洗井與干線沖洗水處理技術

許婧（大慶油田有限責任公司第二采油廠規劃設計研究所）

洗井與干線沖洗水處理技術

許婧（大慶油田有限責任公司第二采油廠規劃設計研究所）

隨著全球范圍水資源短缺的加劇，以及人們對環境污染認識的加深，油田污水治理越來越受到重視。油田污水若處理不善，不僅對大氣、土壤環境造成污染，而且還會造成油田油、水資源的浪費。因此，如何將油田污水全部回收，實現零排放零污染，成為油田發展研究的重要課題。從目前條件看，采用大放量放空沖洗的方式仍然是控制注水系統二次污染最為簡單和有效的途徑。對注水井洗井和干線沖洗廢水預處理進行規劃，可降低一次性投入，對減少水質二次污染、滿足開發要求具有重要意義。

油田污水水處理洗井水回收

近年來，隨著含油污水處理系統工藝技術的不斷完善，上游污水站含油污水水質達標率得到提升。但是，水系統下游的注水管網、井筒所輸送介質中的各種油、污泥等雜質會不斷沉積在管道內壁，逐漸形成緊貼管道內壁的垢層。系統平穩運行時，垢層相對穩定；當外層松軟的垢層厚度達到極限值、受外力震動干擾或瞬時流速變化較大時，大量的垢層剝離下來，導致水質二次污染，制約著注水井井口水質的達標。同時，垢層的存在也影響管內有效容積，表面摩阻系數增加，導致流量下降、壓力損耗增大，注水成本上升。

1　現狀

目前主要依據注水干線的布局，充分利用現有條件及設施，多元化地開展注水干線沖洗工作。

由于沒有專業施工隊伍，油田作業人員克服臨時管線鋪設距離長、勞動強度大、人員短缺等困難，利用現有設施，進行干線沖洗水收集。主要采取以下三種污水收集方式：

1）注水干線分布相對集中、周邊有回收站點的，采用鋪設固定回收管網方式，同步解決多條干線沖洗水的收集問題。

2）注水干線分布零散、周邊有回收站點的，采用鋪設臨時管線的方式收集污水。

3）地點偏遠、周邊沒有可利用設施的，采用挖建臨時緩沖池、罐車回收的方式，進行污水收集。

充分利用注水干線周邊集輸及污水系統站外已建的排污池、排泥池，以及干線沖洗試驗的臨時緩沖池進行緩沖，經加藥靜沉簡單預處理，再回收至系統。

2　存在的問題

2.1回收管線管徑小、距離長

目前污水收集管線多采用2.5in（1in=25.4mm）或3in油管，由于管徑小、距離長，導致回壓高、排量低，沖洗質量受到影響。因此，提高干線沖洗質量，必須鋪設大管徑回收管線，以降低回壓，提高流速，確保沖洗排量。

某注水干線沖洗初期，從井口連接1根2.5in油管作為回收管線，沖洗排量僅為50m3/h，流速0.88m/s，支線回壓達到10MPa，沖洗僅50min，沖洗水量約45m3，出口水質便與上游水質一致?？紤]到管線長期未沖洗，不應僅沖出如此少量淤積物，為此在干線直接開口鋪設復線，進行二次沖洗。沖洗排量達到140m3/h，流速2.46m/s，回壓降至2MPa，沖出大量雜質。沖洗2h后，沖洗污水由濃黑逐漸變淡，3h后上下游水質趨于一致，沖洗水量約420m3，取得了較好的沖洗效果。

2.2沖洗污水排放緩沖點不完善

由于油田地面建設的各類站均處于開發區塊的中部，距注水井排末端較遠，若全部結合各類站緩沖，回收管線鋪設距離過長，不便管理。

注水管網多呈行列布局，注水干線末端分布在東西兩側端部，而中轉站、污水站等基本位于開發區塊的中部，導致臨時或固定管線鋪設距離過長，鋪設工作量大，管理困難，存在安全隱患。

目前某廠注水干線沖洗利用的10座緩沖池中3座容積超過1000m3，其余7座容積為400～700m3不等，不能滿足注水干線大排量連續沖洗要求。

部分緩沖池不是防滲環保池，不符合環保要求。緩沖池建設時間較早，池底采用磚混結構，存在環境污染隱患，只能臨時應急，不宜長期使用。

若采用罐車直接回收的方式，排量低時，沖洗效果不理想，加大排量又對罐車產生沖擊，存在安全隱患，而且該方式罐車用量較大，無法滿足沖洗要求。

2.3沖洗污水預處理能力不足

干線沖洗水初期水質極差，含油量、懸浮固體含量最高達到10000mg/L、2000mg/L，經緩沖池靜沉處理，含油量、懸浮固體含量仍然高達2200 mg/L、950mg/L。若直接進入污水處理系統，將嚴重污染污水站；若直接進入中轉站，短時間不會出現問題，但大量雜質進入集輸系統，將出現惡性循環，因此，干線沖洗水必須進行預處理再回收。

目前注水干線沖洗污水預處理主要有兩種方式。加藥靜沉方式分離效果不理想，水質難以控制，對系統沖擊較大，而且靜沉分離需要時間長，影響沖洗效率；磁分離污水處理裝置雖然處理效果較好，但數量太少，尚不能滿足目前注水干線沖洗水的處理需求。

2.4注水井吐水問題嚴重

由于注水泵倒泵、故障停電、注水干線穿孔等因素導致管網壓力下降，一般下降1MPa，最大達到2～3MPa，在油田生產中極為普遍。但這對于油層發育差，注入壓力與干線壓力持平，注水量極低、吸水極差的注水井，不僅是停注而是吐水，導致井底大量污染物進入注水管網，嚴重影響二次污染治理工作。這種吸水差的注水井在油田大量存在，尤其是隨著二、三次加密井網等低滲透油層的開發，這一問題更加突出，應盡早考慮。

3　規劃

結合具體情況，本著“操作簡便，效果可控，安全可靠，低成本運營”的原則，按照以“大排量沖洗為主，氣脈沖等技術為輔，分散沖洗，獨立回收”的總體思路，制定如下規劃。

3.1沖洗模式

根據注水管網行列布局特點，劃定獨立小區域，南北距離最遠僅為3km。在每個區域內沿注水干線末端南北縱向鋪設Φ219×16固定回收管線，并建1座大排量防滲緩沖池。每個區域內，在注水井排末端臨近回收管線的注水井處，就近以便于操作的卡箍接頭連接，使用油管及高壓軟連接將沖洗水輸送至該緩沖池，經加藥靜沉處理或磁分離處理回收，就近或進集輸系統，或進污水系統，或增壓直接回注。

3.2防滲緩沖池和沖洗水回收管線的設計建議

為降低投資，提高使用效率，方便生產操作，對新建的防滲緩沖池的結構、沖洗水回收管線及輔助設施提出如下建議。

1）防滲緩沖池的設計建議：

◇為方便污水泊卸，池頂距地面高度應控制在0.5m以內；

◇為發揮池子沉降作用，卸水口與取水口應對角布局；

◇為減緩水力沖擊，卸水口應優化結構，依托防滲緩沖池邊角增設2m×2m小池子，內置毛石，并在小池子的兩面側墻與池底結合處開多個Φ300mm出水孔；

◇為提高池子污泥、污油的分離效率，取水口同樣依托防滲緩沖池邊角增設3m×3m小池子，并在小池子的兩面側墻上，距與池底高0.5m處開多個Φ300mm進水孔；

◇為便于入冬前清除池內積水，防滲緩沖池及取水口的小池子內設0.5m×0.5m小集水坑，并做好坡降，便于淺水泵抽吸；

◇為防止車輛對池子的破壞，建議在遠離池子5m、6m處增設泄水管線；

◇池子護欄應選用防盜材質；

◇應設車輛泊卸場地及通行道路，建議采用砂石路面。

2）回收管線的設計建議：

◇為便于入冬前清除管線內的積水，管線應做好坡降；

◇為保障沖洗質量，應合理優化管徑，流速應大于2.5m/s。

4　認識與攻關方向

1）通過近兩年的干線沖洗可以看出，由于注水管網長期運行，污油和懸浮物沉積，以及管線腐蝕結垢，導致管線內壁附著大量污油、污泥和垢質等物質；若不進行沖洗，注水干線水流變化，沉積物受到擾動，這些雜質將出現大量脫落，造成地層堵塞。

2）在正常注水生產過程中，管線內流體流速、壓力變化不大，管線內壁附著污油、污泥和垢質等物質保持相對穩定。但在注水站停電等啟停泵操作，或注水井洗井，或注水管線穿孔等因素導致管線內流體流速發生較大變化時，注水干線內壁的附著物質受到擾動脫落，造成注入水質二次污染。因此，注水干線沖洗是將管線內壁附著的污染物沖洗出來，減少水質二次污染，起到穩定水質作用，對正常注水生產過程中注入水質的改善作用不大。

3）由于母液管道及注入井支線沖洗后的廢液，以及注聚井洗井液含聚濃度高，采用常規污水處理手段很難處理，目前主要采用罐車拉運至固廢暫存點，但由于固廢暫存點存儲能力有限，導致管線沖洗及注聚井洗井工作受到制約。為加強二次污染治理工作，降低聚合物溶液的黏度損失，改善聚驅開發效果，在某廠開展了聚合物生物降解技術研究，力求摸索一套長效、環保的高含聚污水處理回收方法。目前，室內試驗污泥擴大培養液+菌種的組合方式對聚合物具有一定降解效果，去除率由初期的45%增至59.1%，直接由干粉調配的聚合物溶液濃度由1051×10-6降至430×10-6。下一步將繼續培養、篩選降解大分子量聚合物的高效菌，提高菌種的降解性能。

4）針對吸水差的注水井吐水污染注水管網的問題，考慮加裝單流閥，夏季沒有問題，但冬季易凍井。由于這部分井位置分散，顧及獨立增壓工藝較復雜，應通盤考慮，否則注水水質的深化治理工作將受到限制。

10.3969/j.issn.2095-1493.2015.002.021

2014-07-11）

許婧，2009年畢業于大慶石油學院，從事油田水暖設計工作，E-mail：cy2xujing@petrochina.com.cn，地址：黑龍江省大慶油田有限責任公司第二采油廠規劃設計研究所，163414。