大庆油田综合废液处理池工程设计

宋尊剑魏作楠郭胜利

1大庆油田工程有限公司　2大庆油田采油六厂

大庆油田综合废液处理池工程设计

宋尊剑1魏作楠2郭胜利1

1大庆油田工程有限公司2大庆油田采油六厂

为解决大庆油田废液处理存在的问题，针对油田综合废液的组成和特点，设计容积为5 000 m3的油田综合废液处理池。该废液处理池采用沉降、除油、缓冲三段处理方式，可用于处理油田生产过程中产生的作业、洗井、干线冲洗及压裂和酸化等废液。该工程设计，确定了无盖池伴热负荷的计算方法；解决了寒冷地区冬季干线冲洗水、废压裂液等存储与处理问题。

大庆油田；油田综合废液；伴热负荷；处理池；工艺

近两年，根据油田稳产上产的开发形势要求，大庆油田开始实施大型压裂、大排量洗井、注水管网冲洗等措施。注水井洗井、注水管网清洗废液，以及油水井作业废液、钻停放溢流、压裂返排液等的产生量不断增多，各类废液中油、悬浮固体等杂质的含量很高。目前，虽然大庆油田建成了多座废液处理池存储、处理上述各类废液，但受自然环境等条件的制约，处理工艺尚不成熟。

1　废液特点及处理方法

1.1压裂返排液

大庆油田现场生产使用的压裂液类型有水基型、乳化型和复合型三种。压裂反排液是放喷液和油井采出液的混合物，具有高浊度、高稳定性、高黏度、高COD、难处理等特点，其成分包括原油、地层水、难于生物降解的水溶性高分子聚合物等有害物质［1］。在适宜的温度下，压裂反排液静置11～13天，在各种细菌、阳光和温度的综合作用下可自然降解，水色由黄变黑，上清液中油、悬浮物及COD的含量及黏度均可大幅度降低［2］。

各采油厂对压裂返排液的处理主要为建设废压裂液回收池，将施工作业中产生的废压裂液储存在规范的废压裂液回收池中，使其在池内自然沉降，上清液进入预处理装置进一步处理。

1.2其他废液

油田其他废液主要包括洗井水、油水井作业废液、钻停放溢流等产生的油田废水。洗井过程中排出的洗井水水质、水量变化比较复杂［3］，洗井水与油水井作业废液、钻停放溢流等产生的废水，主要污染物为悬浮物、油类、硫化物及微生物，pH值呈中性偏碱，色度高（通常为黑褐色），水温在40～60℃之间［4］。

各采油厂将注水井洗井废水、注水管网冲洗水集中在工业废水预处理池内，出水进入磁分离、多功能等一体化处理装置进一步处理。

2　综合废液处理存在的问题

（1）废液储存能力不足。干线冲洗废液与单井洗井废液排量大、流速大，虽然近几年各采油厂新建工业废水预处理池、改造部分站所，增大储泥池容积，但还没有完全满足冲洗需求。

（2）废液预处理工艺不完善。由于压裂返排液水质的不稳定性、构成极为复杂和每口作业井返排液量的波动范围较大，给处理工艺和设置构件的布置带来较大的困难。

（3）废液存放和处理设施不具备冬季运行条件。由于大庆油田所在地冬季环境温度低，目前已建的各类废液存储设施在冬季均不运行，只是将废液暂存在池内，造成冬季无法洗井和冲洗注水干线。

3　综合废液处理池设计

为解决大庆油田废液处理存在的问题，针对油田综合废液的组成和特点，设计容积为5 000 m3的油田综合废液处理池，该处理池尺寸为60m×40m× 3 m，不抗浮、无盖、有伴热、钢筋混凝土结构。该池可用于处理油田生产过程中产生的作业、洗井、干线冲洗及压裂和酸化等废液。

3.1工艺设计原理

综合废液处理池采用沉降、除油、缓冲三段处理方式，来液首先进入处理池沉降区（一段，以沉降为主，容积较大），在该区经过静沉后，泥砂等固相沉降到池底，油水经过挡泥墙溢流到除油区（二段，以除油为主，容积介于一段和二段之间），油水固进一步分离，污水从挡油墙底部自流至缓冲区（三段，以缓冲为主，容积较小），出水的处理方式由用户自定，最终输送至依托站的污水系统。污泥、污油定期人工清理。工艺流程如图1所示。

图1　综合废液处理池工艺流程

综合废液处理池深3.0 m，地上0.8 m，地下2.2 m，池内设计液面高度为2.4 m。运行时最高液位水深2.6 m，保护高度为0.4 m。冬季运行最低液位水深2.1 m。

3.2伴热工艺

3.2.1伴热负荷计算

废液处理池所需伴热负荷

式中：Q1——废液处理池内每日进液升温需热量，参照污水站回收水池伴热负荷的计算方法；

Q2——废液处理池面蒸发散热和空气传导损失热量，参照室外游泳池所需热量进行计算；

Q3——废液处理池表面、池底、池壁、管道和设备等传导所损失的热量，按Q2的20%计算。

该工程在冬季运行时，在进行废液处理池所需伴热负荷设计时，废液处理池周围环境温度取-30℃；处理池内液体温度满足池底污水能够流动的要求即可，按10℃设计。经计算，废液处理池需伴热负荷1.7 MW。

3.2.2伴热管布置形式

根据伴热负荷可确定热媒流量，查热水网路水利计算图表，按单位管长沿程压降5～8 mmHg/m选伴热管管径，根据散热面积和管径，确定管长。

该工程设计采用75℃/55℃热水伴热，池内伴热盘管分区设置，每区每格进热水、回水管各1根。在沉降区、除油区伴热管沿池壁竖向布置2层，管径DN100 mm；缓冲区伴热管沿池壁竖向布置2层，管径DN80 mm。

4　结语

（1）该综合废液处理池适用于油水井作业、注水井洗井、干线冲洗，以及压裂等油田综合废液的处理。

（2）通过多次现场调研，确定了无盖池伴热负荷的计算方法。

（3）解决了寒冷地区冬季干线冲洗水、废压裂液等存储与处理问题。

［1］杨衍东，胡永全，赵金洲.压裂液的环保问题初探［J］.西部探矿工程，2006（4）：88-90.

［2］王珂昕.压裂液和酸化解堵施工残液的无害化处理［J］.油气田地面工程，2007，26（5）：37-38.

［3］何焕杰，王永红，詹适新，等.钻井和措施井作业污水处理达标技术研究报告［R］.中原石油勘探局钻井工程技术研究院，2002：8.

［4］秦爱斌，吴建军，汪新志，等.中原油田钻井和措施井作业废水的处理［J］.石油化工腐蚀和防护，2005，22（2）：37-39.

（0459）5903904、songzunjian@petrochina.com.cn

（栏目主持张秀丽）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.7.017

宋尊剑：工程师，1997年毕业于哈尔滨建筑大学给排水专业，现任大庆油田工程有限公司给水排水室主任。

2015-01-27