油田采出水处理及深度注入设备探讨

白林生

（大庆油田水务公司技术开发公司，黑龙江大庆 163000）

1 油田采出水处理及深度注入设备应用情况

油田采出水处理技术深度注入设备主要用于采油厂，受到原有处理工艺限制，无法对倾泄的原液进行有效的物理分离，导致大量油泥堆积在输液管线中、柱塞泵体内、移动式粗格栅及中间储罐底部，不仅占用了装置的有效容积，堵塞管线、泵体及井口，增加了清淤及通井成本，而且机械清淤也容易造成罐体损坏漏液，产生安全隐患。故针对现场来液成分复杂，含油率、含泥量较高等实际问题，因地制宜，采用由具备三相（油、泥、水）初级分离、泥沙脱水分离、原油收集贮存、污水气浮除渣、活塞式高压泵回注的主体工艺撬装集成装置，将凝胶、黏土液、超细水泥、洗井液、压裂返排液和各种酸碱悬浮液等作业剩余液深度注入。根据剩余液成份复杂、黏度高、酸碱度高等理化特征，利用其中泥砂对地层中的大孔隙具有的沉积封堵作用，酸碱对岩层的微小空隙具有清洗作用，聚合物显著提高注入液水力波及范围等多重作用，充分挖掘剩余液化学潜能，进行二次重复利用，改善部分区块的地质条件，适当提高采收率。

2 工作原则依据

油田采出水的处理及深度注入工作不能盲目开展，在具体开展实施之前应当明确开展原则，保证油田采出水处理的效果及工艺技术应用质量，采用更加先进的技术手段，尽可能做到简洁、可靠，保证技术的顺利实施与应用，提高该技术在实施过程中获取的社会、环境及经济效益。

（1）油田采出水处理原则：①严格遵循国家、行业的规范、标准和规定，认真贯彻国家关于环境保护的方针政策，使设计符合国家的有关法规、规范；②积极稳妥地引进、采用先进成熟的新工艺、新技术；③采用先进、可靠的自动化控制技术，提高系统的管理水平，保证系统工艺运行在最佳状态，尽可能减轻工人的劳动强度；④工艺流程简洁、可靠，便于操作管理；⑤尽量做到紧凑、占地省，除满足工艺流程要求外，做到整齐和美观；⑥重视环境保护和职业安全卫生，力求获得最大的社会、环境和经济效益。

（2）油田采出水处理及深度注入的编制依据：①《石油地面工程设计文件编制规程》SY/T 0009—2012；②《石油天然气工程制图标准》SY/T 0003—2012；③《给水排水设计基本术语标准》GB/T 50125—2010；④《室外给水设计规范》GB 50013—2006；⑤《给水排水管道工程施工及验收标准》GB 50268—2008；⑥《生活饮用水卫生标准》GB 5749—2006；⑦《油田地面工程常用阀门选用规定》Q/SY DQ1439—2010；⑧《给排水工程管道结构设计规范》GB 50332—2002；⑨《给排水工程管道结构设计规程》CECS141—2002；⑩固定资产投资估算和工程建设其他费用估算按《中国石油天然气集团公司建设项目其他费用和相关费用规定》中油计［2012］534号；⑪中国石油天然气股份有限公司《石油建设项目可行性研究投资估算编制办法》［2013］429号。

（3）对于污水回注井的选择原则：①回注站周边道路情况较好，污水沉降池离路边较近，方便施工；②回注站的位置位于油区边缘，回注井的井况良好，与断层距离需大于300 m；③油层厚度大，砂体规模大，连通较好，吸水能力较强的注水井；④选择笼统注水井（或拔出水嘴）注入；⑤选择注水井或所属配水间的场地较为宽敞，道路顺畅，具备施工条件。

3 方法探究

油田采出水处理及深度注入的具体工艺流程较为复杂，具体来说需要做好三相分离、泥沙脱水、原油收集、污水气浮除渣和活塞式高压泵回注等环节，在不同的技术内容中相应的技术要求也不同，只有充分掌握不同设备在工艺处理中的特点与作用，然后进行针对性的应用处理，才能保证油田采出水处理及深度注入设备的应用效果。

3.1 工艺流程描述

经过对剩余液理化性质的多次深入分析，计划采用三相（油、泥、水）初级分离、泥沙脱水分离、原油收集贮存、污水气浮除渣、活塞式高压泵回注的主体工艺达到深度注水的目的。

（1）三相（油、泥、水）初级分离。斜板收油撬内部设计成具有板式格栅的沉降分离系统，通过格栅拦截和沉淀的方式，将来液中的块状杂质、大颗粒悬浮物及泥沙沉积于撬底，并通过泥浆泵输送至固液分离撬。漂浮在液面上的原油通过链式刮泥机进行清理，并由离心泵输送至原油储罐。污水转至中间储罐进行贮存。

（2）泥沙脱水分离。利用斜板沉降原理实现泥砂与污水的分离，再通过变螺距螺旋输送机脱水泥砂外排，污水打入斜板收油撬。

（3）原油收集贮存。来液中的原油经过分离后统一收集至原油储罐中贮存，原油上进下出，罐底设置污水回流管线，原油中含水量较大时可将其送回斜板收油撬。

（4）污水气浮除渣。中间储罐内污水通过溶气气浮撬完成污水的净化，加入絮凝剂、混凝剂、破胶剂等将污水中的细微杂质及悬浮物粘附成团，利用高速空压机将水体压缩成纳米级微气泡，气泡向液面上升的过程中将成团杂质裹附于表面，然后利用链式刮泥机将液面上的浮渣收集至浮渣箱，最终利用离心泵输送至斜板收油撬。

（5）活塞式高压泵回注。达标水通过高压注塞泵进行回注，主要采用高压泵进行注入，满足地层压力注入要求。

3.2 工艺技术说明

（1）斜板收油撬，三相初级分离。首先由罐车将污水运至装置前端，卸液口将污水排入装置内，在内部流过4个沉降斜板，将来液中的块状杂质、大颗粒悬浮物及泥沙沉积于撬底，并通过泥浆泵输送至固液分离撬。漂浮在液面上的原油通过链式刮泥机进行清理收集，并由离心泵输送至原油储罐。污水通过溢流暂时转至装置后端集液池内，最终经离心泵抽送进中间储罐进行贮存。

（2）固液分离撬，泥沙脱水分离。利用斜板沉降原理实现泥砂与污水的分离，沉降的泥沙通过变螺距螺旋输送机脱水并将泥砂外排至装置外集泥槽内，分离出的污水重新转移至斜板收油撬。装置内部安装电加热棒，确保冬季撬内温度始终0 ℃以上。

（3）原油储罐，原油收集贮存。来液中的原油经过分离后统一收集至原油储罐中贮存，原油上进下出，罐底设置污水回流管线，原油中含水量较大时可将其送回斜板收油撬。油罐顶部设置人孔便于观察当罐内原油液位，需要时进行回收。装置内部安装电加热棒，可人工设定温度，确保冬季罐内温度始终20 ℃以上，防止原油板结硬化。

（4）溶气气浮撬，污水气浮除渣。中间储罐内污水通过溶气气浮撬完成污水的净化，加入絮凝剂、混凝剂、破胶剂等将污水中的细微杂质及悬浮物粘附成团，利用高速空压机将水体压缩成纳米级微气泡，气泡在气浮箱内上升的过程中将成团杂质裹附于表面，然后利用链式刮泥机将液面上的浮渣收集至浮渣箱，最终利用离心泵输送至斜板收油撬。

（5）高压泵回注。经容器气浮撬处理后的污水通过离心泵进入高压泵，将水压提升注入注水井。

4 现场施工及管理工作

在油田采出水处理及深度注入的实际操作过程中，现场实施与管理工作非常的重要，只有明确甲乙双方在现场实施中的责任，保证施工中作业的安全管理效果，避免施工作业中可能存在的危害，并进行相应的风向措施防控，才能真正提高深度注入与处理的质量效率，提高设备的利用效果。

4.1 现场施工

（1）甲方责任：负责施工过程中各项供需的协调、各种测试资料的录取、注入井的日常管理和日常资料的录取及效果评价，并派有专人组织、监督施工过程。

（2）乙方责任：①负责施工方案的制定，并负责执行注入作业与现场管理；②负责现场施工、操作人员的管理及安全设备的配备；③负责作业区域的环境保护与场地恢复。

（3）作业要求：①开展作业前做好相关准备工作；②先进行15 d左右的试注，根据压力变化情况进一步优化单井注入量；③做好日常动态资料的录取工作；④采油厂相关部门做好动态分析调整工作，跟踪分析注入参数的变化，评价注入效果；⑤本次深度注入将根据情况进行扩大推广；⑥严格执行QHSE（Quality Health Safety Environment，质量、健康、安全和环境）等相关标准及要求。

4.2 安全管理

为了保证安全生产，对施工过程突发事故进行有组织有条理的应急处理，减少事故对生产设备、人员及环境的危害，特制定了以下安全环保管理措施。

（1）施工作业中HSE要求：①施工作业过程应具备《安全生产法》和有关法律、法规和国家标准或行业标准规定的安全生产条件，有健全的安全生产责任制、安全操作规程和具体的安全措施，努力实现“零职业病、零事故、零污染”的安全生产业绩目标；②遵照ISO 14000环境管理体系，坚持预防为主、防治结合、综合治理的原则，做到石油勘探与生产和环境保护并举，推行清洁生产，实行污染物排放浓度控制与总量控制相结合，实现环境污染全过程控制；③预防、控制和消除职业危害，保护员工健康，以确保工程项目的安全生产。

（2）施工作业中的可能危害：①井涌、井喷、爆炸、硫化氢中毒、火灾、放射性物质危害、油料、燃料及其他有毒物质泄露等造成人员伤亡、财产损失或环境污染；②因违反操作规程、违章指挥及管理原因等造成合同项目施工作业事故，施工过程中生产设施、机械器具、动力设备、电力设施、仪器仪表、锅炉压力容器等损坏的设备事故，以及因此引发的危险危害；③由于企业的设备和设施不安全、劳动条件和作业环境不良、管理不善所发生的人身伤害、急性中毒事故等人员事故危害；④因不可抗力带来的潜在危害。

（3）风险控制措施：现场施工作业人员在工作中必须穿工服、工鞋，戴工帽。现场施工人员上岗前必须接受安全教育，并按制定的路线行走，施工作业区四周要有防护。消防器材按标准配备，按指定地点摆放，定期检查。要害部位要设立醒目的安全标志。现场易燃易爆区域电气设备有防爆功能。现场建立操作规程，员工按照岗位操作规程有关规定进行操作，严格控制施工区域，防止对环境产生不可逆的破坏。

5 结论

通过油田采出水处理及深度注入设备的应用，实现对水处理的低污染、低成本化发展，将设备工艺与现场设施、管理等工作进行结合，在保证各项原则的基础上尽可能推动经济效益、社会效益的发展，这样才能真正实现油田采出水处理效果质量的最大化。