某區(qū)塊三元復(fù)合驅(qū)采出水處理效果影響因素分析及治理措施研究

陳彥生（大慶油田責(zé)任有限公司第四采油廠）

1 基本現(xiàn)狀

由于三元復(fù)合驅(qū)采出水的特殊性，隨著三元復(fù)合驅(qū)開發(fā)的不斷深入，采出水中的成分日趨復(fù)雜，地層中的離子不斷被三元復(fù)合驅(qū)注入液中的NaOH溶解[1]，回到地面后再不斷析出，影響了地面污水站的處理效果，需要系統(tǒng)分析，摸索影響水質(zhì)的因素[2]，并提出解決措施。

某三元污水站位于某三元開發(fā)區(qū)塊東部，主要負(fù)責(zé)處理A 轉(zhuǎn)油放水站、B 轉(zhuǎn)油放水站及某聯(lián)合站脫水站處理后的三元復(fù)合驅(qū)采出水。

某三元污水站投產(chǎn)于2013 年12 月，設(shè)計規(guī)模2.2×104m3/d，實際處理負(fù)荷1.4×104m3/d，負(fù)荷率63.6%，采用“連續(xù)流氣浮/序批沉降”與“石英砂磁鐵礦+海綠石磁鐵礦兩級過濾”處理工藝[3]。

2 影響三元污水處理效果因素分析

從不同階段含劑及外輸水質(zhì)情況看，某三元污水站在低含劑期水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，受驅(qū)油劑含量上升的影響，高含劑期外輸水質(zhì)逐漸變差[4]，無法達(dá)標(biāo)，由于污水站上游兩個區(qū)塊采出液配伍性向好，2018 年四季度以來，水質(zhì)趨于好轉(zhuǎn)。

2.1 上游水質(zhì)影響

根據(jù)圖1 可知，受采出液中泡沫較多、表活劑濃度升高，以及開展維護(hù)措施造成液量波動等因素影響，A 轉(zhuǎn)油放水站、B 轉(zhuǎn)油放水站分離采出水含油量不定期超標(biāo)，兩站來水混合后進(jìn)入下游三元污水站，造成某三元污水站沉降罐進(jìn)水含油量過高，影響處理效果。其中，在轉(zhuǎn)油放水站三相分離器進(jìn)口中投加消泡劑，加藥濃度為36 mg/L，轉(zhuǎn)油放水站輸往三元污水站的污水中含油量可下降63.7%。表活劑濃度由50 mg/L 上升至110 mg/L 時，污水中含油上升48.6%。前端開展清淤除垢等措施時，污水中含油上升40.6%，可見以上措施是影響來水水質(zhì)的主要影響因素。

圖1 某三元污水站總來水上游來水水質(zhì)關(guān)系曲線

圖2 某三元污水站采出水離子濃度變化曲線

2.2 污水中成垢離子析出影響處理效果

隨著三元開發(fā)的不斷深入，三元注劑中的NaOH 對地層中巖層的剝蝕作用，使巖層中的Ca、Mg、Si 等進(jìn)入水中，到地面之后，受壓力、溫度、pH 等因素變化影響，離子從水中析出[5]，某三元污水站采出水離子濃度變化曲線見圖2。

從表1 中不同階段的各節(jié)點(diǎn)總硅含量看，一直處于上升狀態(tài)，造成水中硅酸過飽和。

表1 某三元污水站總硅含量

離子析出后，附著在過濾罐篩管表面上，造成篩管結(jié)垢。

通過電子顯微鏡進(jìn)行微觀組分分析，明確篩管附著物成分，從表2 中過濾罐篩管附著物成分分析結(jié)果可以看出，其中SiO2含量為37.37%，說明是硅酸析出是造成篩管結(jié)垢的主要原因，Ca、Mg 垢的比例也達(dá)到了24%，說明離子析出再附著造成了篩管結(jié)垢[6]。

表2 某三元污水站篩管附著物成分分析

表3 某三元污水站上游轉(zhuǎn)油放水站情況

篩管結(jié)垢后會影響過濾能力，造成反沖洗效果下降，影響濾料再生效果。

2.3 污水配伍性差影響處理效果

由表3 可以看出，由于上游A 轉(zhuǎn)油放水站和B轉(zhuǎn)油放水站分別處于某三元區(qū)塊的I 塊和II 塊，開發(fā)階段不同，含劑情況不同，因此兩站污水性質(zhì)有差異。

兩站來水混摻后進(jìn)入某三元污水站，造成某三元污水站在沉降和過濾工藝中，由于污水配伍性差，持續(xù)析出碳酸鹽、硅酸和非晶質(zhì)二氧化硅等新生礦物微粒，造成沉降效果差、濾料板結(jié)和篩管堵塞[7]。由表4 可知，從A、B 轉(zhuǎn)油放水站混摻后懸浮物變化情況看，實際值高于理論計算值。

表4 A、B 轉(zhuǎn)油放水站混摻后懸浮物變化情況

由圖3 可知，從不同階段A、B 轉(zhuǎn)油放水站混摻后污水恒溫靜沉懸浮物變化曲線可以看出，靜沉后懸浮物不降反生，說明由于配伍性不好，生成了新的懸浮物，影響了處理效果[8]。

圖3 不同階段A、B 轉(zhuǎn)放污水混摻后靜沉懸浮物變化曲線

由圖4 可以看出，2018 年8 月以來，II 塊進(jìn)入三元主段塞開發(fā)，I 塊后續(xù)聚合物驅(qū)，II 塊污水過飽和度明顯高于I 塊，但I(xiàn) 塊、II 塊均處于見劑階段，兩種水質(zhì)配伍性向好，混摻后水質(zhì)變好。

圖4 A、B 轉(zhuǎn)放污水混摻后靜沉懸浮物變化曲線

2.4 污水存在乳化現(xiàn)象影響油水分離

模擬現(xiàn)場情況，對總來水、一沉出水進(jìn)行靜態(tài)沉降；90%原水摻入10%的油，輕微擾動，沉降24 h，化驗不同沉降時間的水質(zhì)，由圖5 可以看出，發(fā)現(xiàn)水中含油量明顯升高，說明污水在動態(tài)沉降中具有乳化能力。

3 改善處理效果建議

3.1 來水環(huán)節(jié)改善建議

針對來水水質(zhì)變化影響因素，在表活劑濃度超過20 mg/L 時，在三元污水站上游轉(zhuǎn)油放水站三相分離器進(jìn)口適時投加消泡劑，保證三元轉(zhuǎn)油放水站外輸水質(zhì)，同時在上游進(jìn)行維護(hù)措施時及時調(diào)整藥劑配方及投加量改善處理效果。

3.2 研究清垢及防垢措施

針對過濾罐篩管結(jié)垢問題，需要通過藥劑對垢質(zhì)進(jìn)行清洗，初步現(xiàn)場試驗表明，采用清洗劑進(jìn)行熱洗，可有效改善篩管結(jié)垢狀況。對藥劑清洗后的過濾罐進(jìn)行跟蹤，跟蹤2 個月的反沖洗參數(shù)變化情況，由圖6 變化曲線可以看出，清洗后過濾罐最大反沖洗排量一直維持在550 m3/h 以上，最高點(diǎn)的反沖洗壓差低于0.110 MPa，運(yùn)行效果良好，未出現(xiàn)憋壓情況，說明清洗效果良好，過濾罐內(nèi)的垢質(zhì)被清洗干凈。

對未結(jié)垢或清洗后的過濾罐，應(yīng)采用防垢篩管或量子環(huán)防垢技術(shù)等，延長篩管結(jié)垢周期，降低清洗成本[10]。

3.3 通過藥劑改善配伍性及硅酸過飽和情況

針對三元污水站來水配伍性較差，水中硅酸飽和度高的問題，在上游三元轉(zhuǎn)油放水站摻水中投加NaOH 溶液抑制硅酸過飽和，并投加WS1003 水質(zhì)穩(wěn)定劑控制因投加堿劑造成的堿土金屬碳酸鹽過飽和量增大問題。同時，當(dāng)上游轉(zhuǎn)油放水站外輸水中新生懸浮固體含量連續(xù)3 天低于10 mg/L 時，在某三元污水站反沖洗水中沖擊式投加WS1004 水質(zhì)穩(wěn)定劑，形成協(xié)同作用[9]。通過加藥能夠提高上游A、B 轉(zhuǎn)油放水站外輸水中的懸浮固體溶解程度，從而使兩種水混摻后新生懸浮物含量降低，改善了配伍性。

3.4 在污水站開展破乳劑投加試驗改善三元污水破乳效果

圖5 某三元污水乳化試驗含油變化曲線

圖6 清洗后過濾罐壓力及反沖洗排量跟蹤曲線

針對三元污水乳化成度高，油水分離難的問題，在三元污水站沉降罐開展破乳劑投加試驗，利用三元污水沉降時間較長，一般超過30 h 的有利條件，使油水充分分離，降低過濾段處理難度，提高沉降效果。

4 結(jié)論

通過對某三元開發(fā)區(qū)塊三元處理效果影響因素進(jìn)行分析，得到如下結(jié)論：

1）某三元區(qū)塊三元污水處理效果主要受以下幾點(diǎn)影響，一是受上游轉(zhuǎn)油放水站來水水質(zhì)波動影響，在上游轉(zhuǎn)油放水站集輸管道清洗時由于管道內(nèi)殘留的附著物進(jìn)入系統(tǒng)，會影響放水水質(zhì)。二是受采出水中離子濃度變化，隨著聚合物、表面活性劑等驅(qū)油劑濃度上升，采出水中的鈣、鎂、硅等離子濃度隨之上升，影響污水處理效果，三是受采出水配伍性影響，由于上游的兩個區(qū)塊注劑時間不同，一個區(qū)塊三元受效時，另一個區(qū)塊還處于水驅(qū)階段，采出水性質(zhì)不同，配伍性差影響處理效果。

2）需根據(jù)影響因素，針對性地采取化學(xué)法改善三元采出水處理效果、三元采出水過濾罐在線清洗等措施，改善處理效果。

3）在加強(qiáng)過濾罐篩管清垢的同時，研究篩管防垢技術(shù)，同時采取措施改善污水飽和度高的問題，延長過濾罐結(jié)垢周期。