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QK-中原油田污水处理技术的发展与实践

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QK 中原 油田 污水处理 技术 发展 实践
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— 41 —全面腐蚀控制 2004 年第 18 卷第 6 期中原油田污水处理技术的发展与实践周铁栓( 濮阳华油防腐集团有限公司, 河南濮阳 457001)摘 要 : 本文简要回顾了中原油田采油污水处理技术的发展历程和现状, 对目前污水处理过程中污泥产出量大的原因进行了分析, 重点介绍了采油污水除铁降泥技术和二氧化氯应用技术两种污水处理工艺方法的基本思路和应用效果, 提出了污水站的运行管理模式及今后污水处理技术的研究与发展方向。关键词 : 中原油田 污水处理 除铁降泥 二氧化氯1 前言中原油田是一个多层系、 多油藏类型的复杂断块油田, 具有油层埋藏深, 地层温度、 压力高, 孔隙度和渗透率低的特点, 对注水水质有较高的要求。 而地层的产出水不仅具有矿化度高、 高价金属离子含量高、 低的特点, 而且还含有少量 H 2 S 、 及大量的细菌, 因而具有较高的油藏伤害性、 较强的腐蚀性和一定的结垢性, 必须对其进行处理后才能达到回注标准。 对此, 中原油田做了大量卓有成效的工作,经过一次次污水处理新技术的应用与工艺流程改造,污水处理设施与工艺日臻完善, 处理后的水质逐步提高, 满足了油田注水开发对水质的基本要求。2 中原油田污水处理技术的发展与现状油田开发初期, 地面工程建设任务十分繁重, 污水处理基本沿用了与大庆、 胜利等高渗透油田相同的工艺流程和技术, 处理后的水质依然很差, 其强腐蚀性也给油田带来了巨大的经济损失。80 年代后期, 通过引进技术和科研攻关, 在沉降罐结构改造、 天然气密闭、 配套药剂应用、 浮选过滤工艺设备以及综合防腐技术应用等方面, 做了大量有效工作, 水质得到明显改善。进入 90 年代以后, 由于综合含水的大幅度上升和措施工作量的增加, 油田污水系统的腐蚀问题更加突出, 管线和罐的穿孔现象频繁发生, 严重扰乱了油田正常的生产秩序, 也给中原油田带来了巨大的经济损失。 1995 年, 中原油田与江汉石油学院合作, 共同开发了 “水质改性污水处理技术”, 它的推广应用使注水水质显著提高, 同时也使水系统的腐蚀得到了根本控制。但是, 该技术在长期的应用过程中, 逐渐暴露出了污泥残渣量大、 水体容易结垢等实际问题, 特别是污泥残渣量大, 不仅加大了污泥浓缩和运输成本、 设备运行成本、 环保费用、 劳动强度和管理难度, 有时甚至造成罐体撕裂、 管道堵塞, 使污水处理站全面瘫痪, 而且大量污泥残渣的堆积也给周边环境造成了严重污染, 对于日产水量 12 万立方米的油田, 日产出泥量达 600 余吨, 日积月累难以处理, 影响了污水站的正常生产, 制约了油田生产环境的改善。 为此, 油田每年需要支付数千万元的污泥处理和排污费用。 尽管油田也曾为污泥的再利用做了大量的研究工作, 并相继将污泥用作井场修路材料、 烧制建筑材料、 作注水井的调剂材料等, 但是目前均未取得良好的效果。全 面 腐 蚀 控 制8 卷第 6 期2004 年 12 2004o.,57001)— 42 —全面腐蚀控制 2004 年第 18 卷第 6 期3 近年来降低污泥污水处理技术的研究与实践濮阳华油防腐集团有限公司自 1997 年在全局成功推广水质改性污水处理技术以来, 一直致力于油田污水处理技术的研究与发展, 专门组织技术人员对污水处理生产过程中出现的实际问题进行研究, 并与多所院校和科研单位开展了技术交流与合作。 先后在文一污水站、 胡状联污水站、 胡二注水站采用 “中原油田采油污水除铁降泥技术” 和 “二氧化氯用于油田污水处理技术” 等进行了多次现场试验, 取得了良好的效果, 对降低污水处理过程中的污泥产量起到了积极作用。降低污泥的基本思路经过大量的室内试验研究认为, 污水处理过程中产生的污泥由以下几个部分组成 :( 1 ) 其中所含的悬浮油、 悬浮固体。( 2 ) 污水有害离子去除过程中产生的污泥。( 3 ) 为了提高 , 所投加石灰乳中的固体不溶物形成的污泥。( 4 ) 由于 的提高, 污水中部分离子如 - 、 2- 、 与 + 、 + 等离子反应生成沉淀产生的污泥。其中, ⑴、 ⑵部分形成的污泥量仅占 产生污泥量的 10% ~ 15% , 是保证水质必须除去的,无法减少, ⑶、 ⑷部分形成的污泥却占 产生污泥量的 80%~85% , 可在保证水质稳定达标及腐蚀速率合格的前提下, 最大限度地降低。 改变及不同工艺条件下对污泥产量的影响见表 1 。当污水的 由 整到 , 石灰乳的加入量大增, 给水中带入了大量的不溶性固体, 同时也给部分高价离子形成沉淀提供了条件, 大大增加了污泥的产出量, 增幅高达 190% 。 由此可见, 的大幅度提高是造成污泥产出量大的主要原因。水质改性污水处理技术将 控制在 上,并非只为解决腐蚀问题, 其另外一个目的则是为了全部去除水中的 + 。 理论计算和试验都表明, 要通过提高水体的 将污水中的 + 全部去除, 需要达到 上, 而将水中的 + 全部除去所控制的要低得多。 如果能够先将来水中的 + 迅速转变为 + , 水体的 就可以从 右下调至 既能全部去除水中的铁离子, 控制水体的强腐蚀性, 又能够大幅度降低污泥的产出量。根据以上分析, 提出降低污泥产出量的采油污水处理方法的基本思路, 就是在对污水进行 调整、 加入混凝絮凝剂之前, 首先往来水中加入除铁杀菌剂, 在对来水进行杀菌处理的同时, 将其中的 +迅速转化为 + , 然后加入 整剂将水体的 表 1 条件改变对污泥产量的影响 水质改性技术)调整用药剂 石灰乳 复合碱 石灰乳产生泥量 ( g ) 以上试验所用水量为 2000调至 并使新生态的 + 转变为缔合态, 进而与最后加入的絮凝剂共同作用, 将污水中的有害离子、 悬浮物、 乳化油等杂质絮凝在一起, 形成体积大、密度高、 沉降快的絮体, 完全沉降后使水质得以稳定达标, 同时也使污泥产量大幅度降低。当然, 一项新的污水处理技术除了解决配套药剂问题以外, 现有工艺流程改造、 水质稳定性、 腐蚀与结垢趋势、 与地层水的配伍性、 药剂的适应范围及环保性能、 药剂成本控制、 现场运行管理等等问题,都需要全面考虑并予以解决。原油田采油污水除铁降泥技术中原油田采油污水除铁降泥技术, 采用复合碱来调整水体的 , 通过加入除铁杀菌剂, 并使新生态的离子迅速转变为缔合态, 再和加入体系中的无机高效絮凝剂共同作用, 与污水中的悬浮物、 乳化油等杂质一起形成体积大、 密度高、 沉降快的絮体, 完全沉降后使水质得以稳定达标, 同时也使污泥产量大幅度降低。 该技术工艺流程见图 1 。周铁栓 中原油田污水处理技术的发展与实践— 43 —全面腐蚀控制 2004 年第 18 卷第 6 氧化氯用于油田污水处理技术该技术运用二氧化氯发生器将现场产生的二氧化氯气体直接引入到来水中, 再顺序加入除铁剂、 除铁降泥污水处理技术工艺流程图图 2 二氧化氯用于油田污水处理技术工艺流程图该技术在文一污水站试验成功至今, 生产运行比较稳定, 处理后水质的各项指标均达到规定标准,见表 2 ; 与地层水的配伍性良好, 见表 3 , 腐蚀速率也控制在规定的 a 以内, 见表 4 ; 产生的污泥量比原来的水质改性工艺减少 60% , 污水处理药剂费用也降到 /m 3 左右, 同时也使污泥运输、 泥场清理、 排污和环保罚款等费用大大降低。表 2 除铁降泥技术稳定运行的水质指标月份 油 () 机杂 () 总铁 () 个 /个 / 3 10 2 < 10 3 10 3 0 1 10 3 0 1 10 3 0 2 10 3 0 1 10 3 < 10 3 0 2 < 10 3注 : 中原油田注水水质普查公报 处理后的污水与地层水的配伍性混配比 ( 地层水 %) 0 25 50 75 100结垢量 () 3 8 16 38 52表 4 试验期间现场监测腐蚀速率结果 (mm/a)监测日期 沉降池进口 提升泵出口 外输管线 文一联注水泵进口 注水末端 27 9 ~ 絮凝剂和稳定剂, 对污水进行处理, 工艺流程见图 2 。周铁栓 中原油田污水处理技术的发展与实践— 44 —全面腐蚀控制 2004 年第 18 卷第 6 期使用二氧化氯处理工艺以后, 处理后的污水水质全都达标, 见表 5 。 细菌也得到有效的控制, 腐蚀速率也小于 a 的石油部标准, 结垢趋势远小当然, 使用二氧化氯处理油田污水, 能够有效解决细菌超标问题, 保证水质稳定达标。 但是, 该技术的应用除了需要增加二氧化氯发生器和配套的辅助设备外, 还需增加一台除铁剂加药泵, 加大了工艺设备完善的投资和现场操作管理与设备维护的工作难度, 同时, 由于二氧化氯气体的特殊性质和发生器的运行安全, 也给污水站的日常管理提出的更高的要求。 此外, 对于污水处理量大、 有害离子含量高的污水站, 可能需要配备两台以上的二氧化氯发生器,才能保证达到良好的处理效果。 该工艺技术对二氧化氯发生器的过分依赖, 也对系统运行的稳定性造成一定影响, 一旦发生器出现故障, 处理后的水质将很难得到保证。4 生产运行管理模式初探目前, 污水站的生产运行管理模式归结起来主要有两种 : 一种是由污水站按照规定的程序和渠道采购所需的污水处理配套药剂, 利用自身已经掌握的污水处理技术来对其全过程进行操作与管理, 实现水质稳定达标, 是为药剂供应模式。 而另一种则是由科研单位或药剂生产厂家提供污水处理技术与配套药剂, 并负责实现污水站要求的水质与其它经济指标,污水站只需按工艺参数要求进行操作控制和指标考核即可, 是为水质承包模式。对于那些比较成熟并已推广应用的污水处理技术, 其配套药剂的主体成份、 性能指标和使用方法已被污水站所掌握, 在生产运行管理方面多采用药剂供应模式, 而对于新的污水处理技术, 由于其技术关键和配套药剂尚未公开, 采用水质承包模式不仅能够充分发挥科研单位或药剂生产厂家的作用, 提高他们的产品质量和服务意识, 促进污水处理技术的进步与发于地层水, 实际产出的污泥量平均下降 50 %左右 , 污水处理药剂费用可以控制在 /m 3 左右。表 5 二氧化氯应用前后水质指标对比表处理工艺 滤后水 含氧 机杂 含油 含铁 滤膜 细菌 (个 / () () () () 系数 细菌原 艺 - 4 ≤ 5 ≤ 00 1 10 2 10 工艺 1 - 4 ≤ 5 ≤ 0 0而且能够减轻污水站在生产运行管理方面的压力, 避免技术推广过程中出现问题时相互依赖、 相互推委、 责任不清的现象。 通过对水质承包各项指标的考核, 提高双方的责任心, 确保水质稳定达标。5 污水处理技术研究面临的主要工作近年来, 在各级领导的关心支持下, 油田污水处理技术水平和注水水质不断提高, 腐蚀也得到了根本控制, 保证了油田的正常生产。 针对目前生产过程中污泥产出量大的实际问题, 许多单位都开展了相关的技术研究, 取得了一些成果, 应用后效果也十分显著。 但是, 油田污水处理技术研究还需做好以下工作 :( 1 ) 高效污水处理配套药剂的开发研究。 目前的污水处理药剂多是针对某个污水站的来水情况而研制生产的, 缺乏普适性, 多数药剂对进入系统的措施污水比较敏感, 加量范围也不易控制, 给技术的推广应用带来诸多困难。( 2 ) 加强油田污水处理技术的基础研究工作。 通过对油田产出水、 各种措施污水的分析, 开展污水腐蚀、 结垢的机理研究、 污水处理工艺与自动控制技术研究、 注入水与地层水的配伍性研究等, 从技术、 经济两方面探求污水处理的最佳标准。( 3 ) 加快污泥无害化处理技术的研究 。 尽管低污泥污水处理技术的推广应用使新增的污泥量有所减少, 在一定程度上缓解了污泥堆积的压力, 但是, 面对大量堆积并在日益增多的污泥, 为其寻找一条既符合国家环保产业发展政策而又切实可行的出路,对其进行无害化处理, 已是摆在我们面前的一项重要课题。周铁栓 中原油田污水处理技术的发展与实践
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