某氣田采出水水質(zhì)特性及處理現(xiàn)狀分析

劉宏彬

大慶油田工程有限公司

某西部油田共有氣田采出水處理站6座,負(fù)責(zé)該地區(qū)所有集氣站脫出水的處理[1],總處理規(guī)模2 650 m3/d,單個(gè)站設(shè)計(jì)規(guī)模150~1 000 m3/d.現(xiàn)各氣田采出水處理站不同程度地存在處理負(fù)荷低、處理效果差、最終出水超標(biāo)的問題[2],該地區(qū)采出水回注控制指標(biāo)見表1.針對(duì)該氣田采出水水質(zhì)、處理工藝的不同特點(diǎn)開展現(xiàn)狀調(diào)查、取樣及分析化驗(yàn),在調(diào)查和化驗(yàn)分析的基礎(chǔ)上,確定在用采出水處理工藝的處理效果及達(dá)標(biāo)情況,然后對(duì)被調(diào)查的處理站進(jìn)行問題分析,最終提出采出水處理工藝的合理化建議.

表1 某氣田采出水回注技術(shù)指標(biāo)Tab.1 Technical indicators of produced water re-injection in a gas field

1 采出水處理站調(diào)查

1.1 水質(zhì)調(diào)查

對(duì)6座處理站來水水質(zhì)取樣,分析結(jié)果見表2和表3,表中數(shù)據(jù)均為6次取樣的平均值.

表2 6座氣田采出水處理站來水水質(zhì)基本特性Tab.2 Basic characteristics of water quality of six produced water treatment stations of gas field

表3 6座氣田采出水處理站采出水離子分析數(shù)據(jù)表Tab.3 Data analysis for produced waterion in six produced water treatment station of gas field mg/L

從表2和表3數(shù)據(jù)可以看出:采出水處理站處理的來水中懸浮固體質(zhì)量濃度在72.2~524 mg/L之間,含油質(zhì)量濃度在295~80 631 mg/L之間,含油量和懸浮固體含量波動(dòng)較大,尤其是A站和B站的含油量極高;礦化度在15 992~68 797 mg/L之間,氯離子質(zhì)量濃度為9 775~58 433 mg/L,鈣離子質(zhì)量濃度為2 891~13 182 mg/L,鎂離子質(zhì)量濃度為175~2 049 mg/L,鈣鎂離子含量非常高,水的硬度高,屬于高礦化度污水[3],pH值在5.74~6.67之間.由此得出:采出水具有總體水質(zhì)波動(dòng)較大且較差,硬度和礦化度都較高,水質(zhì)呈酸性等特點(diǎn),因此對(duì)處理工藝要求也較高.

1.2 處理工藝調(diào)查

對(duì)氣田現(xiàn)有的6座采出水處理站采用的處理工藝技術(shù)進(jìn)行了調(diào)研,各站處理工藝見表4.

表4 6座處理站處理規(guī)模及處理工藝Tab.4 Processing scale and processing technology of six treatment stations

A處理站采用了除油罐+渦流反應(yīng)沉降罐的兩級(jí)沉降無過濾段的處理工藝;B處理站和F處理站都采用了一級(jí)沉降無過濾段的處理工藝,B站采用的是除油罐,F站采用的是渦流反應(yīng)沉降罐;C處理站和D處理站都采用了兩級(jí)沉降加兩級(jí)過濾的處理工藝,C站采用的是除油罐加斜管除油器的處理工藝,D站采用的是除油罐加綜合除油沉降罐的處理工藝;E處理站采用了除油罐加綜合除油罐的兩級(jí)沉降和一級(jí)過濾的處理工藝.可以看出,該氣田采出水處理站均存在處理工藝簡(jiǎn)單的問題,有的站無過濾工藝,有的站有過濾工藝但是停運(yùn),這是影響最終出水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)的主要原因[4].

2 處理效果分析

調(diào)查了6座氣田污水處理站的運(yùn)行效果,同時(shí)對(duì)污水處理站工藝流程中各段出水水質(zhì)進(jìn)行了取樣分析,檢測(cè)項(xiàng)目包括:含油量、懸浮固體含量、粒徑中值、礦化度、溶解氧、平均腐蝕率等,其結(jié)果數(shù)據(jù)均為6次取樣的平均值.

2.1 A站處理效果分析

A處理站監(jiān)測(cè)結(jié)果如表5所示,從表5可以得出以下結(jié)論:

(1)來水含油質(zhì)量濃度波動(dòng)較大,平均為32 513 mg/L,含油量經(jīng)除油罐處理后出水含油質(zhì)量濃度平均為2 907 mg/L,去除率為91.1%;經(jīng)渦流反應(yīng)沉降罐處理后含油質(zhì)量濃度平均為371 mg/L,去除率為87.2%;經(jīng)溶液罐處理后,含油質(zhì)量濃度平均為1 517 mg/L,出現(xiàn)反值;經(jīng)甲醇裝置處理后,含油質(zhì)量濃度平均值為333 mg/L,去除率為78%;回注水含油質(zhì)量濃度平均值為914 mg/L,出現(xiàn)反值,未達(dá)標(biāo),經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)是因?yàn)槠渲屑尤肓松a(chǎn)和生活污水.

表5 A處理站各取樣點(diǎn)平均值Tab.5 Average value of sampling point in A treatment station

(2)來水懸浮固體質(zhì)量濃度平均為72.2 mg/L,經(jīng)除油罐處理后出水懸浮固體質(zhì)量濃度平均為66 mg/L,去除率為8.8%;經(jīng)渦流反應(yīng)沉降罐處理后懸浮固體質(zhì)量濃度平均為236 mg/L,出現(xiàn)反值;經(jīng)溶液罐處理后懸浮固體質(zhì)量濃度平均為25.3 mg/L,達(dá)到指標(biāo)要求,去除率為89.3%;經(jīng)甲醇回收處理后懸浮固體質(zhì)量濃度平均為4.85 mg/L,去除率為80.8%,達(dá)到了指標(biāo)要求;回注水樣的懸浮固體質(zhì)量濃度平均為105 mg/L,出現(xiàn)反值,也是由于向其中摻入生產(chǎn)及生活污水而導(dǎo)致的.

(3)回注粒徑中值平均為5.68 μ m,不達(dá)標(biāo),分析原因是摻入生產(chǎn)、生活污水導(dǎo)致的.

(4)該站來水含油量高,所用的兩級(jí)沉降設(shè)備沒有達(dá)到預(yù)期的去除效果,而且沒有配備過濾設(shè)備,導(dǎo)致回注水含油量超標(biāo);生產(chǎn)、生活污水沒有經(jīng)過處理直接摻入回注水里也是不合理的,應(yīng)當(dāng)摻入卸車池一并處理.

2.2 B站處理效果分析

B處理站監(jiān)測(cè)結(jié)果如表6所示,從表6可以得出以下結(jié)論:

(1) 來水含油質(zhì)量濃度平均為80 631mg/L,經(jīng)除油罐處理后出水含油質(zhì)量濃度平均為4 104 mg/L,去除率為94.9%;經(jīng)緩沖罐后回注水含油質(zhì)量濃度平均為1937mg/L,超標(biāo),去除率為52.8%.

(2)來水懸浮固體質(zhì)量濃度平均為524 mg/L,經(jīng)除油罐處理后水懸浮固體質(zhì)量濃度平均為304 mg/L,去除率為41.9%;經(jīng)緩沖罐后回注水懸浮固體質(zhì)量濃度平均為311 mg/L超標(biāo).

(3)回注粒徑中值平均為8.229 μ m,超標(biāo).

(4)該站工藝過于簡(jiǎn)單,在來水水質(zhì)差的情況下,只用一級(jí)沉降進(jìn)行處理,導(dǎo)致處理后的回注水質(zhì)不達(dá)標(biāo).

表6 B處理站各取樣點(diǎn)平均值Tab.6 Average value of sampling point in B treatment station

2.3 C站處理效果分析

C處理站監(jiān)測(cè)結(jié)果如表7所示,由于C處理站的除油罐取樣點(diǎn)在地下,而且含有甲醇揮發(fā)氣體,為保證人身安全,除油罐出口未能取樣.從表7可以得出以下結(jié)論:

(1)來水含油質(zhì)量濃度平均為295 mg/L,經(jīng)除油罐處理后出水含油質(zhì)量濃度平均為450 mg/L,出現(xiàn)反值;經(jīng)過濾器處理后,含油質(zhì)量濃度平均為692 mg/L,再次出現(xiàn)反值;經(jīng)原料水罐處理后,含油質(zhì)量濃度平均為242 mg/L,去除率為65%;經(jīng)甲醇裝置處理后,回注含油質(zhì)量濃度平均為237 mg/L,去除率為2%,不達(dá)標(biāo).說明調(diào)節(jié)罐、濾料[5]、甲醇裝置受到污染[6].

表7 C處理站各取樣點(diǎn)平均值Tab.7 Average value of station sampling point in C treatment station

(2)來水懸浮固體質(zhì)量濃度平均為144 mg/L,經(jīng)除油罐、調(diào)節(jié)罐的處理后出水懸浮固體質(zhì)量濃度平均為485 mg/L,出現(xiàn)反值;經(jīng)過濾器處理后懸浮固體質(zhì)量濃度平均為515 mg/L,出現(xiàn)反值;經(jīng)原料水罐處理后懸浮固體質(zhì)量濃度平均為23.4 mg/L,去除率為95.1%;經(jīng)甲醇裝置處理后懸浮固體質(zhì)量濃度平均為28.7 mg/L,出現(xiàn)反值;回注水樣的懸浮固體質(zhì)量濃度平均為31.2 mg/L,超標(biāo).再次說明調(diào)節(jié)罐、濾料、甲醇裝置受到污染.

(3)回注水粒徑中值平均值為2.23 μ m,達(dá)標(biāo).

(4)該站來水水質(zhì)較差,斜管除油器停運(yùn),而且各構(gòu)筑物沒有及時(shí)收油、排泥,過濾器濾袋沒有及時(shí)更換,導(dǎo)致處理后的回注水質(zhì)不達(dá)標(biāo).

2.4 D站處理效果分析

D處理站監(jiān)測(cè)結(jié)果如表8所示,從表8可以得出以下結(jié)論:

(1)來水含油質(zhì)量濃度平均為2 009 mg/L,經(jīng)除油罐處理后,含油質(zhì)量濃度平均為215 mg/L,去除率89%;經(jīng)調(diào)節(jié)罐后,含油質(zhì)量濃度平均為969 mg/L,出現(xiàn)反值,說明調(diào)節(jié)罐受到污染;經(jīng)綜合除油罐處理后,回注水含油質(zhì)量濃度平均為258 mg/L超標(biāo),去除率73%.

(2)來水懸浮固體質(zhì)量濃度平均為290 mg/L,經(jīng)除油罐處理后懸浮固體質(zhì)量濃度平均為408 mg/L,出現(xiàn)反值,說明除油罐未及時(shí)排泥;經(jīng)調(diào)節(jié)罐后,懸浮固體質(zhì)量濃度平均為447 mg/L,說明調(diào)節(jié)罐受到污染;經(jīng)綜合除油罐處理后,回注水懸浮固體質(zhì)量濃度平均為164 mg/L,超標(biāo),去除率63%.

(3)回注水粒徑中值平均為5.152 μ m,達(dá)標(biāo).

(4)該站來水水質(zhì)差,調(diào)節(jié)罐沒有及時(shí)收油,除油罐沒有及時(shí)排泥,而且過濾設(shè)備停運(yùn),導(dǎo)致處理后的回注水質(zhì)不達(dá)標(biāo).

表8 D處理站各取樣點(diǎn)平均值Tab.8 Average analysis of sampling point in D treatment station

2.5 E站處理效果分析

E處理站監(jiān)測(cè)結(jié)果如表9所示,由于E處理站的除油罐取樣點(diǎn)在地下,而且含有甲醇揮發(fā)氣體,為保證人身安全,除油罐出口未能取樣.從表9可以得出以下結(jié)論:

(1)來水含油質(zhì)量濃度平均為446 mg/L,經(jīng)除油罐和調(diào)節(jié)罐處理后出水含油質(zhì)量濃度平均為247 mg/L,去除率為44.6%;經(jīng)綜合除油沉降罐處理后,含油質(zhì)量濃度平均為313 mg/L,出現(xiàn)反值,說明該罐未及時(shí)收油;經(jīng)過濾罐處理后,回注含油質(zhì)量濃度平均為268 mg/L,去除率為14%,超標(biāo).

(2)來水懸浮固體質(zhì)量濃度平均為267 mg/L,經(jīng)除油罐和調(diào)節(jié)罐處理后出水懸浮固體質(zhì)量濃度平均為149 mg/L,去除率為44.2%;經(jīng)綜合除油沉降罐處理后,懸浮固體質(zhì)量濃度平均為138 mg/L,去除率為7.39%,經(jīng)過濾罐處理后,懸浮固體質(zhì)量濃度平均為156 mg/L,沒有達(dá)到指標(biāo)要求.

(3)回注水粒徑中值平均為6.925 μ m,達(dá)標(biāo).

(4)該站來水水質(zhì)較差,綜合除油罐沒有及時(shí)收油,導(dǎo)致所用的兩級(jí)沉降設(shè)備沒有達(dá)到預(yù)期的去除效果.過濾罐沒有及時(shí)更換濾料,導(dǎo)致處理后的回注水質(zhì)不達(dá)標(biāo).

表9 E處理站各取樣點(diǎn)平均值Tab.9 Average analysis of sampling point in E treatment station

2.6 F站處理效果分析

F處理站監(jiān)測(cè)結(jié)果如表10所示,從表10可以得出以下結(jié)論:

(1)各點(diǎn)含油數(shù)據(jù)波動(dòng)很大,沒有規(guī)律,回注水含油比來水含油高,是由于各個(gè)罐均沒有排油措施,使得處理效果不好.

(2)來水懸浮固體質(zhì)量濃度平均為104 mg/L,經(jīng)處理后懸浮固體含量反而升高,這是由于各個(gè)罐均沒有排泥措施造成的.

(3)回注粒徑中值平均為18.217 μ m,超標(biāo).

(4)該站來水含油量高,處理工藝過于簡(jiǎn)單,只有一級(jí)沉降無過濾,而且接收水罐和緩沖罐沒有及時(shí)收油,導(dǎo)致處理后的回注水質(zhì)不達(dá)標(biāo).

表10 F處理站各取樣點(diǎn)平均值Tab10 Averageanalysis of sampling point in F treatment station

3 結(jié)論及建議

(1)某氣田采出水水質(zhì)具有含油及懸浮固體含量高且波動(dòng)較大、硬度及礦化度高、呈酸性且腐蝕性高等特點(diǎn),為保證最終處理后的水質(zhì)達(dá)標(biāo),需要嚴(yán)格控制進(jìn)入處理站的水質(zhì)[7],應(yīng)將生產(chǎn)、生活污水摻入處理站進(jìn)行處理后再回注.

(2)6座氣田污水處理站均存在工藝流程過于簡(jiǎn)單,選擇的油水分離設(shè)備需要改進(jìn)和優(yōu)選,個(gè)別站處理工藝中沒有設(shè)置過濾設(shè)備,以及已投污水處理構(gòu)筑物污染嚴(yán)重(沉降段沒有及時(shí)收油和排泥,濾料污染嚴(yán)重等),最終導(dǎo)致處理后的回注水水質(zhì)均沒有達(dá)到控制指標(biāo).

(3)針對(duì)各個(gè)處理站存在的實(shí)際問題,為提高處理效果并改善最終回注水水質(zhì),建議在所有處理站沉降罐中加氣浮裝置以提高油水分離效果[8],同時(shí)做好收油和排泥設(shè)施的改進(jìn)和完善,確保按時(shí)進(jìn)行收油和排泥[9];對(duì)于沒有過濾工藝的A、B、F處理站,建議增加過濾裝置[10]來提高最終的水質(zhì)處理效果;對(duì)于配置過濾設(shè)備的C、D、E處理站,建議進(jìn)行周期性的過濾濾料再生清洗,對(duì)嚴(yán)重污染的濾料進(jìn)行更換以提高過濾處理效果.