雅斯油田污水处理系统工艺改造

田东海 刘福云 牟燕

（1.中国石油华北油田公司二连分公司；2.中国石油天然气股份有限公司华北油田分公司第五采油厂）

0 引言

雅斯油田于2005年投入开发，包含太27和太53两个断块。该油田产液量为242 m3/d（其中：油量为156 m3/d，水量为86 m3/d），洗井和返排液为120 m3/d，压裂液为40 m3/d。该油田采出水经污水处理一体机处理后回注地下，但是该一体机处理能力仅为50 m3/d。剩余部分未处理的采出水、洗井和返排液、压裂液等储存于临时建设的100 m3废液池内，无防渗措施。每天约有160 m3的废液拉运到阿尔善油田晾晒场蒸发，废渣做无害化处理。

1 存在问题

雅斯油田有效渗透率为2.29×10-3μm2，属于低孔、特低渗透油田，储层物性差［1］。根据SY/T 5329—2012《碎屑岩油藏注水水质指标及分析方法》规定，该油田注水水质应当为一级水质。若要达到一级水质指标要求，实践证明仅选择常规的“二级沉降”和“二级过滤”处理是不能满足水质要求的。该油田目前采出水处理水质按回灌运行，处理后污水含油量≤30 mg/L、悬浮物≤10 mg/L，仅为四级水质，未达到地质要求的注水一级水质指标要求，造成油田注水压力逐年升高，影响生产。主要问题如下：

（1）处理能力不足

当前雅斯油田采出水实际处理量达到90 m3/d，但是设计能力只有 50 m3/d，污水处理能力严重不足。随着油田开发的不断深入，产出的污水量逐年上升，现有污水处理能力根本不能满足今后的需求。

（2）系统运行失常、管控难

加药工作量大，部分设备未能正常运行，管控难度大，处理后的污水难以达到注水水质指标。

（3）进水水量水质不稳定，影响处理效果

干化池容积小，有效沉降时间短，从干化池回收的污水进入污水处理系统时，水量和水质对水处理系统形成冲击，影响处理效果。

针对上述问题，雅斯油田开展了微生物污水处理室内试验和现场测试，进一步论证微生物污水处理在雅斯油田的适应性，对微生物技术应用于全油田污水处理的可行性进行了有效探索。

2 微生物处理室内试验

2.1 技术原理

微生物污水处理技术原理如图1所示［2］。

图1 微生物污水处理技术原理示意

2.2 主要技术参数

试验主要技术参数如表1所示。

表1 主要技术参数

2.3 含油污水微生物处理试验［3-4］

2.3.1 试验目的

通过投加“倍加清”专性联合菌群进行污水微生物处理试验，考察所筛选的菌群对雅斯油田含油污水中的油、机械杂质、总铁的降解效果，为工程设计提供参考。

2.3.2 试验工艺流程

雅斯油田采出水室内试验工艺流程如图2所示。

图2 微生物污水处理室内试验工艺流程示意

2.3.3 试验方法

采出水经提升泵打入微生物反应池，在微生物反应池中投加“倍加清”高效联合菌群。微生物以污水中的有机污染物为营养源，并通过自身的氧化、还原和合成，将复杂的有机物转化为简单的无机物，通过其生命过程达到净化采出水的目的，完成对污水中有机物和油类的降解。

2.3.4 试验步骤

（1）菌群培养

在微生物反应池中加入一定量的采出水，控制溶解氧含量、pH值和温度（约25 ℃）。然后，投加“倍加清”专性联合菌群，进行细菌的驯化与培养。待载体上长出黄色黏稠状的物质时，确认菌膜培养完成，可以进行正常运行。

（2）测试运行

设定污水停留时间为8 h，采出水经提升泵打入微生物反应池，经该反应池处理后，进入沉淀池，自沉淀池溢流到出水池，每天定时采样，进行水质检测。

2.3.5 试验结论

通过观察现场试验现象（见图3）和分析具体试验数据（见表2），可以得知，此次试验微生物生长状况良好，雅斯联合站采出水经“倍加清”专性联合菌群处理后，出水清澈透亮。“倍加清”专性联合菌群适合这类污水的处理，且处理效果较好。室内试验结果表明，微生物污水处理技术是可以用于改善雅斯油田的污水水质的。

图3 微生物污水处理前后水质对比

表2 来水、出水水质指标

3 微生物污水处理设计

本次采出水处理工程采用微生物和膜过滤处理工艺［5-6］，达到油田注水水质指标要求。

3.1 工艺流程

污水处理工艺流程如图4所示。

图4 污水处理工艺流程示意

3.2 主要设备及构筑物

新建1套一体化采出水处理装置，处理能力为500 m3/d，主要包括：1台污水处理机、配套机泵、管道、阀门、加药系统和控制系统等。

新建1套微生物处理设施，处理量为500 m3/d，主要包括：1座微生物反应池、配套风机、投菌装置、配套管道、阀门和仪表控制系统等。

改建闲置的压缩机房，新建1套膜过滤设施，处理能力为500 m3/d，主要包括：膜过滤装置、机泵、配套管道、阀门和控制系统等。

改建1座100 m3污泥干化池。

3.3 主要设计特点和设计原则

一体化采出水处理装置发挥除油降杂的功能，保证了微生物工艺的进水平稳。该装置出水经过微生物反应+膜过滤处理，过滤后的水达到一级水质标准，使雅斯油田的污水全部实现了有效回注。

充分利用现有管道和已建设施，减少了材料费、施工费用和征地费用。工艺流程通顺，满足生产和管理需要。

利用闲置场区，优化平面布置，节约占地面积。

3.4 新技术、新工艺、新设备、新材料的采用

设计采用微生物反应+膜过滤处理技术：污水中的污油和有机悬浮物在适宜的环境中发生氧化分解，专性菌以有机物作为营养进行新陈代谢，复杂的有机物降解成简单的无机物，达到净化污水的目的，有效降低了处理后污水中的含油量、悬浮物和细菌含量。在膜工艺后端增建抽吸泵，提高膜通量，保证水质达标。

设计选用一体化采出水处理装置，操作简单易行，有效降低了污水含油量，保证了污水水量的平稳运行和微生物工艺的进水稳定。

设计引入了聚乙烯（PE）土工膜防渗技术。该项技术选用的 PE土工膜的物理力学性质满足：密度≥900 kg/m3，抗冻性（脆性温度）达到-60 ℃，抗渗强度在1.05 MPa水压力下48 h不渗水，渗透系数＜10-11cm/s，适合雅斯油田特殊的环境因素。对污泥池底、池壁整体铺设 PE土工膜防渗，有效防止了池内污水渗漏造成的环境污染。

4 结论

由于在设计中采用了先进的工艺技术，从平面布置到工艺流程，雅斯污水处理系统做到了操作方便，利于管理，充分利用水资源，节能降耗，保护环境。与常规工艺相比，微生物污水处理工艺具有如下特点：（1）配合膜处理工艺使用，处理精度高；（2）对污水中的油和有机物降解彻底，剩余污泥量少；（3）处理过程不需投加药剂，方便管理；（4）可与后续扩建工程有序衔接。

雅斯油田污水处理系统改造后，解决了产出水的复杂水质影响污水处理运行的问题，保证了出水水质，为该油田的注水开发、产量稳定和可持续生产创造了条件。