长庆油田采出水处理工艺优化及集成装置应用

文_魏丽萍 山东海吉雅环保设备有限公司

油田采出水作为油田开采的附产物，含有大量的石油类及其他产物，直接外排会严重污染环境，同时油田持续开发需要大量的注入水回注到地层以及保持地层压力稳定，油田采出水作为注入水的水源是合理可行的。但油田采出水处理一直是油田面临的难题，困扰油田的开发。

长庆油田属于低渗透油田，采出水处理一直困扰着油田的开发，突出的难题主要体现在以下几个方面：（1）矿化度高：总矿化度 2×104～15×104mg/L，Ca2+、Ba2+含量高。（2）乳化油含量高：主要由于原油性质决定易乳化。（3）悬浮物含量总量大、粒径小，主要由于产水地层致密，渗透率低所致。（4）腐蚀性强、易结垢。CO2、H2S、溶解盐、细菌含量高，pH值为5～6，结垢类型主要是BaSO4、CaCO3，总量约200～2000mg/L，多层系水体混合更加剧垢的形成。

随着新环保法的实施，各级环保部门对油田采出水的水质提出了更高的要求，同时也是低渗透油田持续高效开发的需要。因此，提高采出水处理水质成为必然的选择。

1 油田采出水处理现状

长庆油田建有采出水处理站200余座，日处理水量10万余m3，一般采用“一级沉降除油+过滤”“一级沉降除油+二级除油+过滤”和“一级沉降除油+过滤（预留）”等多种主体采出水处理工艺，同时辅以配套阻垢、缓蚀、杀菌、水质预处理、污泥处理等配套处理工艺。

近年来随着开发认识的提高和水处理技术的进步，对油田采出水处理提出了更高的要求，为此开展了“一级沉降除油+过滤（预留）”工艺水质提升工作，旨在进一步提高油田采出水水质，做到注够水、注好水、精细注水的目标，满足油田开发的需要。

2 油田采出水工艺优化

2.1 工艺现状

“一级沉降除油+过滤（预留）”采出水处理工艺的特点是放大前段，采用大罐沉降原理。具体工艺流程是：集输系统三相分离器或沉降脱水罐来水经过沉降除油罐除油，再通过卧式缓冲水罐缓冲后直接回注地层。该工艺的特点是现场操作简单，除了增加杀菌剂、缓蚀阻垢剂外，基本上无需增加药剂，现场操作简单、管理要求低、运行费用低。

2.2 工艺优化

针对目前已形成的运行模式和管理方式，为了更好达到低成本运行和简捷管理的运行情况，在采出水处理工艺的选择过程中坚持了以下几个方面的原则。

（1）筛选不加药、少加药的处理工艺

针对油田“一级沉降除油”目前具体的运行情况，将“不加药、少加药”的观点和设计理念融入到初期工艺的选择和技术路线的确定过程，形成了采出水处理工艺技术本身的优越性和前瞻性，为后期的运行管理和降本增效提供了前提。具体体现在以下几个方面。采用气浮处理技术，采用不加药的方式，将气浮处理作为预处理，既发挥了气浮技术处理的作用，同时采用不加药，又克服了气浮加药引起浮渣产生等不利因素，充分发挥了气浮处理技术的优势，规避不足之处；采用旋流除油处理技术，充分利用旋流技术自身的无需加药的优势；采用电杀菌技术，减缓处理设备及处理系统的腐蚀。

（2）处理工艺单元集成

沉降除油罐出水经过缓冲后通过提升泵提升进入后续精细处理单元，常规做法是需设置缓冲水罐、精细处理单元装置、提升泵、反洗泵等配套设施，处理单元分散、接口多，没有统一的规划和整合，经研究将缓冲单元、提升单元、反洗单元和精细处理单元统一整合，系统联动，整体布置，统一控制，自动化程度高，对外接口单一，形式简单，可上传至站场控制系统，实现整个系统全自动控制。

3 装置集成优化

3.1 缓冲单元、提升单元、精细处理等多单元集成

将缓冲单元、提升单元、反洗单元和精细处理等多单元进行优化集成。提升泵可根据缓冲单元的缓冲水箱或缓冲水罐的高低液位，实现高液位启泵、低液位停泵；反洗泵可根据精细处理单元的反洗信号进行反洗；集成依次为缓冲单元、提升单元、反洗单元和精细处理单元，同时提升单元和反洗单元集成布置，提升单元与缓冲单元紧邻布置，反洗单元与精细处理单元紧邻布置，装置整体协调统一，占地面积小，控制简单，自动化程度高。

3.2 装置集成型式优化

常规做法是采用共同的橇座进行集成，实现功能集成、控制集成、制造集成，设备自带控制柜，实现装置整体橇装，然后再进行水处理间、采暖、照明、检修维护等配套设施。橇装装置具体示意如图1所示。

图1 橇装装置示意图

为了进一步提高装置的集成化程度，不仅将缓冲单元、提升单元、反洗单元和精细处理单元进行集成，同时采用了厢式结构，对厢体提出了更多、更高的要求，主要体现在8个方面：造型美观化、控制自动化、操作舒适化、环境优美化、检修便捷化、监控可视化、空间合理化、安全可控化。做到厢式装置可室外放置，取消水处理间，占地面积减少40%以上，现场实施情况如图2所示。

图2 厢式装置现场实施情况

3.3 配套设施集成优化

装置集成优化，不仅仅体现在将各处理工艺单元集成，同时将采暖通风、可燃气体检测与通风联动，检修和维护等辅助功能统一集成于多功能厢式结构，形成一个具备照明、通风、可燃有毒气体检测与通风联动，自动控制、信息上传，方便检修和维护的橇装装置。橇装装置不仅是设备装置成橇、功能集成，更多的是设备集成后的系统的优化、升级，进一步提高橇装化设备的要求和标准，形成集成度高、功能齐全的智能装置。

3.4 建设规模优化

改扩建站改造需要进行站场的动火施工和施工人员的站内作业，这对于油气站场来说都存在很大的安全风险，动火不慎或施工人员安全意识不强，思想的疏忽将产生严重的后果。采用优化工艺和集成装置，打破常规的建设模式，现场只需连接接口，动火次数明显减少，对正常的生产和运行影响很小，方便系统的改造。同时采用室外橇装化设备，具有占地面积小、安装简单、施工周期短、自动化程度高、操作方便、劳动强度低、可远程监视、可移动性等一系列优点，在节约用地、节省投资、减少用工、降低安全风险等方面发挥了积极作用，平均减少站场占地面积40%以上，缩短建设周期50%以上，降低投资10%以上。

4 现场应用及效果

2016～2018年长庆油田在原有采出水处理工艺流程的基础上，采用了优化工艺，橇装的采出水处理装置已经达到60余套，该装置为一体化橇装设备，现场只需要做好设备基础，设备到货后，只需连通流程即可投运，对生产的影响小，在建设速度、建设投资等方面为长庆油田低渗透油田采出水处理提供了新的思路，系统改造后运行平稳，提高了采出水处理水质。处理前后水质指标如表1所示。

表1 进出口水质指标一览表 （mg/L）

5 结语

在现有油田采出水处理工艺技术的基础上，通过开展采出水处理工艺优化完善研究，形成了适应长庆油田的采出水处理的工艺技术，达到了水质提升、简化现场管理、运行和维护操作简单、降低运行成本的目的，解决了目前面临的问题，对以后采出水处理提供了一种新的参考。