慶二聯采出水處理系統(tǒng)工藝優(yōu)化

王加一，黃純金，譚旭，李發(fā)旺，吳冬旭

（中國石油長慶油田分公司第十采油廠，甘肅慶陽745600）

慶二聯采出水處理系統(tǒng)工藝優(yōu)化

王加一，黃純金，譚旭，李發(fā)旺，吳冬旭

（中國石油長慶油田分公司第十采油廠，甘肅慶陽745600）

本區(qū)采出水處理系統(tǒng)于2010年10月15日投入運行以來，制定了一套適合華慶油田的采出水處理流程工藝及加藥制度，但系統(tǒng)本身的局限，處理效果不理想，通過工藝、流程改造，選擇配套水處理工藝，改善采出水處理水質，主要指標：懸浮物、含油量達到10 mg/L以下，硫酸鹽及腐生菌含量控制在指標范圍內，減緩采出水系統(tǒng)結垢腐蝕，使處理后水質達到華慶油田采出水回注水質要求。

采出水處理；工藝流程；水質達標

采出水絮凝實驗按SY/T5890－1993標準進行；處理后水的細菌含量測定按SY/T5329－1994標準進行；腐蝕速率測定按照HG/T2159－1991標準進行。

1　實驗分析

1.1采出水性質分析

1.1.1含油量標準曲線根據含油量的測定原理與方法，在波長235 nm處測其吸光度，得慶二聯油田采出水含油量與吸光度關系（見表1），以此實驗結果作標準曲線并進行線性擬合，結果（見圖1）。

表1　油含量與吸光度關系

圖1　含油量標準曲線

根據分析結果，含油量計算公式為：

式中：Y－含油量，mg/L；X－吸光度。

注意事項：若計算結果大于標準曲線上查出的含油量值，應與水樣稀釋進行換算。

1.1.2鐵含量標準曲線根據含鐵量的測定原理與標準方法，選用光波長為510 nm，測得慶二聯油田采出水含鐵量與吸光度關系（見表2），以此實驗結果作標準曲線并進行線性擬合，結果（見圖2）。

圖2　鐵含量標準曲線

表2　含鐵量與吸光度關系

根據分析結果，標準曲線線性公式為：

式中：Y－鐵含量，mg/L；X-吸光度。

注意事項：若計算結果大于標準曲線上查出的含鐵量值，應與水樣稀釋進行換算。

1.1.3硫化物（S2-）含量的測定主要儀器：酸式滴定管；錐形瓶；移液管；量筒等。

主要試劑：乙酸鋅，22 g/100水；碘液，0.02 mol/L；（1+1）HCl溶液；淀粉溶液；硫代硫酸鈉溶液，0.02 mol/L。

測定步驟為：（1）用量筒量取5 mL水樣置燒杯中，加過量乙酸鋅出現沉淀；（2）濾紙過濾此溶液，將濾紙放入250 mL錐形瓶中；（3）加2 mL碘液，用玻棒搗碎。然后加5 mL（1+1）HCl溶液，用蒸餾水稀釋，蓋上瓶蓋，放暗處靜置5 min；（4）加4滴淀粉溶液，用硫代硫酸鈉滴定至溶液為無色；（5）空白實驗：水樣換成蒸餾水，步驟同上。

1.1.4計算

式中：V空白-蒸餾水消耗的硫代硫酸鈉溶液的體積，mL；V1-水樣消耗的硫代硫酸鈉溶液的體積，mL；C-硫代硫酸鈉標準溶液的濃度，mol/L；V-水樣體積，mL。

2009年8月，對華慶油田部分單井水與慶二聯罐底水樣進行了取樣分析，分析結果（見表3、表4）。

由以上實驗結果可知，聯合站罐底水腐蝕速率：0.168 mm/a；細菌含量：SRB：＞106個/毫升；TGB：106個/毫升；懸浮物含量：＞50 mg/L；含油量：180 mg/L～250 mg/L；pH：6.8～6.5；水質發(fā)黑、發(fā)臭，屬于高礦化度、高SRB含量、較高腐蝕性采出水。

表3　華慶油田區(qū)塊采出水常規(guī)性質分析結果

表4　華慶油田區(qū)塊采出水離子分析結果

表5　pH值對采出水絮凝處理的影響

1.2采出水的絮凝處理

由表5可知：pH=7.5時效果最好，上清液透光率為97.5%，考慮隨著pH值的增加，絮體生成較多，pH值繼續(xù)增加，污泥量也逐漸增大。另外由于pH值對腐蝕速率有影響，優(yōu)選pH值為7.5，pH值調節(jié)劑為4% NaOH溶液，用量為2.5 mL/L。

2　現場運行

2.1試驗內容

在理論研究及室內研究工作的基礎上，對慶二聯現場混合采出水的綜合處理參數進行優(yōu)化，為慶二聯水處理系統(tǒng)的開工試運行進行現場調試工作，并對水質進行監(jiān)測，得到實際運行水處理配方。

2.2現場水處理流程

改造前，慶二聯采出水處理流程如下：沉降罐+三相分離器→1 000 m3自然沉降罐→反應器→500 m3混凝沉降罐→流砂過濾器→凈化水罐→輸水泵（見圖3）。

其中，1 000 m3自然沉降除油罐、500 m3絮凝沉降罐連接有排污泥線，同時建設的輔助裝置有：加藥系統(tǒng)、污泥干化處理系統(tǒng)。

流程說明：三相分離器采出水→1 000 m3罐自然沉降除油→提升泵→加藥、反應器→500 m3絮凝沉降罐→流砂過濾器→凈化水罐→回注。

2.3現場運行結果

根據現場流程，經過現場模擬后，確定水處理過程中按如下加藥量進行處理：復合堿、絮凝劑、助凝劑、除硫劑的使用濃度分別為40 mg/L～60 mg/L和80 mg/L～100 mg/L、2.0 mg/L～3.0 mg/L、40 mg/L～60 mg/L，并使系統(tǒng)的pH值控制在7.1～7.3。

試運行期間的水質關鍵指標分析結果（見表6）。水處理前后的水質分析結果（見表7）。

表6　試運行期間水質分析結果

表7　水處理前后水質對比

圖3　改造前慶二聯采出水處理流程圖

2.4水處理前后的水質配伍性

處理前后的水以不同比例混合后于45℃下靜置72 h，分析其中的Ca2+、Mg2+含量變化，以失鈣率為控制指標，判斷水質配伍性。分析結果（見表8）。

表8　處理前水與處理后水的配伍性

從表8數據可以看出，整體失鈣率在5%以下，表明兩種水具有良好的配伍性。

3　工藝流程改進

3.1改造前水處理系統(tǒng)現存問題

（1）除油沉降罐前加入了復合堿。由于混合不均，會影響沉降除油效果。

（2）混凝劑在自然除油罐出口、泵入口管線中加入，容易在泵前管線中結垢，堵塞加壓泵甚至損壞加壓泵。

（3）助凝劑是在旋流反應器前加入，會影響混凝劑、助凝劑的混合反應效果。

（4）慶二聯采出水排污到排污槽再到沉降罐又進入采出水處理系統(tǒng)，如此反復的循環(huán)致使循環(huán)中采出水的雜質無法排出，影響了采出水處理系統(tǒng)的處理效果。3.2改進方案

針對慶二聯水處理系統(tǒng)現存問題，擬提出如下改進意見：

（1）將除油沉降罐前的復合堿改到自然沉降除油罐后，泵出口流量控制閥后。

（2）將混凝劑加入口改到反應罐下部，助凝劑位置沿切線方向加入。

（3）根據混凝劑、助凝劑自反應所需的間隔時間，將助凝劑加藥位置改到了反應罐中上位置。

（4）改造的工藝流程示意圖（見圖4）。

（5）根據慶二聯和慶二注大罐液位明確了集中輸水時間，在保證慶二注注水需求的前提下，延長采出水在大罐中靜態(tài)沉降的時間。

（6）目前慶二聯日脫采出水580 m3，超出采出水處理系統(tǒng)處理能力，備用采出水處理系統(tǒng)未進行加藥流程改造，為保持采出水處理效果，延長備用處理系統(tǒng)沉降時間，沉降時間保持在10 h以上。

圖4　改造后慶二聯采出水處理系統(tǒng)流程改造示意圖

4　研究結論

4.1采出水水質

慶二聯含油采出水含油量、懸浮物較高（分別在130 mg/L～180 mg/L和110 mg/L～255 mg/L），硫化物含量較高（為13 mg/L～45 mg/L左右）；腐蝕速率偏高（達到0.17 mm/a），礦化度較高（1.6×104mg/L），Ca2+、Mg2+、HCO3-含量高（Ca2+含量在20 mg/L～400 mg/L、Mg2+含量在9 mg/L～80 mg/L，HCO3-為300 mg/L～4 800mg/L）；pH值較低（6.5～7）

4.2采出水處理配套加藥工藝

慶二聯采出水處理加藥配套工藝合理流程為：采出水→調整pH在7.1～7.3→絮凝劑（80 mg/L～100 mg/L）→助凝劑（2.0 mg/L～3.0 mg/L）→反應時間（大于30 s～40 s）→沉降→出水。

4.3處理后水質

（1）慶二聯采出水處理效果效果良好，工藝運行平穩(wěn)，處理后水的pH=7.1、含油量7 mg/L～10 mg/L、懸浮物7 mg/L～8 mg/L、硫含量≤2 mg/L，總鐵含量＜0.25 mg/L。

（2）采出水經過處理后可以進一步減緩注水系統(tǒng)的腐蝕，使處理后水的腐蝕速率控制在0.031 mm/a，低于0.076 mm/a的石油行業(yè)標準，較好地解決了注入水的腐蝕問題。

4.4認識及建議

（1）通過加藥絮凝、沉降能有效的改善采出水水質，通過流程改造充分發(fā)揮了藥品效果，達到了采出水處理標準。

（2）由于儲水罐排污污水無法外排，勢必造成采出水處理水質變差，建議對自然除油罐、絮凝沉降罐、凈化水罐進行清罐排污，進一步改善采出水水質。

［1］崔斌，趙躍進，趙銳，白建華，陳小峰.長慶油田采出水現狀及發(fā)展方向［J］.工業(yè)污染防治與生態(tài)保護，2009，25（4）：59－61＋70.

［2］方世躍，余勝國，鄒照彰，孫莉蓉，李能武，王洪輝.油田采出水處理工藝改造優(yōu)化設計［J］.石油工程建設，2009，35（3）：27－29.

［3］許文龍，崔兵兵.油田采出水處理工藝優(yōu)化研究［J］.中國石油和化工標準與質量，2014，（1）：109.

［4］劉力，李志偉.油油田采出水處理系統(tǒng)新工藝試驗與推廣的研究［J］.城市建設理論研究，2011，30（5）：19-22.

10.3969/j.issn.1673-5285.2015.03.029

TE992.2

A

1673-5285（2015）03-0116-05

2015－02-04