吳起采油廠污水處理現狀及改進措施探析

雙立娜

（延長油田股份有限公司吳起采油廠， 陜西 延安 717600）

1 吳起采油廠油田污水處理的現狀

吳起油田位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡西部中段、吳起鼻褶帶，侏羅系主要發育延安組延 9、延10和延11（富縣組）等小而肥的巖性-構造油藏，三疊系主要發育延長組C2～C10油藏，為低滲-特低滲巖性油藏，是吳起油田主要含油層系。

吳起采油廠目前已建污水處理站9座，全廠污水處理能力1.35×104m3/d，截止2016年11月，9座污水處理站實際處理污水1.031×104m3/d。水處理系統是污水資源化利用的重要措施之一，是“注好水”的基本保證。根據對2016年采油廠和各站水質化驗資料統計分析，各站處理后污水水質含油量和懸浮物含量兩項主要指標均不滿足油田公司注水水質標準。

根據站場水樣處理效果調研，聯合站水質檢測分析項目偏少，各站檢測項目不統一，僅開展懸浮物含量、pH值、含鐵離子分析，含油量檢測頻次偏少，沒有與懸浮物含量等指標同步檢測，影響對水質的客觀評價分析，也難以客觀評價水處理設施的運行狀態。

2 吳起采油廠油田污水水質不達標的原因

2.1 水量及水質波動，影響系統平穩運行

由于大量的拉油生產，受氣候、車輛調配、交通等外部環境影響大，造成每年冬季、夏季污水量波動大，每天拉油與不拉油相比污水量波動大。根據調研，目前7座聯合站夏季卸油時間大約在6～9 h，卸油時間主要集中在每天的9：00～17：00，冬季卸油時長大約在9～17 h，卸油時間主要集中在每天的 10：00～0：00，由于卸油時段相對集中，加之站內水處理系統沒有緩沖能力功能，污水處理系統目前均為間斷式運行，導致部分站污水處理超負荷運行。另外，由于目前多層系開發，即使同層系油藏，其產出水也存在差異，加之大量拉運生產，卸油油井不固定，導致處理水質也存在波動。

水量和水質的頻繁波動，給污水處理系統的平穩運行帶來了很大的負面影響。除油罐、混凝沉降罐液位無法保持穩定，過濾器短時間超負荷運行并大多數站都只能為間斷式運行，加藥系統無法根據水量及時調整，提升泵頻繁變化排量等?？梢哉f，如果不能有效解決水量頻繁、大幅度波動，水質的保證就不可能實現。從現有的污水站設置看，增大污水接收罐的容量，有效消減水量波動的幅度和頻率，是保證污水處理系統平穩達標運行的關鍵因素。

2.2 處理工藝技術水平不一，部分處理工藝難以適應工況

吳起采油廠水處理建站方式主要有固定站和橇裝站兩類，水處理系統分污水處理和清水處理兩大系統。水處理水源有產出液分出的含油污水和清水（地層洛河水）兩類。從采油廠處理工藝適應性分析來看：

(1)目前采用的微生物處理技術難以適應吳起采油廠污水水質：柳溝聯合站微生物處理系統2014年11月投產，石百萬聯合站微生物處理系統2015年8月投產。從運行情況來看，兩站運行初期總體良好，污水水質得到了較大改善。微生物反應池持續運行半年到1年后（柳溝運行不到1年、石百萬運行不到半年），由于微生物工藝的目前微生物已經死亡，附著微生物的菌棒結垢嚴重（見圖1、圖2），微生物處理系統目前處于失效癱瘓狀態。

利用微生物技術處理包括原油在內的有機物是非常有效的措施，在國內外生活污水處理領域多有應用。但是微生物技術應用對水質條件和運行工況有很敏感的選擇性，耐沖擊能力較差，條件稍有變化就會威脅到微生物的生存和功能的正常發揮，與生活污水不同的是，采油污水環境差、變化多、礦化度高、可生化性差，工藝運行出現問題后難以得到及時“康復”和自行解決，微生物處理段出現波動需要的修復周期較長，增加了管理難度，不利于微生物技術的平穩可靠運行。加之微生物好氧段需要增加溶解氧，增加了控制腐蝕難度。

微生物系統在延長油田青化砭采油廠、長慶油田等其他油田也有工程案例，由于各油田污水水質、原油物性和運行工況存在一定的差異，加之菌種馴化和運行管理等諸多因素，處理效果各不相同。從應用情況來看，處理效果大多沒有達到預期效果，運行穩定性較差，管理維護難度較常規工藝大，在今后污水處理工程建設項目應謹慎選用。

圖1 石百萬微生物系統運行4個月、8個月時菌棒結垢照片

圖2 柳溝聯合站微生物處理單元設施運行現狀照片

(2) 橇裝處理站污水處理工藝難以適應工況：目前已實施的橇裝處理站處理工藝具有“處理工藝相似、過濾設備選型多樣”的特點，處理工藝存在以下幾個方面的問題：1) 污水處理工藝流程設計有待完善：部分橇裝站污水處理過濾段過濾設備選型組合不合理，橇裝處理設施故障率高，運行可靠性差，大多橇裝污水處理設備處于故障停運狀態。2)污水處理工藝配套不完善，目前僅建有污水接收池和污水處理橇裝設施，無反洗水接收設施，導致處理設施反洗污水、污泥排入污水接收池，污泥在系統中循環惡化。3) 近幾年實施的橇裝注水站清改污項目，由于沒有配套加熱系統，導致污水處理設備只能5月至10月季節性運行，清改污項目投資沒有發揮真正的功能。另外污水處理設備長時間間斷運行，給設備管理維護也帶來了諸多不利因素。

(3) 清水處理站處理工藝多樣，處理效果差異較大：目前清水處理工藝大致分三類十余種過濾處理工藝，主要去除懸浮物含量和控制粒徑中值，清水處理總體處理工藝參差不一，過濾器選型多樣不但增加了管理維護難度，也不利于優化投資結構。

(4) 目前污水注水站“二次過濾”模式，未能達到“提標保質”目的：對于污水水源的注水站，均為“二次過濾”建站模式，即：聯合站污水處理+注水站二次過濾，在注水站設二次過濾的目的是為了解決輸水過程沿程污染問題，主要是進一步控制懸浮物含量和粒徑中值，保證注水井井口水質。在注水站配套建設“二次過濾”為注水水質穩定起到了一定的作用，但存在以下幾個方面的問題：1）過濾精度基本相同，難以起到“提標保質”目的。通過對聯合站和和注水站過濾設備選型統計分析來看，兩者所選的過濾器過濾精度級別基本相同，從目前注水站過濾器運行效果來看，并未對注水水質起到“提標保質”的預期效果。另外，注水站每年濾料還需更換1～2次，增加了管理成本；2) 從注水站污水處理工藝配套來看，難以保證二次過濾效果和穩定運行。一是注水站站內未配套污油池和污泥池等輔助設施，反洗后的污水排入污水池后，其池底泥和污油無法得到及時分離出系統，導致污油和污泥在系統中惡性循環。二是注水站污水水溫偏低，尤其反洗水水溫低，加之來水含油量比較高，影響過濾器反洗效果，濾料極易被污染，穩定保持水質難度大。三是由于地理環境的特殊性，所產生的污泥和污油都需要采取人工收集、拉運方式處理，難以得到及時處理、處理費用高。四是處理后污水在聯合站和注水站二級儲存，儲存時間長，增加了水質穩定難度，導致兩站重復投加水質穩定藥劑和多級提升，增加了污水處理的藥劑費用和電費。五是注水站沒有設置污水處理技術崗和化驗崗，污水處理設施各節點運行狀態也無法及時掌握，影響處理設備的及時維護和運行參數的調整。

3 吳起采油廠油田污水水質改進措施

水處理水質指標受開發層系繁雜、油氣來液不均衡、污水處理工藝流程不完善、處理設施結構不合理等眾多因素的影響不能滿足注水要求，需要通過優化油氣集輸流程、改善污水處理工藝，改進污水處理設施、強化水質提標改造等措施，以達到處理后污水滿足地質開發層系注水水質要求的目的。建議主要采取以下措施：

3.1 提高污水同層回注率，提高注水水質配伍性，保證注水開發效果

分別對注水站注水水源進行優化調整，充分利用污水資源，實現污水同層注水；統籌考慮污水利用和清水補充方式，固化注水水源和清污混合比例，改善注水水質配伍性。

目前各層系產出水和回注污水量存在不匹配，其中延安組、長1～長3兩層系注水區少，導致兩層系產出水不能全部回注油層而污水富余。建議根據目前開發層系產水富余情況，并結合區塊開發規劃，編制污水同層回注調整方案，根據不同區塊確定的污水量和層系，實施注水系統調整改造。

3.2 優化污水處理工藝，強化水質提標改造效果，滿足注水水質要求

(1)建立污水源頭治理理念，規范水質提標改造標準

按照水質治理從源頭抓起的指導思想，建立污水處理是污水資源化和注水水質達標的保障工程理念。對新建、改擴建污水處理項目從方案編制、工程設計著手，規范和標準化污水處理工藝和主體處理設備，對污水處理新技術、新工藝、新設備，本著“積極謹慎、成熟適合、經濟高效”的原則，防范技術風險和工程建設風險，確保工程質量和水質提標效果。實現新建站不欠賬和改造站“三個不”（不腐蝕、不結垢、不堵塞）和“四個一”（治理一座站、達標一座站、穩住一座站、提高一個區塊開發效果）的污水治理目標。

針對清水處理系統工藝多樣、過濾設備多類型等問題，根據水源水質特點，對過濾設備進行優化篩選，建議開展金屬膜過濾器應用適應性研究，一是該過濾器過濾精度穩定，反洗水量小，更適合間斷運行工況；二是不需要更換濾料，管理維護方便；三是設備安裝空間小、過濾壓損小，更適用于短流程和小規模站場。

(2)根據集輸生產特點，強化水量調節措施，改善污水處理系統運行工況

目前原油拉運仍是主要的原油運輸方式，拉油生產產生的液量波動污水處理系統影響仍較大。污水系統運行不平穩的問題已經成為影響污水處理效果的主要問題之一，建議今后在污水處理站改造建設應強化污水水量調節能力措施，解決污水處理系統水量和水質波動問題，確保系統平穩運行。

(3)優化處理工藝，增加污水精細過濾器，提高過濾級別

對于低滲透油田來說，懸浮物含量和粒徑中值是注水水質的兩大重要指標。延長油田注水水質指標粒徑中值為“3、2、2”和 5、3、2”，其粒徑中值均要求控制在2μm以下。

一是針對目前石白萬聯合站和柳溝聯合站微生物處理技術無法適應問題，應盡快對其進行水質提標改造，篩選成熟適應、經濟高效的污水處理技術和工藝，改善注水水質。二是從目前吳起采油廠所選用的過濾器過濾精度等級來看，難以滿足懸浮物含量和粒徑中值穩定達標要求。從兄弟油田水處理經驗和延長油田污水處理水質提標示范站來看，需要增設精細過濾工藝段。建議今后在水質提標改造時，增加污水精細過濾裝置，提升過濾等級。

(4)加強除油罐、混凝沉降罐維護管理，保證排泥、收油效果，提高運行水平

除油罐、混凝沉降罐內部結構腐蝕損壞后的功能失效，也是影響處理水質的重要原因。除了加大污水緩沖調節余地，保證平穩運行外，加強除油罐、混凝沉降罐內部結構的檢查維護力度，也是避免功能失效，保證設計功能的重要手段。建議利用清罐、大罐檢修等時機，加強大罐內部結構檢修，確保大罐收油、排泥等功能良好。

3.3 提高污水利用、同層注水保障措施

“注好水、注足水”是低滲透油田注水開發的重要措施，污水利用率保障需要以下幾方面的措施：

(1) 實施并嚴格執行分層集輸、分層處理方案是保證“優質同層水源”和提高污水利用率的前提條件，是實現污水資源化的重要保證措施。

(2) 強化污水處理運行管理，完善水質監控管理體系，保證處理水質達到注水水質指標是關鍵，污水處理和水質監控是“注好水”的保證手段。

(3) 制定水質考核體系和水量調度機制，樹立污水拉運與原油拉運同級管理理念，保證污水同層利用，將“同層注水率”納入采油隊考核內容，明確責任主體，強考核硬兌現。

4 結 論

吳起采油廠開發層系復雜，主力層系為低滲-特低滲巖性油藏，注水水質要求極為嚴格。目前污水處理水質指標受開發層系繁雜、油氣來液不均衡、污水處理工藝流程不完善、處理設施結構不合理等眾多因素的影響不能滿足注水要求。在對比分析油田污水處理方法的基礎上，提出改善污水處理工藝，改進污水處理設施、強化水質提標改造等措施，為油田污水水質達標提供切實可行并具有操作意義的改進措施。

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