典型項目-勝利油田高含水期水處理新技術的工程應用

勝利油田高含水期

水處理新技術的工程應用前言前言2006年，在中石化集團公司的組織下，開展了采出水處理方面的“三年專項治理”工作，提出了“改造一座站、完善一座站、見效一座站、達標一座站”的目標。通過“專項治理”，氮氣氣浮、磁分離等多項新技術得到了應用，勝利油田水質達標率也由72.5%提升至86.5%。2009年，在“水質專項治理”的基礎上，勝利油田立足“一體化治理”，不斷的完善、優(yōu)化、創(chuàng)新，先后開發(fā)、引入了HCF高梯度聚結氣浮、油泥螺旋壓濾脫水等新技術、新裝備，為分公司注水水質的進一步提高加固了基礎。通過這些年的治理，較好的滿足了油田開發(fā)的需要，同時在含聚水處理、強腐蝕水處理、小段塊油藏回注水處理和污泥配套處理等方面形成了一批特色技術。目錄化學驅油劑不同類型油藏注入采出運移驅油劑和原油及水相互作用化學驅復雜采出乳狀液宏觀表象－水中含油多、分離難度大二元驅聚驅水驅微觀特征－乳化復雜，油水分散體系穩(wěn)定W/O、O/W及多重乳化界面膜強度大水相分散體系穩(wěn)定粘度大不同種類驅油劑（締合、兩性聚合物，兩性、多基表活劑，低張力泡沫劑等）

+不同類型油藏，使化學驅采出液“豐富多彩”?；瘜W驅產(chǎn)生的含聚污水的高效率處理難度大。1含聚污水處理技術

針對含聚污水處理，形成三項工藝技術：1含聚污水處理技術1）、“氮氣兩級浮選”處理工藝一次除油罐提升泵緩沖罐二次除油罐一級氣浮二級氣浮過濾器注水罐1含聚污水處理技術該工藝已在孤島采油廠孤三污、孤六污水站等8座站進行了應用，取得了較好效果。

技術指標進口：含油小于2000mg/l

懸浮物小于200mg/l

聚合物120mg/L出口：含油可達到15mg/l以下懸浮物可達到15mg/l以下聚合物小于5-10mg/L水處理成本：0.9-1.4元/m3

適用范圍聚合物驅油田開發(fā)產(chǎn)生的含聚污水（聚合物濃度大于50mg/l）稠油污水1含聚污水處理技術DNFDNF一次除油罐一級氣浮二級氣浮二次除油罐緩沖罐反應罐緩沖罐典型站場：孤六污水站建成時間：2007年，2008年來水含聚升高，水質惡化，進行流程調整處理規(guī)模：1.5×104m3/d

加大除油罐停留時間，達到6小時以上。采用氮氣氣浮

設反應罐，藥劑強化混合反應；動態(tài)調整藥劑加入量。一級投有機藥劑回收油、二級投無機藥劑除SS和聚合物除油劑絮凝劑DNFDNF3000m3一次罐一級氣浮二級氣浮緩沖罐外輸1）、“氮氣兩級浮選”處理工藝1含聚污水處理技術1.改造前后，最顯著的變化是外輸污水含油和懸浮物含量大大降低，每年減少原油損失近千萬元。2.改造后，由于出水懸浮物的大幅減少，降低了對配聚粘度的負面影響，從圖中可以看出，2008年3月，工程投產(chǎn)后注聚區(qū)平均粘度上升了近10mPa.S。1）、“氮氣兩級浮選”處理工藝孤六污水站應用效果2）、“OPS+磁分離”處理工藝提升泵緩沖罐接收罐OPS混凝分離該工藝2008年在勝利采油廠坨一污水站進行了擴大試驗，處理水質可以穩(wěn)定達標。1含聚污水處理技術技術指標進口：含油<3000mg/l出口：含油<5mg/l

懸浮物<200mg/l懸浮物<5mg/l

聚合物<120mg/L聚合物<10mg/L

技術特點OPS段不加藥，利用物理法除油，回收油品好磁分離段加藥除懸浮物、聚合物效率高2）、“OPS+磁分離”處理工藝1含聚污水處理技術應用站場：坨一污規(guī)模：5000m3/d時間：2008年10月投產(chǎn)出水水質完全達到設計要求坨一污水站應用情況2）、“OPS+磁分離”處理工藝1含聚污水處理技術指標OPS進水OPS出水磁分離出水含油量(mg/L)483.723.61.1懸浮物(mg/L)39.518.21.5粒徑中值（μm）741.3溶解氧(mg/L)002聚合物(mg/L)122.7116.20COD(mg/L)1078.2660.2118.7調試運行期間OPS裝置和磁分離裝置出水水質平均數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)表明OPS和磁分離裝置出水水質達到A3級注水水質指標。坨一污水站應用情況2）、“OPS+磁分離”處理工藝1含聚污水處理技術藥劑費用1.339元/m3，占總費用的72.3%，電費0.308元/m3，占16.6%，電費和藥劑費兩項占總運行費用的88.9%。坨一污5000m3/d規(guī)模運行成本分析序號項目單位數(shù)量1電費（每m3污水耗電0.56Kw）元/m30.3081.1OPS裝置（每m3污水耗電0.50Kw）元/m30.2751.2磁分離裝置（每m3污水耗電0.06Kw）元/m30.0332加藥費用元/m31.3992.1助凝劑費用（投加濃度396mg/l）元/m31.3082.2絮凝劑費用（投加濃度5.1mg/l）元/m30.0913清水消耗費用元/m30.054磁粉損耗費用（總損耗0.816噸）元/m30.0955總運行費用元/m31.852不投加化學藥劑操作管理簡單自主研發(fā)本土化高梯度聚結氣浮水處理技術：簡稱HCFHigh-velocity-gradientCoalescence&FlotationTechnologyforProducedWaterTreatment高速度梯度聚結＋氣浮開發(fā)純物理工藝1含聚污水處理技術3）、“HCF+沉降分離”處理工藝

坨一（聚驅采出水處理站）10000m3/d示范工程2010年11月正式投產(chǎn)。經(jīng)檢測，含油平均去除率保持在80%以上，在來水溫度≤40℃、聚合物60mg/L、含油高度乳化、0～6微米油珠粒徑占98％、含油≤450mg/L的條件下，出水含油保持在40mg/l以下，且回收的油品性質沒有發(fā)生明顯改變?，F(xiàn)場流程1含聚污水處理技術3）、“HCF+沉降分離”處理工藝注水罐注水系統(tǒng)濾罐高梯度聚結氣浮罐油站來水提升泵緩沖罐混凝沉降罐較在用工藝先進之處1、將“材料聚結”、“旋流聚結”、“氣浮”有機融合于一體，除油率較傳統(tǒng)工藝提高70%以上，現(xiàn)場出水含油穩(wěn)定達到40mg/L以下；2、實現(xiàn)了油水的環(huán)保型處理，不加藥，不產(chǎn)生老化油和污泥；3、結構簡單，維護方便；4、裝置全部實現(xiàn)了本土化，投資節(jié)省約40%；5、成本低，約0.1元/m3，節(jié)省藥劑費0.7元/m3以上。設備間示范工程全景值班室配電室1含聚污水處理技術3）、“HCF+沉降分離”處理工藝目錄一次除油罐二次混凝罐提升泵過濾器緩沖罐反應器

混凝沉降罐提升泵過濾器緩沖罐一次除油罐預氧化裝置2強腐蝕污水處理技術反應罐2強腐蝕污水處理技術2強腐蝕污水處理技術藥劑優(yōu)化2強腐蝕污水處理技術一次除油罐二次混凝罐提升泵過濾器緩沖罐反應器混凝劑：10ppm絮凝劑：70ppm助凝劑：500ppm月份水量含油量mg/L懸浮固體含量mg/LSRB菌個/mL平均腐蝕率mm/a達標率%m3/d標準實測達標率標準實測達標率標準實測達標率標準實測達標率考核實測mg/Lmg/L%mg/Lmg/L%個/mL個/mL%mm/amm/a%%%2011.068200151.4100.051.0100.02525100.00.0760.070100.095.0100.02011.078200152.8100.053.2100.02525100.00.0760.055100.095.0100.02011.088200152.6100.055.787.7256100.00.0760.061100.095.096.92011.098200151.4100.055.198.0250100.00.0760.048100.095.099.52011.108200151.5100.052.2100.0252.5100.00.0760.017100.095.0100.02011.118200151.8100.055.0100.0250100.00.0760.019100.095.0100.02011.128200152.1100.053.5100.0250100.00.0760.020100.095.0100.02強腐蝕污水處理技術2強腐蝕污水處理技術電化學預氧化裝置除Fe2+

、H2S等還原性物質；H+還原，去除CO2；pH值略有提高,腐蝕性降低；氧化殺滅SRB等有害菌類；電場作用強化懸浮物凝聚絮凝過程。技術特點：2強腐蝕污水處理技術油站來水絮凝劑除油罐沉降罐提升泵濾罐去注水站緩沖罐混合反應罐電化學裝置穩(wěn)定劑絮凝劑mg/L助凝劑mg/L穩(wěn)定劑mg/L藥劑成本元/m3水耗電量Kwh/m3水

1909900.640.04廣利污水站藥劑及電耗情況助凝劑投產(chǎn)時間：2007年5月設計處理能力：11000m3/d設計外輸水質指標：B2級2強腐蝕污水處理技術為徹底解決腐蝕問題，該站首次全部采用玻璃鋼罐和玻璃鋼管道，成功的建成了油田首座“玻璃鋼”示范站，具有很好的耐腐蝕效果，目前運行良好。并逐漸在勝利油田其他強腐蝕污水站場改造中推廣應用。玻璃鋼防腐技術4.64.54.85.01.92.02.22.30.20.250.260.3012345系列1系列2系列3含油量懸浮物SRB廣利污廣一注萊1-292配萊1-226井實測值標準值廣利污廣一注萊1-292配水間改造后沿程水質的情況改造后沿程腐蝕情況

近5年的工程應用情況表明，該技術可以有效去除亞鐵等還原性物質，減弱二氧化碳等酸性氣體影響，調整pH值，有效控制腐蝕，提高沿程水質穩(wěn)定性。2強腐蝕污水處理技術目錄3、小斷塊油藏回注水處理技術接收罐混凝沉降罐提升泵濾罐注水罐壓力除油罐一次除油罐懸浮污泥床懸浮污泥床緩沖罐緩沖罐注水罐濾罐提升泵針對勝利油田小斷塊油藏多、分散、規(guī)模小、地處偏遠需就地處理的特點，力求污水處理工藝可靠、高效、集成。近年來，在小斷塊油藏回注水處理中，為解污水密閉難題，勝利油田在老一代的壓力除油/沉降技術基礎上持續(xù)開發(fā)、優(yōu)化和完善了“壓力密閉流程”，目前已完成了壓力斜板除油罐和壓力沉降罐優(yōu)化換代升級改造工作，并作為小斷塊、小規(guī)模的處理工藝進行了推廣應用。接收罐混凝沉降罐提升泵濾罐注水罐壓力除油罐3、小斷塊油藏回注水處理技術技術關鍵：

在老一代壓力罐的基礎上，先后在內部結構優(yōu)化、材料選擇、混合反應、斜板沉降、聚結分離等五大關鍵要素進行技術改進，并取得了良好的效果。3、小斷塊油藏回注水處理技術2010年在孤東二號聯(lián)實施改造了5000m3/d壓力流程，從運行結果看，在不加藥的情況下，污油的去除率均達到75%以上，東二聯(lián)出水水質得到明顯改善。含油量（mg/l)去除率含聚量（mg/l)平均懸浮物量（mg/l)去除率進口280-370

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80壓力除油罐出口70-80≥75%956025%壓力沉降罐出口50-604050%含油量mg/L3、小斷塊油藏回注水處理技術2011年在勝利采油廠坨五污推廣應用了一套5000m3/d壓力流程，在加藥的情況下，在來水含油<800mg/l，SS<200mg/l的情況下，實現(xiàn)出水含油<30mg/l，SS<15mg/l。

目前坨五污已完成后續(xù)20000m3/d壓力沉降罐的設計。3、小斷塊油藏回注水處理技術技術原理：集加藥混凝澄清分離與泥層過濾工藝結合為一體。油田應用情況：目前油田共建有懸浮污泥處理站4座（大北、樊家、102站等），懸浮污泥罐8座，處理水量2.5×104m3/d。3、小斷塊油藏回注水處理技術技術特點：出水含油量可以達到B級，懸浮物及懸浮粒徑中值在C級與B級標準間；可以作為一級過濾器使用，或作為精細過濾器前的把關設備。3、小斷塊油藏回注水處理技術地點：102站工藝：

懸浮污泥+精細過濾規(guī)模：8000m3/d階段：工程應用“懸浮泥床+金屬膜過濾”處理工藝懸浮泥床出水除懸浮固體外，基本達到A3級水質目錄

回注水沿程水質變差的主要是由于腐蝕結垢及其腐蝕結垢產(chǎn)物與水中其它不穩(wěn)定物質發(fā)生化學反應，導致回注水在輸送過程中再生懸浮物的產(chǎn)生。地面回注水沿程水質變化4沿程水質穩(wěn)定技術細菌大量繁殖硫化物增加金屬設施腐蝕鐵離子增加生成FeS沉淀金屬設施腐蝕鐵離子增加生成FexOy沉淀再生懸浮固體處理及輸送系統(tǒng)各節(jié)點氧的溶入碳酸鹽、硫酸鹽等垢物系統(tǒng)內形成水垢回注水在地面輸送過程中產(chǎn)生再生懸浮物的原因分析：主要原因主要原因次要原因4沿程水質穩(wěn)定技術通過源頭控制及沿程控制技術，集成優(yōu)化后的水處理技術，形成了回注水水質穩(wěn)定控制配套技術，現(xiàn)場實施后注水井口水質穩(wěn)定率達到90%以上。根據(jù)油藏對水質的要求，針對污水特性、分類及沿程二次污染的主要原因，選擇水質控制模式：源頭控制：控制腐蝕結垢及細菌繁殖，去除原水中鐵、硫、成垢離子。主要應用技術有水質改性、水質氧化、水質穩(wěn)定劑配伍應用。沿程控制：加強過程控制，抑制腐蝕及細菌生長，延緩沿程管線老化。主要應用技術有抑菌防腐涂層、輸送設施的清洗技術。4沿程水質穩(wěn)定技術工藝藥劑適配性優(yōu)化技術研究了污水處理用“三防藥劑”配伍性，確定最佳投加順序：阻垢劑、殺菌劑、緩蝕劑，根據(jù)處理工藝調整了加藥流程。研制了脫硫凈水劑和殺菌緩蝕劑等，控制了硫化氫、細菌為主的腐蝕。檢測指標水質標準回注水沿程取樣地點來水外輸注水站SRB(個/mL)602502560硫化氫(mg/L)26.02.02.0腐蝕速率(mm/a)0.0760.760.0350.043懸浮物(mg/L)1042.95.66.0脫硫凈水劑殺菌緩蝕劑水處理效果油站來水脫硫劑絮凝劑一次除油罐混凝沉降罐提升泵濾罐去注水站緩沖罐殺菌緩蝕劑阻垢劑濱二站現(xiàn)場試驗效果殺菌劑4沿程水質穩(wěn)定技術水質穩(wěn)定劑配伍技術東四聯(lián)現(xiàn)場試驗效果4沿程水質穩(wěn)定技術絮凝凈化殺菌緩蝕劑阻垢緩蝕殺菌作用殺菌劑緩蝕劑緩蝕作用協(xié)同協(xié)同增加增加

目前油田回注水處理均采用緩蝕、阻垢、殺菌等藥劑對系統(tǒng)進行水質控制，為此可利用藥劑的復合配伍彌補各種藥劑的局限性，發(fā)揮藥劑之間的“協(xié)同效應”

，在提高處理效果的同時可降低藥劑使用量。東四聯(lián)現(xiàn)場試驗效果4沿程水質穩(wěn)定技術藥劑優(yōu)化前的加藥流程藥劑優(yōu)化后的加藥流程混凝劑絮凝劑緩蝕劑一次除油罐二次除油罐殺菌劑緩沖罐阻垢劑注水罐配水間混凝劑絮凝劑緩蝕劑一次除油罐二次除油罐殺菌劑緩沖罐阻垢劑注水罐配水間

技術實施后，在保證水質的條件下，藥劑費用降低了30%左右，且污水站至注水井口水質穩(wěn)定率達到92.9％。水質穩(wěn)定劑配伍技術指標含量（mg/L)H2S10-20TGB/FB600-2500SRB2500-6000Ca2+、Mg2+513HCO3-1099.2Vcorr（mm/a）0.1-0.3來水中硫化氫和細菌高，較高碳酸氫根及鈣鎂離子，腐蝕性較強，沿程水質存在污染。水質改性與穩(wěn)定劑的復配應用來水中硫化氫和細菌高，較高碳酸氫根及鈣鎂離子，腐蝕性較強，沿程存在污染。沿程水質變化趨勢4沿程水質穩(wěn)定技術濱一站污水情況濱一站現(xiàn)場實施效果：

實施后污水站外輸水SS、SRB的達標率提高了10%以上；注水井口污水懸浮物含量穩(wěn)定率94.6%。在水質改性技術的基礎上，進行了“三防藥劑”與水質凈化復配技術的應用。沿程水質油站來水改性劑絮凝劑除油罐混凝沉降罐提升泵濾罐去注水站緩沖罐三防藥劑濱一站混合反應罐緩沖罐來水加藥前濾前加藥后外輸注水站配水間4沿程水質穩(wěn)定技術水質改性與穩(wěn)定劑的復配應用抑菌防腐涂層水質保障技術

針對油田目前應用的污水處理設備、輸送管線以金屬材質為主的現(xiàn)狀，為避免污水在回注處理、輸送過程中因固著菌滋生及生物膜形成造成二次污染，研發(fā)了殺菌防腐涂料。殺菌時間4h12h1d3個月殺菌率（％）SRB8599.599.599.7FB90959599.7備注空白菌量2.5╳106個/mL

室內評價結果4沿程水質穩(wěn)定技術無防腐涂層普通防腐涂層抑菌防腐涂層利津沿程現(xiàn)場試驗效果4沿程水質穩(wěn)定技術在注水罐及部分注水管線實施了抑菌防腐涂層技術，同時對輸送管線進行了清洗。利津沿程現(xiàn)場試驗效果取樣地點利津污利津注13號配水間LJL29-14設計指標實施前SS（mg/L）3.56.212.622.34含油（mg/L）2.83.02.92.810SRB（個/ml）25025002500600025腐蝕率（mm/a）0.0050.0070.0040.0110.076實施后SS（mg/L）3.23.23.63.54含油（mg/L）2.32.02.12.510SRB（個/ml）2560256025腐蝕率（mm/a）0.0060.0070.0100.0090.076實施前后沿程水質變化情況抑菌防腐涂層水質保障技術目錄4污泥配套技術高含水期上述油田污水含有懸浮物等機雜，處理過程中不可避免會產(chǎn)生污泥，尤其是三次采油污水含聚，導致污泥含聚，更加大了污泥處理難度。勝利油田近年來在污泥“減量化、無害化、資源化”等方面都做了大量工作，其中在污泥“無害化、資源化”方面建成了污泥焚燒、泥砂清洗等示范工程，相對污水處理工藝獨立性強，在此不作介紹。這里主要將近年來勝利油田在污泥“減量化”方面的處理技術---即污泥脫水技術進行介紹。4污泥配套技術帶式壓濾脫水技術優(yōu)點：連續(xù)運行，處理量大；

脫水率較高；

缺點：濾布清洗、維護量大板框/廂式壓濾脫水技術優(yōu)點：能耗較低；

基本無噪音；

脫水率較高；缺點：間歇運行，處理量小；

濾布清洗、維護量大離心脫水技術優(yōu)點：占地面積小；

連續(xù)運轉，處理量大；

密閉運行，管理簡單；

缺點：噪音大；能耗高；4污泥配套技術通過固活疊片相對移動，實現(xiàn)污泥快速濃縮通過螺桿旋轉擠壓，實現(xiàn)泥水分離隨著近年來三次采油污水處理導致大量含聚油泥處理問題的日益突出，引進了螺旋壓濾脫水技術。4污泥配套技術4污泥配套技術2010年9月~2011年6月在孤六污開展了污泥螺旋壓濾脫水試驗

試驗流程：污泥池→污泥泵（已建）→螺旋壓濾機→脫水后污泥

試驗規(guī)模：濕泥量10m3/h（含水率98%）4污泥配套技術不加藥脫水試驗：

取樣時間：2011年3月31日～