油田采出水處理及深度注入設備探討

白林生

（大慶油田水務公司技術開發公司，黑龍江大慶 163000）

1 油田采出水處理及深度注入設備應用情況

油田采出水處理技術深度注入設備主要用于采油廠，受到原有處理工藝限制，無法對傾泄的原液進行有效的物理分離，導致大量油泥堆積在輸液管線中、柱塞泵體內、移動式粗格柵及中間儲罐底部，不僅占用了裝置的有效容積，堵塞管線、泵體及井口，增加了清淤及通井成本，而且機械清淤也容易造成罐體損壞漏液，產生安全隱患。故針對現場來液成分復雜，含油率、含泥量較高等實際問題，因地制宜，采用由具備三相（油、泥、水）初級分離、泥沙脫水分離、原油收集貯存、污水氣浮除渣、活塞式高壓泵回注的主體工藝撬裝集成裝置，將凝膠、黏土液、超細水泥、洗井液、壓裂返排液和各種酸堿懸浮液等作業剩余液深度注入。根據剩余液成份復雜、黏度高、酸堿度高等理化特征，利用其中泥砂對地層中的大孔隙具有的沉積封堵作用，酸堿對巖層的微小空隙具有清洗作用，聚合物顯著提高注入液水力波及范圍等多重作用，充分挖掘剩余液化學潛能，進行二次重復利用，改善部分區塊的地質條件，適當提高采收率。

2 工作原則依據

油田采出水的處理及深度注入工作不能盲目開展，在具體開展實施之前應當明確開展原則，保證油田采出水處理的效果及工藝技術應用質量，采用更加先進的技術手段，盡可能做到簡潔、可靠，保證技術的順利實施與應用，提高該技術在實施過程中獲取的社會、環境及經濟效益。

（1）油田采出水處理原則：①嚴格遵循國家、行業的規范、標準和規定，認真貫徹國家關于環境保護的方針政策，使設計符合國家的有關法規、規范；②積極穩妥地引進、采用先進成熟的新工藝、新技術；③采用先進、可靠的自動化控制技術，提高系統的管理水平，保證系統工藝運行在最佳狀態，盡可能減輕工人的勞動強度；④工藝流程簡潔、可靠，便于操作管理；⑤盡量做到緊湊、占地省，除滿足工藝流程要求外，做到整齊和美觀；⑥重視環境保護和職業安全衛生，力求獲得最大的社會、環境和經濟效益。

（2）油田采出水處理及深度注入的編制依據：①《石油地面工程設計文件編制規程》SY/T 0009—2012；②《石油天然氣工程制圖標準》SY/T 0003—2012；③《給水排水設計基本術語標準》GB/T 50125—2010；④《室外給水設計規范》GB 50013—2006；⑤《給水排水管道工程施工及驗收標準》GB 50268—2008；⑥《生活飲用水衛生標準》GB 5749—2006；⑦《油田地面工程常用閥門選用規定》Q/SY DQ1439—2010；⑧《給排水工程管道結構設計規范》GB 50332—2002；⑨《給排水工程管道結構設計規程》CECS141—2002；⑩固定資產投資估算和工程建設其他費用估算按《中國石油天然氣集團公司建設項目其他費用和相關費用規定》中油計［2012］534號；?中國石油天然氣股份有限公司《石油建設項目可行性研究投資估算編制辦法》［2013］429號。

（3）對于污水回注井的選擇原則：①回注站周邊道路情況較好，污水沉降池離路邊較近，方便施工；②回注站的位置位于油區邊緣，回注井的井況良好，與斷層距離需大于300 m；③油層厚度大，砂體規模大，連通較好，吸水能力較強的注水井；④選擇籠統注水井（或拔出水嘴）注入；⑤選擇注水井或所屬配水間的場地較為寬敞，道路順暢，具備施工條件。

3 方法探究

油田采出水處理及深度注入的具體工藝流程較為復雜，具體來說需要做好三相分離、泥沙脫水、原油收集、污水氣浮除渣和活塞式高壓泵回注等環節，在不同的技術內容中相應的技術要求也不同，只有充分掌握不同設備在工藝處理中的特點與作用，然后進行針對性的應用處理，才能保證油田采出水處理及深度注入設備的應用效果。

3.1 工藝流程描述

經過對剩余液理化性質的多次深入分析，計劃采用三相（油、泥、水）初級分離、泥沙脫水分離、原油收集貯存、污水氣浮除渣、活塞式高壓泵回注的主體工藝達到深度注水的目的。

（1）三相（油、泥、水）初級分離。斜板收油撬內部設計成具有板式格柵的沉降分離系統，通過格柵攔截和沉淀的方式，將來液中的塊狀雜質、大顆粒懸浮物及泥沙沉積于撬底，并通過泥漿泵輸送至固液分離撬。漂浮在液面上的原油通過鏈式刮泥機進行清理，并由離心泵輸送至原油儲罐。污水轉至中間儲罐進行貯存。

（2）泥沙脫水分離。利用斜板沉降原理實現泥砂與污水的分離，再通過變螺距螺旋輸送機脫水泥砂外排，污水打入斜板收油撬。

（3）原油收集貯存。來液中的原油經過分離后統一收集至原油儲罐中貯存，原油上進下出，罐底設置污水回流管線，原油中含水量較大時可將其送回斜板收油撬。

（4）污水氣浮除渣。中間儲罐內污水通過溶氣氣浮撬完成污水的凈化，加入絮凝劑、混凝劑、破膠劑等將污水中的細微雜質及懸浮物粘附成團，利用高速空壓機將水體壓縮成納米級微氣泡，氣泡向液面上升的過程中將成團雜質裹附于表面，然后利用鏈式刮泥機將液面上的浮渣收集至浮渣箱，最終利用離心泵輸送至斜板收油撬。

（5）活塞式高壓泵回注。達標水通過高壓注塞泵進行回注，主要采用高壓泵進行注入，滿足地層壓力注入要求。

3.2 工藝技術說明

（1）斜板收油撬，三相初級分離。首先由罐車將污水運至裝置前端，卸液口將污水排入裝置內，在內部流過4個沉降斜板，將來液中的塊狀雜質、大顆粒懸浮物及泥沙沉積于撬底，并通過泥漿泵輸送至固液分離撬。漂浮在液面上的原油通過鏈式刮泥機進行清理收集，并由離心泵輸送至原油儲罐。污水通過溢流暫時轉至裝置后端集液池內，最終經離心泵抽送進中間儲罐進行貯存。

（2）固液分離撬，泥沙脫水分離。利用斜板沉降原理實現泥砂與污水的分離，沉降的泥沙通過變螺距螺旋輸送機脫水并將泥砂外排至裝置外集泥槽內，分離出的污水重新轉移至斜板收油撬。裝置內部安裝電加熱棒，確保冬季撬內溫度始終0 ℃以上。

（3）原油儲罐，原油收集貯存。來液中的原油經過分離后統一收集至原油儲罐中貯存，原油上進下出，罐底設置污水回流管線，原油中含水量較大時可將其送回斜板收油撬。油罐頂部設置人孔便于觀察當罐內原油液位，需要時進行回收。裝置內部安裝電加熱棒，可人工設定溫度，確保冬季罐內溫度始終20 ℃以上，防止原油板結硬化。

（4）溶氣氣浮撬，污水氣浮除渣。中間儲罐內污水通過溶氣氣浮撬完成污水的凈化，加入絮凝劑、混凝劑、破膠劑等將污水中的細微雜質及懸浮物粘附成團，利用高速空壓機將水體壓縮成納米級微氣泡，氣泡在氣浮箱內上升的過程中將成團雜質裹附于表面，然后利用鏈式刮泥機將液面上的浮渣收集至浮渣箱，最終利用離心泵輸送至斜板收油撬。

（5）高壓泵回注。經容器氣浮撬處理后的污水通過離心泵進入高壓泵，將水壓提升注入注水井。

4 現場施工及管理工作

在油田采出水處理及深度注入的實際操作過程中，現場實施與管理工作非常的重要，只有明確甲乙雙方在現場實施中的責任，保證施工中作業的安全管理效果，避免施工作業中可能存在的危害，并進行相應的風向措施防控，才能真正提高深度注入與處理的質量效率，提高設備的利用效果。

4.1 現場施工

（1）甲方責任：負責施工過程中各項供需的協調、各種測試資料的錄取、注入井的日常管理和日常資料的錄取及效果評價，并派有專人組織、監督施工過程。

（2）乙方責任：①負責施工方案的制定，并負責執行注入作業與現場管理；②負責現場施工、操作人員的管理及安全設備的配備；③負責作業區域的環境保護與場地恢復。

（3）作業要求：①開展作業前做好相關準備工作；②先進行15 d左右的試注，根據壓力變化情況進一步優化單井注入量；③做好日常動態資料的錄取工作；④采油廠相關部門做好動態分析調整工作，跟蹤分析注入參數的變化，評價注入效果；⑤本次深度注入將根據情況進行擴大推廣；⑥嚴格執行QHSE（Quality Health Safety Environment，質量、健康、安全和環境）等相關標準及要求。

4.2 安全管理

為了保證安全生產，對施工過程突發事故進行有組織有條理的應急處理，減少事故對生產設備、人員及環境的危害，特制定了以下安全環保管理措施。

（1）施工作業中HSE要求：①施工作業過程應具備《安全生產法》和有關法律、法規和國家標準或行業標準規定的安全生產條件，有健全的安全生產責任制、安全操作規程和具體的安全措施，努力實現“零職業病、零事故、零污染”的安全生產業績目標；②遵照ISO 14000環境管理體系，堅持預防為主、防治結合、綜合治理的原則，做到石油勘探與生產和環境保護并舉，推行清潔生產，實行污染物排放濃度控制與總量控制相結合，實現環境污染全過程控制；③預防、控制和消除職業危害，保護員工健康，以確保工程項目的安全生產。

（2）施工作業中的可能危害：①井涌、井噴、爆炸、硫化氫中毒、火災、放射性物質危害、油料、燃料及其他有毒物質泄露等造成人員傷亡、財產損失或環境污染；②因違反操作規程、違章指揮及管理原因等造成合同項目施工作業事故，施工過程中生產設施、機械器具、動力設備、電力設施、儀器儀表、鍋爐壓力容器等損壞的設備事故，以及因此引發的危險危害；③由于企業的設備和設施不安全、勞動條件和作業環境不良、管理不善所發生的人身傷害、急性中毒事故等人員事故危害；④因不可抗力帶來的潛在危害。

（3）風險控制措施：現場施工作業人員在工作中必須穿工服、工鞋，戴工帽。現場施工人員上崗前必須接受安全教育，并按制定的路線行走，施工作業區四周要有防護。消防器材按標準配備，按指定地點擺放，定期檢查。要害部位要設立醒目的安全標志?，F場易燃易爆區域電氣設備有防爆功能?，F場建立操作規程，員工按照崗位操作規程有關規定進行操作，嚴格控制施工區域，防止對環境產生不可逆的破壞。

5 結論

通過油田采出水處理及深度注入設備的應用，實現對水處理的低污染、低成本化發展，將設備工藝與現場設施、管理等工作進行結合，在保證各項原則的基礎上盡可能推動經濟效益、社會效益的發展，這樣才能真正實現油田采出水處理效果質量的最大化。