某区块三元复合驱采出水处理效果影响因素分析及治理措施研究

陈彦生（大庆油田责任有限公司第四采油厂）

1 基本现状

由于三元复合驱采出水的特殊性，随着三元复合驱开发的不断深入，采出水中的成分日趋复杂，地层中的离子不断被三元复合驱注入液中的NaOH溶解[1]，回到地面后再不断析出，影响了地面污水站的处理效果，需要系统分析，摸索影响水质的因素[2]，并提出解决措施。

某三元污水站位于某三元开发区块东部，主要负责处理A 转油放水站、B 转油放水站及某联合站脱水站处理后的三元复合驱采出水。

某三元污水站投产于2013 年12 月，设计规模2.2×104m3/d，实际处理负荷1.4×104m3/d，负荷率63.6%，采用“连续流气浮/序批沉降”与“石英砂磁铁矿+海绿石磁铁矿两级过滤”处理工艺[3]。

2 影响三元污水处理效果因素分析

从不同阶段含剂及外输水质情况看，某三元污水站在低含剂期水质稳定达标，受驱油剂含量上升的影响，高含剂期外输水质逐渐变差[4]，无法达标，由于污水站上游两个区块采出液配伍性向好，2018 年四季度以来，水质趋于好转。

2.1 上游水质影响

根据图1 可知，受采出液中泡沫较多、表活剂浓度升高，以及开展维护措施造成液量波动等因素影响，A 转油放水站、B 转油放水站分离采出水含油量不定期超标，两站来水混合后进入下游三元污水站，造成某三元污水站沉降罐进水含油量过高，影响处理效果。其中，在转油放水站三相分离器进口中投加消泡剂，加药浓度为36 mg/L，转油放水站输往三元污水站的污水中含油量可下降63.7%。表活剂浓度由50 mg/L 上升至110 mg/L 时，污水中含油上升48.6%。前端开展清淤除垢等措施时，污水中含油上升40.6%，可见以上措施是影响来水水质的主要影响因素。

图1 某三元污水站总来水上游来水水质关系曲线

图2 某三元污水站采出水离子浓度变化曲线

2.2 污水中成垢离子析出影响处理效果

随着三元开发的不断深入，三元注剂中的NaOH 对地层中岩层的剥蚀作用，使岩层中的Ca、Mg、Si 等进入水中，到地面之后，受压力、温度、pH 等因素变化影响，离子从水中析出[5]，某三元污水站采出水离子浓度变化曲线见图2。

从表1 中不同阶段的各节点总硅含量看，一直处于上升状态，造成水中硅酸过饱和。

表1 某三元污水站总硅含量

离子析出后，附着在过滤罐筛管表面上，造成筛管结垢。

通过电子显微镜进行微观组分分析，明确筛管附着物成分，从表2 中过滤罐筛管附着物成分分析结果可以看出，其中SiO2含量为37.37%，说明是硅酸析出是造成筛管结垢的主要原因，Ca、Mg 垢的比例也达到了24%，说明离子析出再附着造成了筛管结垢[6]。

表2 某三元污水站筛管附着物成分分析

表3 某三元污水站上游转油放水站情况

筛管结垢后会影响过滤能力，造成反冲洗效果下降，影响滤料再生效果。

2.3 污水配伍性差影响处理效果

由表3 可以看出，由于上游A 转油放水站和B转油放水站分别处于某三元区块的I 块和II 块，开发阶段不同，含剂情况不同，因此两站污水性质有差异。

两站来水混掺后进入某三元污水站，造成某三元污水站在沉降和过滤工艺中，由于污水配伍性差，持续析出碳酸盐、硅酸和非晶质二氧化硅等新生矿物微粒，造成沉降效果差、滤料板结和筛管堵塞[7]。由表4 可知，从A、B 转油放水站混掺后悬浮物变化情况看，实际值高于理论计算值。

表4 A、B 转油放水站混掺后悬浮物变化情况

由图3 可知，从不同阶段A、B 转油放水站混掺后污水恒温静沉悬浮物变化曲线可以看出，静沉后悬浮物不降反生，说明由于配伍性不好，生成了新的悬浮物，影响了处理效果[8]。

图3 不同阶段A、B 转放污水混掺后静沉悬浮物变化曲线

由图4 可以看出，2018 年8 月以来，II 块进入三元主段塞开发，I 块后续聚合物驱，II 块污水过饱和度明显高于I 块，但I 块、II 块均处于见剂阶段，两种水质配伍性向好，混掺后水质变好。

图4 A、B 转放污水混掺后静沉悬浮物变化曲线

2.4 污水存在乳化现象影响油水分离

模拟现场情况，对总来水、一沉出水进行静态沉降；90%原水掺入10%的油，轻微扰动，沉降24 h，化验不同沉降时间的水质，由图5 可以看出，发现水中含油量明显升高，说明污水在动态沉降中具有乳化能力。

3 改善处理效果建议

3.1 来水环节改善建议

针对来水水质变化影响因素，在表活剂浓度超过20 mg/L 时，在三元污水站上游转油放水站三相分离器进口适时投加消泡剂，保证三元转油放水站外输水质，同时在上游进行维护措施时及时调整药剂配方及投加量改善处理效果。

3.2 研究清垢及防垢措施

针对过滤罐筛管结垢问题，需要通过药剂对垢质进行清洗，初步现场试验表明，采用清洗剂进行热洗，可有效改善筛管结垢状况。对药剂清洗后的过滤罐进行跟踪，跟踪2 个月的反冲洗参数变化情况，由图6 变化曲线可以看出，清洗后过滤罐最大反冲洗排量一直维持在550 m3/h 以上，最高点的反冲洗压差低于0.110 MPa，运行效果良好，未出现憋压情况，说明清洗效果良好，过滤罐内的垢质被清洗干净。

对未结垢或清洗后的过滤罐，应采用防垢筛管或量子环防垢技术等，延长筛管结垢周期，降低清洗成本[10]。

3.3 通过药剂改善配伍性及硅酸过饱和情况

针对三元污水站来水配伍性较差，水中硅酸饱和度高的问题，在上游三元转油放水站掺水中投加NaOH 溶液抑制硅酸过饱和，并投加WS1003 水质稳定剂控制因投加碱剂造成的碱土金属碳酸盐过饱和量增大问题。同时，当上游转油放水站外输水中新生悬浮固体含量连续3 天低于10 mg/L 时，在某三元污水站反冲洗水中冲击式投加WS1004 水质稳定剂，形成协同作用[9]。通过加药能够提高上游A、B 转油放水站外输水中的悬浮固体溶解程度，从而使两种水混掺后新生悬浮物含量降低，改善了配伍性。

3.4 在污水站开展破乳剂投加试验改善三元污水破乳效果

图5 某三元污水乳化试验含油变化曲线

图6 清洗后过滤罐压力及反冲洗排量跟踪曲线

针对三元污水乳化成度高，油水分离难的问题，在三元污水站沉降罐开展破乳剂投加试验，利用三元污水沉降时间较长，一般超过30 h 的有利条件，使油水充分分离，降低过滤段处理难度，提高沉降效果。

4 结论

通过对某三元开发区块三元处理效果影响因素进行分析，得到如下结论：

1）某三元区块三元污水处理效果主要受以下几点影响，一是受上游转油放水站来水水质波动影响，在上游转油放水站集输管道清洗时由于管道内残留的附着物进入系统，会影响放水水质。二是受采出水中离子浓度变化，随着聚合物、表面活性剂等驱油剂浓度上升，采出水中的钙、镁、硅等离子浓度随之上升，影响污水处理效果，三是受采出水配伍性影响，由于上游的两个区块注剂时间不同，一个区块三元受效时，另一个区块还处于水驱阶段，采出水性质不同，配伍性差影响处理效果。

2）需根据影响因素，针对性地采取化学法改善三元采出水处理效果、三元采出水过滤罐在线清洗等措施，改善处理效果。

3）在加强过滤罐筛管清垢的同时，研究筛管防垢技术，同时采取措施改善污水饱和度高的问题，延长过滤罐结垢周期。