塔中油田污水處理和回注工藝技術*

王 洪 松 龔 秋 紅 韓 瑋男 宋曉俊楊洋陳勇

（1.中國石油塔里木油田公司；2.江漢石油勘察設計研究院）

塔中油田污水處理和回注工藝技術*

王 洪 松1龔 秋 紅2韓 瑋男2宋曉俊1楊洋1陳勇1

（1.中國石油塔里木油田公司；2.江漢石油勘察設計研究院）

根據注水采油的地質需求，結合安全生產和經營成本實際情況，塔中油田先后建成了 3套污水處理及回注工藝裝置，以傳統的“除油+沉降+過濾”經典模式為基礎，或引入新型技術，或進行工藝設備簡化，均達到了預期設計目的，形成了和油田生產相配套的操作運行和維護保養(yǎng)模式，基本上解決了塔中油田污水外排和油田注水問題。

污水處理 含油 懸浮物 藥劑

塔中油田位于塔克拉瑪干沙漠腹地，主要包括塔中 4油田、塔中 10油田和塔中 16油田3個生產區(qū)塊。隨著油田的不斷開發(fā)，塔中油田面臨含水上升快、地層壓力下降、后備資源儲量不足等困難，日益增加的油田采出水和更高的注入水水質指標，對污水處理系統工藝優(yōu)化和運行操作提出了更高的要求。采出水處理達標后回注是解決油田水驅水源和污水處置問題的最好途徑，處理工藝科學、經濟而環(huán)保，是塔里木油田安全穩(wěn)定生產的重要保證，這使得污水處理及回注系統在油田生產管理中占據非常重要的地位。

1 塔中4油田

塔中聯合站污水處理系統主要對來自油系統三相分離器和熱化學脫水器的污水進行處理。來自熱化學 脫水器的乳化水 （0.38MPa）進入 污水除油緩沖罐 （0.23MPa）進行污油回收， 通過 污水提升泵增 壓 至 0.5MPa， 與 來 自 生 產 分 離 器 的 游 離 水 （0.8 MPa）在 污 水 壓 力 緩沖罐 （0.45MPa）混 合 ，再一次進行污油回收后，進入 10000m3沉降罐 （常壓，具備替油和排泥功能）進行重力沉降，通過污水提升 泵 增壓至 0.2MPa 進 入 懸 浮 污 泥 污 水 處理裝置（常壓，進口添加凈水劑、絮凝劑和助凝劑，并通過比例混合器進行充分混合）進行精細處理（一級過濾為凈化器，二級過濾為單閥濾罐）；處理合格后的污水 （含油≤8mg/L，懸浮物≤4mg/L，粒徑中值≤3 μm）進入 700m3水罐，通過高壓注水泵增壓至 23MPa后輸送至注水井進入地層 （圖1）。

圖1 塔中4油田聯合站污水處理工藝流程

懸浮污 泥過 濾裝置簡稱 SSF （SuspendedSludge Filtration），主要是通過 4 個方面實現其功能：藥劑添加——投加凈水劑使污水中部分溶解狀態(tài)的污染物和膠體顆粒吸附出來，形成微小懸浮顆粒，然后采用絮凝劑、助凝劑將污水中各種膠粒和懸浮顆粒凝聚成大塊密實的絮體；動力平衡——依靠同向凝聚和力學平衡原理，在 SSF污水凈化器裝置內形成懸浮污泥層；厚度平衡——懸浮泥層自動更新，多余污泥依靠點渦流動形成的向心力、水力學牽引力和自身的重力，被快速引入污泥濃縮室沉降分離；污水過濾——通過吸附網捕、電化學和范德華力使得污水經過懸浮泥層精細過濾之后達到注水標準[1-2]。

通過藥劑篩選，凈水劑主要成分確定為鈉膨潤土，加藥量約為 150mg/L；絮凝劑主要成分確定為三氯化鋁、三氯化鐵、二氧化硅，加藥量約為 100 mg/L；助凝劑為聚丙烯酰胺， 加 藥 量 約 為 1mg/L，并且3種藥劑均為干劑。

2 塔中10油田

來自塔中 10 油田集中拉油站 1000m3油水分離罐的罐底含油污水自流進入 500m3污水沉降罐進行重力沉降（常壓，可以實現替油和排泥功能），在進罐前加入凈水劑和絮凝劑，加速促進分散油滴上浮和懸浮物的下沉，沉降罐出水經污水提升泵增壓后 （0.3MPa）進 入 一級核 桃 殼 過 濾 器 去 除 污 油 及懸浮物，而后進入二級雙濾料精細過濾器，進一步去除污 油 及 懸浮物 ， 合格污 水 （含油 ≤8mg/L，懸浮物≤2mg/L，粒徑中值≤2 μm）進入儲水罐，通過高壓注水泵增壓至 25MPa后輸送至注水井進入地層 （圖2）。

核桃殼過濾器原理稱為粗粒化附聚，借助油珠對濾料表面的疏水附聚作用在濾料表面形成油膜，隨后被濾料孔隙間的水流剪力沖刷，形成粗顆粒油珠上浮而達到分離效果。雙濾料精細過濾器內充裝有磁鐵礦和無煙煤，通過濾料對污油和懸浮物進行攔 截實現污 水 處 理 的 目的[3-5]。

通過藥劑篩選，凈水劑主要成分確定為聚合硫酸鐵，加藥量約為 80mg/L；絮凝劑主要成分確定為聚丙烯酰胺和鋁鐵復合鹽，加藥量約為 60mg/L，2種藥劑均為液態(tài)，藥劑、甲醇和水的配比為5∶3∶2。

圖2 塔中10油田集中拉油站污水處理工藝流程

3 塔中16油田

塔中16油田污水處理的主要目的是將多余的污水進行回灌，所以對污水水質指標要求相對較低。轉油站蒸發(fā)池經多次沉降后的污水通過污水提升泵 增壓后 （0.30MPa）進入核桃 殼過 濾器去除污油及 懸浮 物， 合格 污水 （含 油≤10mg/L，懸浮物≤10mg/L，粒 徑 中 值 ≤5 μm）進 入 儲 水 罐經喂水泵輸送至注水井井場，通過井場高壓注水泵增壓至25MPa后將污水注入井下 （圖3）。

核桃殼過濾器用的KFC反沖洗劑主要成分為烷基 苯磺酸 鈉 ， 加 藥 濃度約 15mg/L，每 12h 自動反沖 洗一次[3]。

圖3 塔中16轉油站污水處理工藝流程

4 結論與建議

1）由于地理位置和油氣生產的需要，污水處理工藝存在很大的區(qū)別，但從傳統“除油+沉降+過濾”經典模式來分析對比，又存在很多相似性，當污水系統水質出現問題時，應考慮到污水處理是一個系統的工程，應逐級劃分節(jié)點，全盤考慮，橫縱對 比 ， 才 能 從 根 本 上 解 決 問 題[6-7]。

2）污水藥劑之間，以及與前端油處理系統藥劑（如破乳劑、緩蝕劑等）應進行配伍性實驗，合理進行篩選，否則將會降低藥效，引起藥劑析出結晶，加劇管線結垢或腐蝕。污水藥劑的篩選工作往往停留在實驗室內，應考慮與實際生產中存在的差異[6-7]。

3）塔 中 油 田 污 水 礦 化 度 高 達 100000mg/L 以上，礦化度越高，水的密度會越大，油水分離相對變得更容易，但懸浮物的沉降變得愈加困難，所需要消耗的污水藥劑量相對增加，為了控制運行成本 ， 藥 劑 選 型 變 得 尤 為 重 要[1]。

4）SSF 凈 化 器 進 口 含 油 應 控 制 在 100mg/L 以下，否則污油上浮使得懸浮物很難沉降，造成含油和懸浮物指標不合格；罐體內部泥層的平衡需要一個 穩(wěn) 定 的 流 量 （波 動 ≤20m3/h）， 否 則 失 去 向 心 力和舉升力造成塌陷，重新形成需要8h以上，在工藝設計方面應著重考慮；泥層觀察窗的安裝和材質應合理選擇，否則容易出現滲漏；內部斜板的安裝方向也應引起注意，否則造成泥層不穩(wěn)定和出水水質不達標。

5）單閥濾罐作為二級過濾裝置，長時間運行后內部濾料（石英砂）很難反沖洗徹底，進而造成二次污染，現已停運，通過優(yōu)化一級過濾操作條件即可達到污水處理要求，建議新的污水處理裝置設計階段應慎重考慮單閥濾罐反沖洗強度問題。

6）SSF 污 水 處 理 裝 置 由 于內部結 構 復 雜 ， 噴 砂除銹防腐工作質量很難保證，往往1年后容器和管線均存在不同程度的滲漏，容器內部防腐工作成為限制該技術廣泛使用的瓶頸，建議設計時考慮犧牲陽極或者其他防腐方式。

7）一般來講，核桃殼過濾器和雙濾料精細過濾 器 入 口 含 油 應 分 別 控 制 在 50mg/L 和 20mg/L 以下，否則內部濾料一旦嚴重污染，很難反沖洗干凈，造成內部濾料的粉碎、板結或者流失。建議每半年對容器進行一次開罐檢查，一是檢查容器內壁和附件腐蝕情況，二是檢查內部濾料是否需要補充或 存在污染[4-7]。

8）對于不具有反沖洗功能的容器或設備，建議每月進行一次排空，每季度進行一次開罐沖洗，每年進行一次全面內部檢查，以保證污水水質的達標。

[1]袁鏡清,侯永賓,韓丹丹,等.輪南油田污水處理系統問題分析及對策[J].天然氣與石油,2011,29(5):72-76．

[2]劉剛,胡文勝.油氣田污染物處理方法初探[J].天然氣與石油,2000,18(2):47-50．

[3]羅劍,王夢春,張遠德.聯合站核桃殼過濾器的運行管理[J].油氣田地面工程,2012,31(5):76．

[4]尹先清,劉云龍,王志永,等.雙濾料過濾器在油田污水處理中的應用[J].油氣田地面工程,2002,21(4):65-66．

[5]華偉.薩北油田污水處理過濾工藝的改進[J].油氣田地面工程,2012,31(10):56-57．

[6]丁慧.勝利油田污水回注處理及資源化利用新技術研究[J].油氣田環(huán)境保護,2012,22(4):37-40．

[7]楊俊武,鐘培林,羅正波,等.彩南污水處理技術改進研究及應用[J].油氣田環(huán)境保護,2010,20(10):60-62．

10.3969/j.issn.2095-1493.2013.010.017

2013-06-24）

王洪松，工程師，2006年畢業(yè)于中國石油大學 （華東）（石 油 工 程 專 業(yè)）， E-mail： wanghongsong-tlm@petrochina.com. cn，地址：新疆庫爾勒塔里木油田公司塔中作業(yè)區(qū)聯合站，841000。

塔 里 木 油 田 公 司 資 助 項 目 （CJRQ-DD08807，XM2011-02，注-X10005）