1、鄯善采油廠油田回注水水質劣化原因及對策2006年第32卷第lO期Octoher20o6工業安全與環保IndustrialSafetyandEnvironmentalProtection?31?鄯善采油廠油田回注水水質劣化原因及對策林孟雄陳坤王兵鐘升胥鋒(西南石油學院四川新都610500)摘要鄯善采油廠4000m/d污水處理站于2000年11月投運,采用”水力旋流+聚結斜管除油+兩級精細過濾”的處理方式.注水水質變化表現為來水經凈化處理后水質有較大改善,但從清水罐到注入井段水質又存在變壞的問題,為此提出鄯善采油廠回注水水質穩定技術研究.通過對處理系統和注水系統全程的水質各個指標的監測,保證注水水

2、質的穩定.分析了造成水質不穩定的因素,對水質劣化的機理進行了闡述,并提出相應的水質穩定措施.關鍵詞鄯善采油廠油田回注水水質劣化AnalysisontheCausesofWaterQuaUtyDeteriorationofOilFieldCirculatedWaterofOneOilExtractionFactoryandItsCountermeasuresLINMengxiongCHENKunWANGBingZHONGShengXUFeng(SouthwestPetroleumUniversityXindu,Sichuan610500)Abstract4000m/dwaterdisposalp

3、lantinSMnsanOilExtractionFactorywascompletedinNov.2000andtheprocessingwaywas”thewaterpowereddy+agglutinationslopetubeeliminatestheoil+twolevelsfinefilters”.Pouringwaterqualitychangesshowthatwaterqualityhasimprovedgreatlywhenitispurified.Butfromtheclearwateringcantotheinjectioninterval,waterqualitygo

4、esbad,SOwaterqualitystabilitytechnologyresearchisputforward.Throughmonitoringeveryindexofwaterqualityinprocessingsystemandpouringsystem,thestabilityofwaterqualityisguaranteed.Inthispaper,factorscontributinginstabilityofwaterqualityareanalyzed,themechanismsofwaterqualitydeteriorationaredescribedandso

5、merelatedmeasuresareraised.KeywordsShansanOilExtractionFactoryoilfieldcirculatedwaterwaterqualitydeteriorution油田注水即利用注水井把水注入油層,以補充和保持油層壓力的措施.油田投入開發后,油層本身能量不斷地被消耗,致使油層壓力不斷地下降,地下原油大量脫氣,粘度增加,油井產量大大減少,還可能造成地下殘留大量死油,采不出來.為了彌補原油采出后所造成的地下虧空,保持或提高油層壓力,獲得較高的采收率,必須對油田進行注水.目前各個油田大多巳進入了2次采油的中后期或3次采油的初期,由于目前3次采油

6、的成本高且效果不顯著,所以注水開發仍然是當前油氣開采的主要方式,而注水開發得好壞直接影響著油田的采出率.在注水開發中注水水質是影響整個油田開發效果的最根本因素,也影響整個注水污水系統設備管線的運行狀態和使用壽命.1部善采油廠油田注水系統流程油田注水系統流程以鄯善采油廠為例,它采用”水力旋流+聚結斜管除油+兩級精細過濾”的處理方式.其主要流程為:污水接收水罐一提升泵一水力旋流器一聚結斜管除油器一輕質濾料過濾器一雙濾料過濾器一污水儲罐一注水泵一計配站一注水井.其輔助流程包括:污泥回收,作業污水回收,污泥干化,加藥系統,污油回收等.設計思路:從油站來污水進入采出水處理站的污水接收罐,污水在接收罐內進

7、行油,水,渣的自然分離,去除大部分的浮油和大顆粒的懸浮物.污水接收罐的出水進入污水提升泵,加壓后進入全自動污水除油水力旋流器,水力旋流器出水進入全自動高效斜管除油器.污水在除油器內進行聚結分離后再經輕質濾料過濾器,雙濾料過濾器過濾,將水中的細小懸浮顆粒除去,達到回注污水水質標準進入注水系統.同時站內各構筑物分離出來的污泥進入污泥濃縮罐,待泥水初步分離后,將罐內上清液排至污水回收池,底部污泥進入污泥脫水機,形成泥餅后裝車外運.2目前注水系統存在的主要問題16ArgonneNationalLaboratory.Guidebookforhandling,storing,anddispensingfu

8、elethano1.Chicago,IL:U.S.DeportmentofEnergy,ArgonneNationalLaboratory;199517U.S.GovernmentPrintingOffice.Theeffectivenessofleakingundergroundstoragetankcleanupprogramshearingbeforethesubcommitteeonenvironmentandhazardousmaterials.WashingtonDC:CommitteeonEnergyandCommerce,HouseofRepresentatives;2003.

9、March5.SerialNo.108一l618汪維云,朱金華,吳守一.纖維素科學及纖維素酶的研究進展.江蘇理工大學,1998,19(3):2027作者簡介:王艷坤,女,1982年出生,西南交通大學環境科學與工程學院在讀研究生,主要從事環境生態方面的研究.(收稿日期:20060430)?32?2.1注水系統來水水質不穩定鄯善油田注水系統來源水包括鄯善油田自產水(輕烴原穩,油區分離器),丘陵油田和油庫等產出水,同時脫氧后清水在進站前混人.丘陵采油廠的來水時斷時續,造成進人污水處理系統的水量不穩定.由于各個不同油田各個區塊使用的水質不同,各來源水的離子含量和水型也不盡相同.2.2水處理系統存在問題

10、(1)加藥:部分重要污水處理藥劑沒有進行各種效率評價實驗,可能引起污水處理和輸送系統堵塞,泄漏,甚至導致注水系統癱瘓.(2)裝置運行不正常,設備損壞嚴重,部分罐體腐蝕嚴重甚至導致穿孔,從而造成裝置停運.(3)對裝置處理情況掌握不及時,取樣口不規范且沒有常規化驗各項重要指標.2.3輸送管線存在結垢和腐蝕問題垢其成分大體上可以分為鹽類垢,腐蝕垢及泥沙等沉積垢等,其成因各不相同.油田垢產生最根本的原因是由于注水井的注人水組成復雜(如礦化度過高等),在不同的環境中會發生各種不同的物理和化學變化,由此產生的油田垢復雜多樣.腐蝕則是由于土壤,原油,大氣等在內的各種腐蝕介質的損害,長期與水,尤其是富含各種雜

11、質的油田污水接觸作用的結果.它與溶液中的溶解氧,co2,硫化氫,細菌,溶解鹽類,pH值,水溫,流速等有關.3注水系統沿程水質狀況分析據對注水系統來源水取樣分析表明:丘陵來水水溫較高(53),含油量和總鐵含量都比較高,含油1.5異/L左右,總鐵質量濃度l0.29ms/L,SRB,TGB都大于106個/mL.鄯善油田自產水含油量在50450ms/L之間,SRB,TGB大于105個/mL.油庫來水含油量在40%以上,SRB,TGB均大于103個/mL.鄯善來水和丘陵來水都含有l680ms/L的游離性二氧化碳.脫氧站清水含氧量較高達2,02,5ms/L.這樣就大大加重了污水處理設備的負擔,甚至對設備造

12、成污染.水處理系統及注水系統沿程水質狀況分析如下:3.1機械雜質含量污水處理及注水系統污水機械雜質含量沿程變化趨勢如圖l所示.進水口機械雜質在190406ms/L,經過緩沖沉降去除了大部分的雜質.經過水力旋流器和除油器后,機械雜質降低到3563,5ms/L,經過雙濾料過濾器后雜質質沿程取樣點圖1鄯瞢污水處理及注水系統沿程懸浮物舍變化趨勢量濃度降低到230ms/L.但污水出站到井口機械雜質質量濃度沿程呈上升趨勢,到井口增加到30ms/L以上.3.2含油量接收罐進口含油一般在139.071544.69mg/L之間,有時候含油過高.經緩沖沉降后含油降到36.80175.09ms/L,經過水力旋流器和

13、除油器后,含油量進一步降低到l3.2l一47.55ms/L.經過雙濾料過濾器后含油量降低到l040ms/L,但污水出站到井口,含油量有上升趨勢,個別井口含油量達100ms/L以上,說明注水系統管線有一定程度的污染.在來水含油量較低(<600ms/L)的情況下,經過雙濾料過濾器后,污水中含油量可以降低到5ms/L以下.注水系統沿程含油量變化趨勢見圖2.2005.06.25一2005.053l卜-2005.06.10沿程取樣點圖2鄯瞢采油注水系統沿程舍油變化趨勢3.3細菌含量整個注水系統細菌含量沿程變化情況如圖3,圖4所示,污水接收罐進ElSRB,TGB都大于105個/mL.經過雙料

14、過濾器后SRB,TGB降低到l0103個/mL.但污水出站后到井口,細菌質量濃度進一步增加,到井口一般在103105個/mL.細菌質量濃度增加原因可能為沿途管線污染及殺菌劑抑制性降低或失效.l000000一l00000100001000100盤l01礦爭沿程取樣點圖3鄯瞢采油注水系統沿程SRII質濃度變化趨勢+2005.05_3l+2005.06.10一2o內得到抑制,但出站后隨著殺菌劑藥效的降低或消失,或因注水管線受污染,細菌又重新繁殖生長,含量上升.隨著腐蝕加劇,導致總鐵和懸浮物含量進一步增加,從而使腐蝕情況惡化.裹1部善采油廠管線腐蝕垢樣監測結果鈣/%鎂/%鐵/%其他/%類型CaO游離鈣

15、MgO游離鎂03游離鐵硅酸鹽SiO2硫質量分數評價結論:樣品呈黃黑色,水垢以硫化鐵為主,即由于硫酸鹽還原菌腐蝕管線而形成的水垢3.5游離二氧化碳整個采油注水系統中游離二氧化碳含量沿程變化趨勢如圖5所示.油田水中游離c02在一1.0mg/Lc021.0mg/L范圍內對腐蝕的影響較小.根據調研數據,污水處理站內游離二氧化碳為10mg,L,從計配站到注水井井口,游離c0基本在20mg/L以下.污水中二氧化碳的增多和減少受堿性處理劑加量及細菌尤其是SRB細菌含量影響._.-2005.05.3l+2o02o6.11+2002.o6.25_,I昌一0U犍麓圈5部善采油廠注水系統游離Co2質量濃度沿程變化趨

16、勢3.6溶解氧采油井采出水中含有少量的溶解氧.污水處理站內,溶解氧的增加主要是因為清水的混入,含氧量的高低與清水含氧量和混入比例有關系,根據3次調研數據看,站內含氧量基本控制在0.3mg/L以下,井LI減低到0.1mg/L左右,可能因為沿程有消耗.3.7離子質量濃度分析總礦化度及主要離子質量濃度變化趨勢如圖6所示.4油田注水水質改善對策一2005.05.31-一2005.06.10r一2o05.o6.25沿程取樣點圖6鄯善油田注水系統沿程礦化度變化曲線調研多次取樣分析結果表明,部善油田處理后污水水質在逐步改善,但水質仍不能完全達標.尤其在污水出站后有較嚴重的水質再次變差現象.為進一步改善部善油

17、田注入水水質,根據調研得出的部分結論制定如下對策.4.1強化來源水水質管理(1)由于油庫來水含油量都在30%以上,有時甚至高達90%以上,因此將油庫污水直接混入污水處理系統會嚴重影響污水處理效果,甚至污染設備.因此可考慮將油庫來水直接排入污油回收池,經回收處理后分離出的污水再進站處理.(2)改善原油脫水工藝,優化技術參數,降低分離水含油量.4.2加強處理劑的使用管理處理劑質量是保證水質良好的關鍵.為了確保所使用處理劑的質量,每批處理劑都要經過現場抽樣和室內評價.處理劑使用應經過以下程序_6:(1)利用現場污水進行處理劑的室內優選和評價(包括各種處理劑之間的配伍性).(2)少量訂購,在現場進行效

18、果檢驗.(3)選擇在現場效果好的處理劑進行批量訂購.(4)對購進的處理劑進行抽樣檢查.(5)確定效果后投入現場使用.4.3針對物理處理設備,制定可行有效的加藥方案要控制好注入水的水質必須全面控制好包括細菌含量,機械雜質含量,含油量,腐蝕結垢,含氧等在內的幾個重點水質指標,它們之間能夠相互影響.根據調研發現,鄯善油田注入水結垢主要發生在污水處理站內,尤其是在來源水混合點,腐蝕主要在出站后到井口,井筒.細菌出站前基本得到控制,但出站后又逐漸繁殖增多.根據來源水不同,推薦加藥方案,見表2,表32.53.裹2污水處理加藥方案1?34?由于堿性調節劑的加入會對污水的結垢趨勢產生很大影響,因此應盡量減少加

19、入量.方案l使用于來水含油量較高,尤其是油庫來水較多時.在來水水質較好的情況下(含油低于600mg/L)的情況下,使用第2套方案.4.4強化水質監控系統的監控方案在水處理過程中必不可少.它不但可以觀察水處理的實際效果,在發現有關問題后也便于分析原因和采取措施,及時加以糾正,避免水質的惡化和波動.水質監控方案如表4所示.4.5系統地清洗地面注水管線及注水井井筒裹4水質監控方案監控內容頻率各來水點懸浮物含量,總鐵,含油,pH,含氧污水處理流程各點懸浮物含量,總鐵,含油,pH,含氧污水處理流程各點SRB,TGB含量系統取樣進行懸浮物含量,總鐵,含油,pH,含氧,二氧化碳,腐蝕速率測定水質分析調查綜合

20、分析(站內樣,井口樣,深井樣),分析項目包括懸浮物含量,總鐵,含油,pH,含氧,二氧化碳,腐蝕速率測定2天1次每天1次每周1次每月1次每半年1次清洗后在一段時間內投加足量緩蝕劑,保證在管線內壁形成保護膜.地面管線清洗劑配方組成及清洗程序如下?.清洗劑配方組成:6%一8%鹽酸+l%一2%酸性緩蝕劑+0.5%一l%高效活性劑+0.5%一l%滲透劑+0.5%一l%剝離劑.基本清洗程序:堿洗一清洗劑清洗一水沖洗一中和一鈍化處理.(1)堿洗:堿洗劑配方一般為0.5%Na3P04,0.1%一0.2%Na2HPO4.為增加除油效果,可添加0.05%表面活性劑.(2)沖洗:主要目的是清洗堿液,使系統中水的pH值降至89.(3)清洗劑清洗:主要目的是清除全部污垢,清洗過程直至水垢溶完為止.(4)水沖洗:主要目的是清洗殘留酸液,使清洗系統中水的p