薩中開發(fā)區(qū)含油污水處理系統(tǒng)適應性分析及優(yōu)化思路

大慶油田采油一廠

薩中開發(fā)區(qū)含油污水處理系統(tǒng)適應性分析及優(yōu)化思路

張忠慧

大慶油田采油一廠

隨著聚合物驅油技術的大規(guī)模應用以及三元復合驅工業(yè)化推廣，油田采出水水質含聚量逐漸升高，水驅與聚驅污水站來水水質處理難度加大，導致地面采出水處理系統(tǒng)出現(xiàn)了不同程度的不適應性。為了滿足開發(fā)注水水質要求，更好地適應油田開發(fā)形式，以油田公司規(guī)定的污水站設計參數(shù)為依據(jù)，結合目前各污水系統(tǒng)處理工藝實際運行情況，對設計參數(shù)進行適當調整，重新校核已建污水系統(tǒng)處理能力，并進行系統(tǒng)能力分析。根據(jù)分析結果，提出“優(yōu)先調整原水管網(wǎng)，實現(xiàn)水驅、聚驅污水站能力互用；其次新增污水站處理能力，完善濾后水管網(wǎng)，實現(xiàn)礦區(qū)之間污水站能力互補”的優(yōu)化調整改造思路，為今后污水處理系統(tǒng)平穩(wěn)高效運行，完成油田公司下達的生產(chǎn)經(jīng)營指標提供保障。

污水系統(tǒng)；能力校核；優(yōu)化調整；工藝；負荷

隨著聚合物驅油技術的大規(guī)模應用以及三元復合驅工業(yè)化推廣，油田采出水水質成分日趨復雜、處理難度加大。由于薩中開發(fā)區(qū)水驅污水站來液受上游水、聚驅原油處理工藝（即水、聚驅油井脫水站二段水驅、聚驅不分的處理工藝）的影響，以及聚驅污水站處理后濾后水回注高滲透層，而采油一廠一次加密井網(wǎng)與二次加密井網(wǎng)注水層系相同，注入水質不同等，使得目前水驅高滲透層采出水全面見聚，且來水含油、含聚濃度呈逐年上升趨勢。聚驅污水站來液受高濃度驅影響，含聚濃度上升，處理難度加大，工藝出現(xiàn)不適應性。

為適應污水站來水水質變化，參照油田公司規(guī)定的污水站設計參數(shù)，結合目前各污水系統(tǒng)處理工藝實際運行情況，對已建污水系統(tǒng)處理能力重新進行校核，并根據(jù)未來三年開發(fā)水量預測值，提出優(yōu)化調整改造思路，對于保證今后污水站處理水質達標率、確保油田開發(fā)效果具有一定的意義。

1 污水系統(tǒng)現(xiàn)狀

截至2012年底，薩中開發(fā)區(qū)污水系統(tǒng)建成各類污水站52座，其中普通含油污水站17座，深度污水站23座，聚合物含油污水站10座，三元污水試驗站1座，地面污水處理站1座。按照原設計規(guī)模統(tǒng)計，污水總處理能力72.4×104m3/d，負荷率80.43%，深度水處理能力為48.1×104m3/d，負荷率69.11%。各系統(tǒng)基本狀況見表1。

污水處理系統(tǒng)面臨的形勢主要包括：①水質日趨復雜，污水系統(tǒng)處理能力下降；②深度水需求量增大，污水系統(tǒng)面臨深度水水源不足問題；③污水

表1 污水站現(xiàn)狀

2 系統(tǒng)能力核實及適應性分析

2.1 已建污水站能力核實

采油一廠有水驅污水處理站10座，其中采用兩級重力沉降+一級壓力核桃殼過濾工藝4座，采用一級氣浮選+一級壓力核桃殼過濾工藝6座。

（1）兩級沉降+一級核桃殼過濾工藝能力核算。水驅污水處理站采用核桃殼過濾工藝，聚驅污水站采用石英砂過濾工藝，單純以聚驅污水站設計參數(shù)核定水驅污水站不合理。為確定核桃殼過濾罐處理含聚污水合理濾速，開展了現(xiàn)場核桃殼處理含聚污水濾速優(yōu)選試驗。該試驗根據(jù)來水量情況，按濾速12、10、8、6m/h，通過調整過濾罐開關數(shù)量來評價處理后水質情況。試驗地點選擇在新北某污水站。從監(jiān)測數(shù)據(jù)可以看出，當濾速調至12m/h時，出水水質含油量、懸浮物含量均超出“雙20”水質標準。借鑒南區(qū)污水站老區(qū)改造中設計核桃殼濾罐處理含聚污水（濾速為12m/h），結合現(xiàn)場試驗情況，將核桃殼濾速定為10m/h。因此，采油一廠水驅污水處理站的兩級沉降+一級核桃殼過濾工藝設計參數(shù)應由自然沉降4h、混凝沉降2h、濾速16m/h，調整為自然沉降8h、混凝沉降4h、核桃殼濾速10m/h。重新校核后，兩級沉降+一級過濾工藝水驅污水站處理能力由12×104m3/d降至8.6× 104m3/d，與原設計能力相比減少3.4×104m3/d。

（2）氣浮選+一級核桃殼過濾工藝能力核算。為了解決含油污水見聚后重力式污水除油工藝不適應油田生產(chǎn)的實際情況，從1999年開始到2002年底，共在6座水驅含油污水處理站、1座普深合一污水處理站推廣應用氣浮選除油工藝。從目前實際運行情況看，負荷率低于80%的污水站3座，其中北1—3污由于過濾罐改造原因，導致水質不合格，其余均在“雙20”指標范圍內。因此根據(jù)實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)，氣浮選除油工藝處理含聚污水其單臺設備處理能力應由1×104m3/d降至0.8×104m3/d。一廠水驅污水處理站氣浮選+一級核桃殼過濾工藝設計參數(shù)，應由單臺浮選設備處理能力1×104m3/d、核桃殼率罐濾速16m/h，調整為單臺浮選設備處理能力0.8×104m3/d、核桃殼率罐濾速10m/h。重新校核后，氣浮選+一級核桃殼過濾工藝水驅污水站處理能力由19×104m3/d降至11.6×104m3/d，與原設計能力相比減少7.4×104m3/d。

（3）聚驅污水處理站。采油一廠有聚驅污水處理站10座，其中采用兩級沉降+一級石英砂過濾工藝8座，采用一級氣浮沉降+一級石英砂過濾工藝2座。按照油田公司規(guī)定的聚驅污水處理站設計標準，即兩級沉降+一級核桃殼過濾工藝自然沉降時間8h、混凝沉降時間4h、濾速8m/h計算，8座污水站校核后能力為25×104m3/d，與原設計相比能力增加1×104m3/d。但在實際運行中，部分污水站存在沉降段實際處理能力低于設計能力的現(xiàn)象。分析原因認為：一是采油一廠聚驅污水黏度增大，影響水在管路中的流動性；二是實際施工過程中存在施工偏差問題，沉降罐內部管件高差不足，導致沉降罐來水流量大時出現(xiàn)溢流。結合實際運行情況及核算能力，確定聚驅污水沉降罐最終核定能力為22.8×104m3/d，如表2所示。

（4）深度污水處理站。采油一廠有深度污水處理站10座，均采用兩級壓力過濾工藝流程。2000年前建設深度水污水站設計濾速較高，一級濾速12、14、15m/h，二級濾速8m/h，按照油田公司規(guī)定的深度污水處理站設計標準，即兩級壓力過濾，一級濾速10m/h、二級濾速8m/h計算，10座污水站校核后能力為28×104m3/d，與原設計相比核減2.6×104m3/d。

（5）普深合一污水站。普深合一污水處理站7座，采用工藝及各級過濾濾料都不盡相同。結合油田公司普深合一站設計參數(shù)，確定不同工藝下各段污水設計參數(shù)。按照設計參數(shù)校核已建7座普深合一污水站校核后能力為16×104m3/d，與原設計能力相比減少1.3×104m3/d。

按照上述核算結果，薩中開發(fā)驅污水處理能力為：水驅污水站36.2×104m3/d，聚驅污水站22.8× 104m3/d，深度污水站44×104m3/d。與原設計能力相比水驅污水站降低11.3×104m3/d，聚驅污水站降低1.2×104m3/d，深度污水站降低4.1×104m3/d。

2.2 污水處理系統(tǒng)適應性分析

根據(jù)開發(fā)部門提供的產(chǎn)水量預測，采用校核后的污水站能力，分析未來三年污水各系統(tǒng)處理負荷率情況，結果見表3。

表2 聚驅污水處理站能力核定

從表3可以看出，水驅、聚驅污水站負荷率均在90%以上，且從2016年起水驅、聚驅污水站超負荷運行，達到101.10%。三元驅污水處理站最大負荷率為86.36%，設計能力能夠滿足三元污水處理需求。深度水配注最大量為43.90×104m3/d，目前已建深度污水處理規(guī)模為44×104m3/d，2014年東區(qū)新建中416深度污水處理站1座，設計規(guī)模4×104m3/d，屆時深度水處理總規(guī)模為48×104m3/d。深度水處理站負荷率未來三年將保持在84.27%～91.46%之間，深度水污水處理站設計能力較為合理。值得一提的是表3中數(shù)據(jù)是按照一次加密、高臺子老井注入“雙20”指標水質進行預測的，若根據(jù)地質要求，按照“雙5”注入水質，深度水處理站超負荷運行，能力明顯不足。

表3 污水系統(tǒng)負荷率預測

從分礦負荷情況看，存在局部地區(qū)系統(tǒng)能力分布不均現(xiàn)象，一礦、二礦、六礦、七礦負荷率達到100%以上，三礦、四礦、五礦負荷率較為合理。由于在中區(qū)東部產(chǎn)能建設中，已經(jīng)考慮將聚中609放水站放水進入四礦聚415污水站處理，六礦地區(qū)負荷率將降至82.5%，在合理范圍之內。因此，一礦、二礦、七礦負荷率高，處理能力不足，需完善調水管網(wǎng)，合理分配系統(tǒng)能力，最大限度地應用剩余能力，以平衡礦區(qū)間系統(tǒng)負荷。

3 優(yōu)化調整改造思路

根據(jù)污水處理系統(tǒng)適應性分析，提出“優(yōu)先調整原水管網(wǎng)，實現(xiàn)水驅、聚驅污水站能力互用；其次新增污水站處理能力，完善濾后水管網(wǎng)，實現(xiàn)礦區(qū)之間污水站能力互補”的調整改造思路。

（1）針對目前水驅、聚驅原水來水水質相當?shù)那闆r，考慮調整轉油放水站與污水站之間的系統(tǒng)關系，對于放水站放水去向單一的站，增建放水站至其他污水站的原水管線，通過對原水管網(wǎng)的調整，增加原水調水靈活性，實現(xiàn)水驅、聚驅污水站能力互用，在充分利用污水站剩余能力的同時，也便于應對停產(chǎn)改造所帶來的污水調水困難的問題。

（2）校核后，水驅、聚驅污水站綜合處理符合率在94%以上，在實際運行中，存在污水站改造產(chǎn)水量波動，水驅、聚驅采出液逐漸見三元液等不確定因素，按照80%合理負荷率考慮，采油一廠普遍水處理站能力欠缺在16×104m3/d。根據(jù)各區(qū)塊之間的負荷情況，一方面利用已建的調水管網(wǎng)，將符合率較高地區(qū)的多余采出水調至負荷率較低的地區(qū)，處理后的濾后水再通過濾后水管網(wǎng)回輸至該區(qū)塊。另一方面根據(jù)分區(qū)塊污水站處理負荷情況，新建污水站選擇建在一礦、二礦、七礦。其中一礦地區(qū)建設規(guī)模為2.5×104m3/d，二礦地區(qū)建設規(guī)模為8.5×104m3/d，七礦地區(qū)建設規(guī)模為2×104m3/d。新增能力后，各礦負荷均衡，運行平穩(wěn)。

（3）完善上、下游處理工藝。針對上游放水站、脫水站工藝僅建設1個污水沉降罐，不能定期清淤，難以保證污水站來水指標的情況，在上游放水站、脫水站增加污水沉降罐，減輕下游污水站處理壓力。對于高濃度聚驅區(qū)塊，沉降罐內應用氣浮改造技術，提高沉降罐沉降效率，使得油水分離效果更好。

4 結論

（1）針對污水站來水水質越來越差現(xiàn)象，跟蹤已建站來水水質變化情況，摸索各段處理工藝合理運行參數(shù)，并適時進行調整改造，以保證今后污水站處理水質達標率，確保油田開發(fā)效果。

（2）薩中開發(fā)區(qū)水驅、普通聚驅污水站來液水質含聚濃度及黏度相近，可以考慮通過調整轉油放水站與污水站之間的原水管網(wǎng)，實現(xiàn)水驅、普通聚驅污水站能力互用，在充分利用污水站剩余能力的同時，也便于應對停產(chǎn)改造所帶來的污水調水困難的問題。

（3）在產(chǎn)能建設、老區(qū)改造項目中，充分考慮污水站原水水質變化情況，逐步提高水驅污水站處理能力，解決礦區(qū)污水站負荷不均問題。

（欄目主持張秀麗）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.6.012