安塞油田采出水处理工艺技术现状及发展

郭文辉　曾献军　张智斌　杨一凡

摘要：伴随着安塞油田的不断发展和配套建设，安塞油田的采出水处理工艺经多次变化和完善，一定时期内保证了不同发展阶段的开发要求，几年来，通过不断攻关、研究，初步形成了具有低渗油田采出水处理及回注技术，确保了油田持续有效地快速发展，为安塞油田的进一步发展提供了技术支撑。

关键词：安塞油田；油田采出水；采出水处理工艺

中图分类号：X703

文献标识码：A

文章编号：1009-2374(2009)04-0141-02

一、安塞油田采出水处理工艺技术现状

20世纪90年代后期，为使用油田可持续发展的要求，安塞油田加大了采出水的治理力度。根据新建区块注水水源紧缺和老区采出水量逐年增加的状况，确定了新建区块优先考虑采出水回注，老区块采出水系统逐步更新改造，采出水去向逐步改为回注油层，并杜绝采出水外排。现在采用的采出水处理工艺技术主要有三种：

(一)斜板除油+三级改性纤维球精细过滤技术

此流程主要以斜板除油、三级改性纤维球、絮凝、杀菌处理方法模式，该工艺流程以实现采出水达标回注为目的，主要流程采用压力罐除油、改性纤维球过滤器过滤，精细过滤系统通过三级过滤装置对采出水进行深度处理。在配套投加絮凝剂、杀菌剂、助凝剂、缓蚀剂。同时，过滤器采用编程式压差自控反冲洗流程，避免因人工操作失误而不能严格定期对过滤器进行反洗，并减轻了工人的劳动强度。

通过对处理水质监测资料分析，该工艺技术在运行初期，主要悬浮物和含油等指标均能达到10mg/l以下，运行一段时间后，随着设备过滤精度及能力的下降，处理后的水质指标上升，滤料有时出现污染。

(二)两极核桃壳+两级改性纤维球精细过滤技术

此流程主要以斜板除油、两极核桃壳过滤、两级改性纤维球过滤、絮凝、杀菌技术。该工艺特点是以采出水回注为目标。工艺流程首先是沉降罐来水进除油罐，采出水在该罐内进行油水自然分离沉降。然后进入缓冲罐经污水提升泵提升至核桃壳过滤器和改性纤维球过滤进行深度过滤。过滤流程可根据实际需要串联或并联运行。并配套絮凝、杀菌等措施。此外通过设定反洗时间，自动控制进行反冲洗，采用自动控制系统进行流程运行状况的监控，提高了过滤设备的使用效果和寿命。

通过对处理水质监测资料分析，该设备在运行初期，主要悬浮物和含油等指标均能达到10mg/l以下，随时间的延长，过滤精度及精度出现下降，致使部分水质超标。

(三)斜板除油+气浮选除油+纤维球过滤器技术

此流程主要以斜板除油、气浮选机、纤维球过滤器、絮凝、杀菌处理方法模式，该工艺流程以实现采出水达标回注为目的，主要流程采用压力罐除油、气浮选除油、纤维球过滤器通过三级过滤装置对采出水进行深度处理，在配套投加絮凝剂、杀菌剂、助凝剂。气浮选技术采用高压溶气气浮选技术并配套化学混凝和絮凝技术以有效去除悬浮物和含油，并针对油田矿化物高，存在较为严重的腐蚀性特点，采用氮气作为溶气气源以减少设备腐蚀。

通过对处理水质监测资料分析，该工艺技术在处理后，主要悬浮物和含油等指标均能达到10mg/l以下，但此设备存在滤速较低、反洗困难的缺点。

二、安塞油田主要的采出水处理设备

安塞油田目前采出水处理系统的主要工艺设备有沉降罐、除油罐、过滤器以及浮选机等。

(一)沉降罐油水分离技术

沉降罐是采出水系统的源头，其运行好坏直接影响到整个采出水系统的运行效果。其工艺原理为：油水混合物由进口管线经配液管中心汇管和辐射状配液管流入沉降罐底部水层进行水洗。破乳剂作为一种表面活性剂，降低油水界面的表面张力，因油水密度差异，较小粒径水滴向下运动，油向上运动，实现油水分离。上升至集油槽的原油，含水率逐渐减小。经原油溢流管流出沉降罐；分离后的污水经上部水箱，由脱水立管排出。

(二)除油罐除油技术

除油罐是采出水处理系统关键设施之一，其结构较复杂，中心反应筒内的聚丙稀多面球及中心反应筒外的斜管组是除油的主要材料。

其工艺原理为：含油污水由进口管线经过中心反应筒后，进人喷淋管线，先在上部分离区进行初步的重力分离，较大的油珠颗粒先行分离出来，然后污水通过斜管区，油水进一步分离。分离后的污水在下部集水区进入集水管、汇集后的污水由中心柱管上部流出除油罐。在斜管区分离出的油珠颗粒上浮到水面，进入集油槽后由出油管排出到收油装置。其结构如下图2所示。

(三)含油污水核桃壳、改性纤维球过滤技术

工艺原理：利用核桃壳、纤维球滤料作为介质，形成滤层，过滤时水流从上而下，将污水中的油和固体颗粒清除掉，同时因为滤料比重略重于水，并且本身具备亲水憎油性，可以实现反洗再生。

核桃壳：利用核桃壳作为滤料介质，形成滤层，过滤时水流从上而下，将污水中的油和固体颗粒清除掉，同时因为核桃壳滤料比重略重于水，并且本身具备亲水憎油性，可以实现反洗再生。

改性纤维球：改性纤维球丝径细，表面积大，叠加后滤层孔隙小，过滤时水流自上而下，依靠直接拦截、惯性拦截、表面吸附等机理除去水中机械杂质及油类，纳污量大，过滤阻力小。

(四)浮选机气选浮除油技术

浮选机是平衡态一体化装置中的重要设施，其原理为：循环泵抽吸部分污水作为循环水，循环水高速运动经罐底喷嘴，把循环氮气导入处理水。在浮选腔中喷射器把小气泡均匀分布于浮选室中，污水连续流经四级浮选室，一系列微气泡将油和悬浮物提升至液体表面，形成泡沫层。上部收油槽将泡沫层从液体表面撇除。污水经四级浮选进入薄壁堰腔，溢流进入下一流程。气体和部分处理水从储水腔道浮选腔进行再循环。

三、存在的主要问题

(一)采出水中矿化度较高，造成污水处理设施腐蚀结构严重

采出水中矿化度较高，且含有较高的钙、镁等成垢离子，水中含有大量硫酸钠、碳酸氢钠等，具有明显的结垢、腐蚀特征。部分区块地面系统及井筒结构较为严重，个别站场在运行1～2年后出现运行不正常的状况，油水井及地面管网维护工作量较大。

(二)部分站点脱水系统不正常，影响油水分离效果

油水分离对药品浓度、处理温度、明水高度等参数要求较高，部分站点加药浓度较高、沉降温度较低、沉降罐多年不清理、明水控制不合理等多种因素导致采出水中含油量高、杂质较多，给采出水处理系统带来沉重负担。

(三)部分站点采出水处理规模及工艺流程有待完善和改进

部分区块因产出量上升导致采出水处理系统能力明显不足，设施超负荷运行，系统配套能力不够。部分除油罐由于多年不清理、附件损坏、不定期排污等多种原因导致除油效率较低。较多精细过滤设备出现故障，过滤器污染严重，设备维修跟不上导致水质不达标。

(四)采出水带来的环保问题

采出水经过改性处理后虽然实现了水质达标，但由此而产生的大量污泥由于尚无成熟的配套技术和可利用的途径，日积月累，堆积如山，粉尘四散，造成地面环境的严重污染。

四、发展方向

(一)加大工艺技术的完善配套

对现有各种工艺技术在生产运行中暴露出的问题和不足进行专题研究，如工艺流程、设施结构、工程材料、自动化控制等具体问题，使每种工艺更加完善配套。同时对每种工艺技术的适应性进行论证和现场试验，做到根据油水物性和水质特点选择相适应的工艺技术。

(二)进行高效过滤技术的攻关研究

现有过滤技术的突出问题是滤料的适应性。最有效提高过滤器性能的途径是改善滤料性能。由此，改性纤维球滤料应运而生。改性纤维球滤料由人工造粒形成，其几何形状为球形，十分接近过滤理论计算要求的理想球形。使滤料过滤过程与过滤理论的描述十分接近，有利于控制和提高过滤效率，便于反洗再生。经室内试验表明，对油田采出水过滤处理，该滤料除油、除悬浮物效率更高。下一步应扩大在安塞油田现场应用研究。

(三)加强污泥回收利用技术研究

应对污泥的快速沉淀、回收处理和有效利用综合研究。需在对污泥成分及物理、化学性质进行分析的基础上，采取有利措施进行沉降、回收、脱水后，对干化污泥经焚烧回收利用热量后外运铺路，若有机成分较多也可研究有机物的回收再利用技术。

(四)加大回注力度。提高采出水利用率

从管理制度工艺措施两方面研究采出水的二次利用问题，逐步解决目前油田开发中部分区块将部分采出水回注非生产层的做法，加大有效的回注力度。