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大庆油田采出水处理技术现状与发展83797833

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大庆油田 水处理技术 现状 发展 83797833
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大庆油田采出水处理技术现状与发展关佳明 ,  王明刚(大庆高新技术产业开发区规划建筑设计院 ,  黑龙江 大庆  163316)【摘  要】  概述了采出水处理技术的现状及发展演变 ,简要介绍了各阶段的处理工艺和针对存在的问题所进行的技术改进 ,以及近年来对新技术、新工艺的应用。提出了在油田开发后期 ,采出水处理技术所面临的困难和今后的技术发展方向。【关键词】  采出水处理 ;除油 ;过滤 ;深度处理 ;聚合物污水【中图分类号】     【文献标识码】  A    【文章编号】  1001 - 6864(2004) 02 - 0051 - 020  前言大庆油田从上世纪六十年代开发建设 ,发展到今天 ,油田采出水处理技术在油田的持续高产稳产、保护生态环境等诸多方面发挥着重要作用。将采出水处理后回注于油层 ,不仅可以回收水中的原油 ,实现水的循环利用 ,减少环境污染 ,而且提供了充足的注水水源 ,节约大量的淡水资源。采出水处理在油田开发的不同时期 ,均担当着重要的角色。伴随着油田开发的不同时期 ,大庆油田采出水处理总体上可划分为三个阶段。第一阶段 :油田开发初期 ,低含水时的采出水处理阶段 ;第二阶段 :油田由低含水逐步转为中含水 ,井网加密时期的采出水深度处理阶段 ;第三阶段 :油田开发后期高含水及聚驱开采时期的采出水处理阶段。1  采出水处理技术现状及其发展演变自 1969 年第一座标志性的采出水处理站 —东油库处理站的设计建成 ,到 1999 年底 ,大庆油田采出水处理技术共走过了 30 年的历程。 30 年来 ,大庆油田共建成各种类型采出水处理站 123 座 ,总处理规模达 231135 × 104 各类型采出水处理站 ,按工艺不同 ,统计见下表。大庆油田采出水处理站工艺流程分类统计起始时间类  别站 别 工艺流程建站数量建站规模(104型站例1969 1999水驱采出水深度处理站1996 3 座 41150   北二两段流程 16 座 54114   喇Ⅱ - 1粗粒化流程 16 座 34115   北Ⅱ - 1两级单向过滤 22 座 27110   北十一两级双向过滤 21 座 36110   杏十五 - 1两次除油两级过滤 11 座 3186   南六三段流程 13 座 30150   聚中一四段流程 (试验站 ) 1 座 4100   聚北十三合    计 123 座 231130从上面的表中可以看出大庆油田采出水处理工艺流程的发展演变过程 ,以下按各类采出水处理流程的发展顺序分别做简要的阐述。111  自然除油 + 混凝除油 + 过滤流程 (三段流程 )该流程是油田开发初期 ,在不断探索和现场试验研究基础上确定的处理工艺。后来采用的不同处理流程 ,都是在此基础上完善、发展起来的。该工艺首先于 1969 年应用在东油库采出水处理站 ,并获得成功 ,主要解决油田开发初期 ,脱水站脱出水的油水分离问题 ,实现污油回收 ,并将处理后水回注高渗透油层。该工艺通过多年的设计研究和生产运行总结 ,已形成一套从理论到实践较为完整的处理技术。实践证明 ,该工艺具有除油效率高 ,出水水质稳定 ,维护管理方便等诸多优点 ,因而得到广泛的应用。112  混凝除油 + 过滤流程 (两段流程 )随着脱水站破乳剂质量的提高及脱水技术的发展 ,脱水站脱出的采出水中含油量已较大幅度降低 ,经过一次除油罐处理后的采出水中 ,含油量在正常情况下已能达到 100此在 1974 年以后设计的一部分处理站采用了二段处理工艺 ,即改为混凝除油 + 过滤流程。在流程简化的同时 ,对处理工艺和处理构筑物进行了一次改进和革新。如引进无阀滤池技术 ,结合采出水特点 ,研制出了单阀滤罐 ,实现滤罐自动反冲洗 ,减轻了操作工人的劳动强度 ,节约了反冲洗泵和反冲洗罐 ;将除油罐的集配水管路由原来的中心筒方孔式和穿孔管式 ,改为辐射状喇叭口梅花点布置 ,使集、配水均匀合理 ,解决了穿孔管结垢、孔眼15关佳明等 :大庆油田采出水处理技术现状与发展堵塞等问题 ;除油罐的出水由管式出水改为可调堰出水 ,解决 了处理站投产初期 ,因处理水量达不到设计负荷 ,致使收油困难的问题 ,也使各组滤罐的进水分配更均衡 ,这些成功技术一直沿用到今天。113  粗粒化 + 混凝除油 + 过滤流程粗粒化技术是大庆油田率先研究和使用的技术 ,1981 年在北 Ⅱ - 1、南六采出水处理站首次应用。主要是针对污水中的分散油和乳化油 ,使小油珠聚结成大油珠而易于重力分离 ,从而提高处理效率、缩小除油罐体积、缩短建设周期、节省基建投资。采用粗粒化技术 ,能够更好地适应采出水水量日益增长的需要。这一技术的应用对提高当时处理设备的处理效果和处理能力 ,具有显著的技术经济意义。114  深度处理流程通过大量的试验证明 ,对于经过常规工艺处理后的采出水 ,再经两级石英砂慢速过滤 (一级滤速 8二级滤速 4,在正常情况下可以达到低渗透油层注水水质标准。 1991年建成的北十一、杏十六采出水深度处理站均采用了此种处理工艺。其特点是流程简单、操作管理方便、处理效果好 ,但同时也存在着滤速低、滤罐多、占地大等缺点 ,处理量不宜过大 ,处理规模受到一定的限制。为更有效地提高过滤效果 ,达到提高滤速、减少占地、降低工程造价的目的 ,在上述处理工艺基础上 ,对滤层结构进行调整。采用无烟煤、石英砂、磁铁矿等多层介质滤料代替单一介质的石英砂滤料。由于多层滤料级配合理、滤床利用率高 ,可以提高滤罐截污能力 ,将滤速提高了一倍 (一次为16二次为 8,节省了大量工程投资和占地 ,效益显著。115  聚合物采出水处理流程聚合物采出水处理是油田水处理领域近年来面临的新课题 。因油系统采用超高分子聚合物注入地下驱油 ,采出水中含有一定浓度的聚合物 ,导致采出水的粘度增加 ,油、水、泥的分离难度增大 ,且原水中的含油量、含泥量等增加也较多 ,进一步增加处理难度。虽然经过几年的技术攻关 ,目前仍未找到简捷、适用的处理工艺。因此 ,从 1997 年至今建设的聚合物采出水处理站 ,仍然采用“自然除油 + 混凝除油 +压力过滤”三段处理工艺。2  近年来新技术 、新工艺的采用211  核桃壳过滤技术的应用核桃壳过滤技术是上世纪 80 年代中后期在国内发展起来的 ,陆上、海上油田应用的很广泛 ,国内早已有能力成套生产。大庆油田应用的较晚 ,1998 年建成的“南 Ⅱ - 1 采出水处理站” ,是大庆油田首次大量应用 ,获得了很好的效果。该技术具有滤速高 (可达 20上 ) 、截污能力强、水洗强度低 (6~ 8等优点 ,反洗时辅助以机械搅拌 ,反冲洗效果好。克服了石英砂滤罐固有的滤速低、反冲洗强度大等缺点 ,极具推广使用价值。212  浮选技术的应用大庆油田 1993 年首次引进国外 “诱导气浮”及“双滤料过滤”处理技术 ,应用于南六采出水处理站 ,并获得成功。随着聚驱采油的推广 ,在水驱污水中也发现含有聚合物 ,导致油水分离难度加大。因此为了提高处理效率、节省投资和占地 ,根据在采油一厂的初步试验结果 ,采用“喷射浮选除油 +核桃壳过滤”处理工艺 ,于 2000 年 8 月建成北 Ⅰ - 3 采出水处理试验站。处理后水质基本满足高渗透油层注水指标。3  今后面临的困难及技术发展方向311  低渗透油层的悬浮物超标问题目前老区及外围低渗透油田 ,存在深度处理后水中悬浮物含量超标、粒径不合格现象。针对这一问题 ,近年来主要在过滤系统进行技术改造 ,调整滤料级配、强化反洗效果等 ,但效果不明显。由于纤维球滤料在重力和水力作用下 ,可形成理想的孔隙分布 ,对悬浮物的去除效果很好 ,经改性后的纤维球具有憎油性 ,能充分发挥去除悬浮物的潜力 ,可以作为油田采出水的精细过滤器。试验证实 :“改性纤维球过滤器”在进水含油 ≤ 20浮物 20情况下 ,滤后水含油量 ≤ 2浮物 ≤ 1 2效果非常理想。312  外排采出水的达标排放问题随着油田后期含水率的上升及区域性注采不平衡 ,油田外排采出水量会逐年增加。采出水是以石油污染为主的有机污染废水 ,其特点是矿化度高、含油、含化学助剂等 ,成份复杂 ,高于 处理至国家排放标准 ,目前尚无成熟技术 ,大庆油田现已着手于该项技术的研究工作。313  污泥处理问题采出水处理过程中产生的污泥 ,目前未经任何处理 ,均排放至处理站的附近 ,对环境影响严重。目前大庆油田在个别站采用了“污泥浓缩 —压滤脱水”工艺进行试验 ,初步试验结果表明 :压出泥饼的含水率介于 60 %~ 70 %。现正在深入研究污泥的沉降特性和处理工艺等 ,以提供详细的工业化设计参数。314  聚合物污水处理工艺问题随着聚驱采油的推广和水驱污水受到聚合物污染而出现了处理效率降低 、处理能力下降等问题。为此研制开发了横向流聚结除油器 ,其除油效率达 92 %~ 97 % ,悬浮物去除率为 53 %~ 69 % ,效果很好。目前正在为获得更详细合理的设计参数 ,进行更深入的研究工作。此外 ,大庆油田从 2000 年开始已着手于膜分离过滤技术、水力旋流技术的现场试验研究工作。同时 ,也开始对其它小型高效的除油过滤设备 ,如“ 效水处理装置”、“高分辨率水处理装置”等新技术进行探讨 ,为油田的可持续发展发挥作用。参考文献\[1 \]  冯家潮 1 大庆油田设计院地面工程技术发展史 \[ M\]1 上海 :上海科技出版社 ,19981\[2 \]  马文铁 ,等 1 油田含油污水处理 \[M\]1 大庆 :石油工业出版社 ,19921\[3 \]  杨云霞 1 纤维球滤料防油改性试验研究 \[ M\]1 北京 :中国给排水杂志社 ,20011\[4 \]  陈忠喜 1 横向聚结除油器的研究与应用 \[J \]1 废水及水处理 ,2000 ,31[收稿日期 ]   2004 - 02 - 10[作者简介 ]   关佳明 (1971 - ) ,男 ,黑龙江大庆人 ,工程师 ,从事环境工程设计与研究工作。25                       低 温 建 筑 技 术               2004 年第 2 期 (总第 97 期 )
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