱了2010年與2011年同一時期的一沉來液含油量情況（圖6），從對比圖中可以看出，隨著2011年含聚合物濃度的增加，一沉來水含油量確實比2010年同期增加了很多，但其含油量仍然在Q/SY DQ0605-2006《大慶油田油藏水驅注水水質指標及分析方法》中規定的低于300mg/L范圍內。

確認人：毛鴻輝；

確認方法：分析驗證；

確認時間：2011年2月；

結論：不是要因。

確認三：老化油罐放水工藝不完善

小組成員現場調查，深度污水崗污油回收至輸油崗老化油單獨處理工藝進行處理，此工藝放水管線僅與三元污水罐相連，而目前該罐因故障已經停運，放水不能進三元沉降罐，老化油工藝無法運行，使污水崗污油不能及時回收，沉降罐油厚曾達到0.5m，超過Q/SY 1187-2008《油田含油污水處理站收油、排泥及清淤管理規范》規定的小于0.3m，造成污水含油量嚴重超標。

確認人：焦樹景 ；

確認方法：現場調查；

確認時間：2011年3月；

結論：是要因。

確認四：收油管線沒有伴熱

杏十聯合站深度污水崗的收油管線沒有伴熱管線，由于所收污油均已老化，黏度很大 (40℃時225mPa·s)，特別當氣溫較低收油時，管線凝堵頻繁，收油泵回壓高 （由0.6MPa很快上升到1.8MPa），造成機泵超壓暫停，影響了正常的收油工作，沉降系統每天增加3～5m3的污油，污水含油量嚴重超標。

確認人：王學軍；

確認方法：現場調查；

確認時間：2011年4月；

結論：是要因。

確認五：反沖洗參數不合理

反沖洗參數配置是否合理直接影響到過濾罐的過濾效果，進而影響到污水處理質量。

反沖洗方式為核桃殼過濾罐每24h反沖洗一次，每次反沖洗35min；二次、三次過濾罐分單雙號每48h反沖洗一次，每次反沖洗15min。對反沖洗效果進行跟蹤測試（表4）。

三次過濾罐的污油去除率都較低，污水出水含油量較高，小組成員分析，近年來，隨著污水普遍見聚合物，采用原來的水驅反沖洗參數已經不合理，不能適應含聚污水處理的現狀，亟待優化反沖洗參數。

表4 污水反沖洗后的的水質含油量跟蹤化驗表（2011年）

確認人：楚殿慶；

確認方法：現場調查；

確認時間：2011年5月；

結論：是要因。

確認六：過濾罐篩管堵塞

杏十聯深度污水崗為三級過濾處理工藝，一級核桃殼過濾罐的處理效果對整個系統至關重要。小組成員于2011年6月12日調查了核桃殼過濾罐進出口壓力，數據見表5。

表5 2011年6月12日核桃殼過濾罐進出口壓力對比表

從表5可以看出一級核桃殼過濾罐進出口壓差較大，遠超過正常運行規定的壓差0.05MPa，可見濾料板結堵塞現象嚴重。

小組成員查閱過濾罐結構圖紙發現，布水篩管呈水平布置，出口篩管與罐頂部有0.5m左右的布水死角，經6月份開罐檢查發現，篩管孔隙已被嚴重堵塞，污油長期滯留在過濾罐內，濾料污染嚴重，濾料再生困難，污油出水含油量高。

確認人：姜志強；

確認方法：現場調查；

確認時間：2011年6月；

結論：是要因。

確認七：來液溫度低

根據表6、表7 2010年與2011年同期調查表數據對比中可以看出，2010年7月份來液平均溫度39℃，污水外輸含油12.7mg/L，2011年同期來液平均溫度為40℃，污水外輸含油13.1mg/L。由此，可以看出溫度對污水外輸含油量并沒有什么影響，同時查閱相關資料可知，污水處理平均溫度為40℃左右，目前可以達到此溫度，因此來液溫度低不是要因。

表6 2010年來液溫度低調查表

表7 2011年來液溫度低調查表

確認人：楚殿慶；

確認方法：現場調查；

確認時間：2011年7月；

結論：不是要因。

最終找到了4條主要原因，分別是：老化油罐放水工藝不完善、收油管線沒有伴熱、反沖洗參數不合理和過濾罐篩管堵塞。

7 制定對策

針對確定的4條要因，小組制定了如下措施（表8）。

8 實施對策

實施一：完善老化油罐放水工藝

為了使老化油罐正常運行，確保污水站收油系統正常運行，2011年7月11日，小組成員將老化油罐放水管線與污水沉降罐的進口相連接，這樣就能夠保障老化油罐的正常投用，有效地降低了污水崗的含油量。具體改造流程如圖7。

實施效果檢查：通過該項措施的實施，實現了單獨收油工藝正常運行的分目標，該對策有效。

實施二：收油管線加裝伴熱管線

表8 對策表

圖7 杏十聯老化油單獨處理工藝改進流程

為了解決污水崗的收油管線沒有伴熱，冬季污油凝堵無法收油的難題，2011年8月18日，小組成員對污水站的收油系統進行了部分的工藝改進，在污油罐伴熱管線上接出一段管線到污油罐出口匯管上，同時我們將收油泵進出口管線進行連接，當泵壓較高時可適當打開連通閥門降低泵壓，同時方便伴熱管線對收油泵進出口管線進行伴熱。

表9 縮短二、三次反沖洗周期后的水質含油量化驗數據表（2011年）

實施效果檢查：2011年8月20～31日，小組成員將上述改造后操作程序編制成 《污油回收操作辦法》，并嚴格操作。通過這2項措施的實施，污油泵的回壓由1.8MPa降到了 0.6MPa，小于 1MPa，沉降罐油厚小于0.3m。2011年冬季確保了沉降罐污油連續回收，分目標實現了，該對策有效。

實施三：優化反沖洗參數

（1）縮短二、三次過濾罐的反沖洗周期。由于含聚污水會縮短過濾罐反沖洗周期，將二次、三次過濾罐的反沖洗周期縮短為每24h反沖洗一次，效果跟蹤情況見表9。

通過與表9對比可以看出：二次、三次過濾罐反洗周期從48h縮短到24h。二次濾后含油從25.5 mg/L下降到20.8mg/L；三次濾后含油從15.1mg/L下降到7.6mg/L。可見，二次、三次過濾罐隨著反洗周期的縮短，二、三次過濾罐的含油去除率分別由表9中的45%和41%提高到54%和64%。但同樣也可以看到一次過濾罐含油去除率依然很低，導致即使二、三次過濾罐雖然含油去除率得到了很大的提高，但是污水濾后含油量依然沒有達到低于5mg/L的指標，說明核桃殼過濾罐反沖洗參數也需要進行優化。

（2）應用正交試驗法，優化核桃殼過濾罐反沖洗參數。為了獲得優化的核桃殼過濾罐反沖洗參數，小組于2011年8月29日～9月7日進行了為期10d的核桃殼過濾罐正交試驗。

小組成員分析影響核桃殼過濾罐反沖洗效果的的工藝參數主要有：反沖洗強度 (A)、反沖洗時間(B)、反沖洗周期(C)和攪拌機槳葉的攪拌時間(D)，每個因素取3個水平，制定因素水平表（表10）。

確定試驗方案：用正交表L9(34)來完成，得到了試驗表(表 11)。

分析與結論：各個因素對指標影響的程度為:RC＞RA＞RD＞RB。即反沖洗周期對指標影響最大,反沖洗強度對指標影響其次,攪拌時間對指標影響第三,反沖洗時間對指標影響最小。

因素最好水平：①直接看：反沖洗效果最好的試驗組合為A2B3C2D2；②算一算：比較各列位級和，最好方案為A2B3C2D3；③“看一看”不等于“算一算”。

進一步試驗：由于“看一看”與“算一算”結果有差別，雖然本批實驗效果已經達標，但為了減少攪拌機的使用頻率，找出最短的攪拌時間，我們決定在這次試驗的基礎上，于2011年9月9日～12日進行了第二批正交試驗。

表10 影響核桃殼過濾罐反沖洗效果的因素水平表

表11 影響核桃殼過濾罐反沖洗效果的因素正交試驗及試驗結果

挑因素：由于反沖洗周期為24h對指標影響最大，為最佳的反沖洗周期，因此此次正交試驗都是在該設定的條件下進行。最終，選擇的指標為攪拌時間(A)、反沖洗強度 (B)和反沖洗時間(C)。

選水平（位級）：小組成員決定攪拌時間在0～10min之間選取5min和8min兩個位級，反沖洗強度選先3后5和先3后7兩個位級，反沖洗時間選30min和35min兩個位級。綜合成因素水平 （表12）。

確定試驗方案：用正交表L4(23)來完成，得到了試驗表（表 13）。

表12 影響核桃殼過濾罐反沖洗效果的因素水平表

因素最好水平：①直接看：反沖洗效果最好的試驗組合為A1B2C2；②算一算：比較各列位級和，最好方案為A1B2C2；③“看一看”等于“算一算”；④按照R的大小,把因素的大致主次順序以及選用的位級進行排列B2A1C2。

表13 第二次正交試驗及試驗結果

這樣通過正交試驗確定的最佳組合為：反沖洗強度先3后7、反沖洗時間35min、反沖洗周期24h和攪拌時間5min。

實施效果檢查：通過優化過濾罐的反沖洗參數，二、三次過濾罐反沖洗周期縮短為24h；一次過濾罐反沖洗強度達到了 7L/（s·m2）以下、攪拌時間10min以內，分目標實現，該對策有效。

實施四：解決核桃殼過濾罐篩管堵塞

（1）過濾罐放空管線改造成排油管線。小組成員根據2011年6月開罐檢查情況與容器圖紙進行分析研究，決定對原核桃殼過濾罐污水進口放空管線改進成收油裝置。

改進后，可隨時回收罐頂部污油，降低了污水處理負荷和處理難度，減輕了核桃殼濾料油浸板結程度，延長了濾料使用壽命。

（2）確定合理的過濾罐排油時間與排油周期。小組成員于2011年8月10～13日進行現場試驗，初步選定3個不同的排油時間，并對濾后水質含油量進行了跟蹤測試，測試數據見表14。

表14 核桃殼過濾罐排油時間對一次濾后含油影響對比表

從表14中可以看出，排油時間從15min延長到20min，除油效果變化不大，所以確定每次排油時間為15min；結合生產實際，過濾罐排油時間選擇在2次反沖洗之間較為合適，因此我們規定核桃殼過濾罐排油時間定為每天20:00～21:00。

實施效果檢查：2011年8月14日，小組成員對核桃殼過濾罐進出口壓力進行效果檢查 （表15），1#～4#過濾罐進出口壓差均小于0.05MPa。同時對此壓差進行了長期跟蹤，壓差均在合理范圍內，證明通過上述措施有效的解決了核桃殼過濾罐篩管堵塞現象的發生，分目標實現，該對策有效。

表15 2011年8月14日核桃殼過濾罐進出口壓力對比表

9 效果檢查

9.1 課題目標完成情況

通過上述各項含聚污水措施的實施，杏十聯合站的深度污水外輸含油量得到很大程度上的改善，外輸含油量由原來的平均12mg/L降低到平均4.4mg/L（水質含油量化驗數據見表16），圓滿地完成了平均外輸含油量≤5mg/L的目標。

表16 2011年措施實施后的效果檢查期間水質含油量化驗數據表

9.2 直接經濟效益

本成果在效果檢查階段取得直接經濟效益如下：

（1）節約清洗劑（5 833 元/t）費用：每座 1.17 萬元，共有20個過濾罐，即可節約1.17×20=23.4（萬元）。

（2）及時回收污油進脫水系統，共計收油315 t，按原油純經濟利潤0.24萬元/t計算，可創經濟效益0.24×315=75.6（萬元）。

（3）可實現核桃殼過濾罐頂部收油，降低了污水處理負荷和處理難度，減輕了核桃殼過濾罐濾料的油浸板結程度，延長了濾料使用壽命1～2年。每座核桃殼過濾罐所需濾料7t，濾料0.35萬元/t，即節約材料費用2.45萬元，另外節約人工費、車輛費0.25萬元，共有4座核桃殼過濾罐，即可獲總經濟效益（2.45+0.25）×4=10.8（萬元）。

綜上所述，在效果檢查階段，合計創造經濟效益23.4+75.6+10.8=109.8（萬元）。

9.3 社會效益

有效地保證了含聚污水的出水含油量合格，有效地降低了員工的勞動強度，提升了崗位的生產管理水平，同時為現有水驅污水處理裝置怎樣進行改造優化以適應含聚污水處理進行了有意義的探索和嘗試。

10 鞏固措施

為了鞏固小組活動取得的成果，制定了以下鞏固措施。

小組成員編制了《污油回收操作辦法》、《沉降罐操作辦法》、《含油污水過濾器操作辦法》，要求員工按照辦法進行檢查操作。

小組成員完善了 《第三油礦聯合站污水處理雙節點管理辦法》中的4.6.2條“杏十聯合站進行含聚污水處理，反沖洗參數調整為：核桃殼過濾罐每24h反沖洗一次，反沖洗強度先3后7、反沖洗時間35min、反沖洗周期24h，攪拌機攪拌時間為5min。二次、三次過濾罐每24h反沖洗一次，每次反沖洗15min。”和4.6.3條“杏十聯合站定期對核桃殼過濾罐頂部進行排污：排污時進行正常過濾，將要排污的過濾罐室內的排污閥打開，隨時控制，每次排油15min；結合生產實際，過濾罐排油時間選擇在該罐二次反沖洗之間。

成果跟蹤：該成果應用后，2012年1～5月，杏十聯深度污水處理站外輸含油量平均為4.5mg/L，沒有超標現象。

11 總結和下一步打算

通過本輪PDCA循環，小組的成果達到并超過了預期制定的目標。通過活動，小組成員的團隊意識、個人能力、質量意識及QC知識等方面都有了很大的提高，小組成員能夠正確地運用QC方法進行技術攻關，有效地解決了生產管理中的質量問題，為崗位安全生產提供了有力的保障。

杏六區東部Ⅰ塊注入黏度部分單井平均注入黏度只有 28.8mPa·s， 遠未達到 62.5mPa·s的要求，影響了注入質量。所以，小組的下一個活動課題為：提高三元復合驅注入井注入液黏度。

尉立崗

2012-09-20▌