靖边油田撬装站水质提升研究与实践

王旭 张伟东 张旭 李艾锋 贺斌 高伟 郝志莲 张宁 吴海 邓明

（1.延长油田股份有限公司靖边采油厂；2.延长石油（集团）油气勘探公司）

水驱是油田开采的一项重要技术手段，注入水水质不达标，可造成环境污染、井筒结垢、地层孔隙堵塞、井口压力上升过快，严重的可导致地层吸水能力下降、伤害储层，从而影响油田开发效果[1-3]。此外，相关设备因腐蚀、结垢的影响而造成维修频繁，地层因高压注水井频繁酸化、压裂而造成危害。延长靖边采油厂注水开发已经取得了显著成效，但随着油区注水的不断开发，注入水的需求量不断增大，注入水质不达标，导致注水和开发的许多矛盾暴露。因此，对撬装站现行的水处理工艺和药剂体系深入研究，分析存在的问题，优化水处理药剂体系，规范水处理工艺流程，以解决水质不达标的问题，从而进一步提高油田注水开发效果[4]。

1 概况

靖边油田老庄撬装站为清污混注站，水处理设备运行正常，主力生产层位为延9油层，产出油田水基本为NaHCO3水型，水质偏碱性，对撬装站的水质、水处理工艺、水处理药剂进行详细调研。

对老庄撬装站的来水水质进行了分析，滤前、滤后水水质化验数据见表1，滤前特点为悬浮物含量超标严重，含油量较高，水质偏碱性。滤后水处理原流程存在暴氧现象，溶解氧含量升高，滤后水悬浮物含量较高，含油量虽达标但仍相对较高。

表1 滤前、滤后水水质数据

2 水处理工艺及加药剂体系存在问题

2.1 原流程水处理工艺

药剂加入后没有搅拌，无法混合均匀，达不到预期效果；混凝剂重复加药，过量药剂反而增加水质中悬浮物含量；加药后沉降时间较短；池底清洗不及时，导致沉积于罐底的固体物随着水流进入注水系统。

2.2 原流程药剂体系

1）药剂存在失效现象，药剂放置时间过长或存放不当（高温、暴晒），导致药剂失效。

2）加药量不稳定，固体药剂一次性投入，导致药剂效果无法保证。

3）混凝剂应和絮凝剂（助凝剂）未配合使用，不能有效降低悬浮物含量。

4）加入除氧剂后，没有催化剂，除氧效果差。

3 改进措施

3.1 规范水处理工艺

水处理工艺调整将液体混凝剂加入泄水槽中，液体絮凝剂（助凝剂）加入一级池中，按照比例在泄水时同步加入。混凝剂利用泄水和污水一同流入一级池，使药剂和污水可以均匀混合，同时定期清理池底油泥。调整后的工艺，使二、三级沉降池和隔油箱变成了沉降池，可以提供一个相对有效的沉降时间，降低悬浮物含量。除氧剂、催化剂加入位置在过滤后、净水罐前，净水罐必须有完好的隔氧胶囊，使处理好的水与空气隔绝[5-8]。

3.2 优化药剂体系

将固体药剂改为液体药剂，规范药剂存放方式，确保药效。在实验中使用的浓度为20%PAC，原水水样取自项目区污水，悬浮物含量较高，对混凝剂、絮凝剂药量的确定及除氧催化剂选用的实验[9-10]如下。取1 000 mL的烧杯编号后，各加入1 000 mL原水于烧杯中，并分别加入不同量的混凝剂溶液，剧烈搅拌1 min，静置沉降30 min，取上清液测定悬浮物含量，混凝剂用量实验结果见表2。当混凝剂加入量为0.3 g时，去除率效果较好。

表2 混凝剂用量实验结果

实验中固定混凝剂加药量为0.3 g/L，然后加入不同量的絮凝剂溶液（0.2%PAM），沉降、分析水质，絮凝剂用量试验结果见表3。当浓度达到0.1 g/L时，压实性能较好，压缩的体积已最小，水质清辙，透光率好，说明其网捕功能强。

表3 絮凝剂用量试验结果

通过加入不同浓度的各种催化剂，测定溶解氧降至0.01 mg/L时的反应时间，试验了硫酸铜、氯化钴、氯化镍、硫酸锰的催化活性，对比见表4。钴离子的催化活性最高，但钴盐价格较贵，选取硫酸铜作为催化剂，易溶于水，无毒，价格便宜。实验确定硫酸铜的加入量为4.0 mg/L时，除氧反应10 min可完成。

表4 催化活性对比

4 措施后效果

4.1 水质效果

措施后老庄撬装式污水处理站，设备运行良好，滤后水水质对比见表5，水悬浮物含量、含油量下降幅度较大，均达到目标值，分别下降约79%和97%。溶解氧含量措施后虽未达到目标值，但下降约88%，水质大幅提高。

表5 滤后水水质对比

4.2 费用节省效果

措施前2018年1-3月高压注水井为16口，措施后2020年1-3月高压注水井为10口，高压注水井酸化、压裂费用节省约10万元。注水井井口压力表更换频次下降后，节省约为4万元/a。清理撬装站污水池油泥频次减少，节省费用约为10万元/a，全年节省费用约为24万元。

4.3 药剂节省效果

措施前，加入固体混凝剂和絮凝剂约为0.085 kg/m3。措施后，加入浓度为20%的液体混凝剂0.3 kg/m3，浓度为0.2%的液体絮凝剂0.2 kg/m3。对比优化前后，混凝剂节省约为0.27 t/a，絮凝剂节省约为0.93 t/a，共节省约1万元/a。

5 结论

1）混凝剂加入泄水槽中，絮凝剂（助凝剂）加入一级池中，按照比例在泄水时同步加入，可使药剂和污水可以均匀混合。

2）混凝剂溶液0.3 g/L，絮凝剂溶液0.2 g/L，配合使用可有效减低水质中悬浮物含量。

3）硫酸铜作为除氧催化剂，加入量为4.0 mg/L，配合除氧剂除氧效果较明显。

4）措施后，节约成本费用约为25万元/a；措施后，混凝剂和絮凝剂共节省约1.2 t/a。