塔里木油田采出水水质分析以及改进措施研究

罗 跃,颜 谨,刘清云

(长江大学化学与环境工程学院,湖北荆州434023)

张 斌,熊新民

(塔里木油田建设工程有限责任公司,新疆塔里木841000)

注水开发是维持塔里木油田高产稳产和提高石油采收率的重要措施之一[1]。塔里木油田地处水资源匮乏的大西北地区,因此采出水回注地层可以减轻污水外排对环境的污染,又能缓解对水资源的过度开发。回注污水的水质直接影响石油的采收率,为使处理后的污水达到回注的标准[2,3]。应不断改进污水处理技术。下面,笔者对塔里木油田采出水水质进行分析并提出了相应的改善措施。

1 采出水水质分析

采出水水质分析参照石油行业标准 《油气田水分析方法》(SY/T5523-2000)进行,分析结果如表1。由表1分析可知,塔里木油田采出水水体呈酸性,均属CaCl2水型,其具有以下特征:①矿化度高。对依靠密度差产生絮凝沉降以净化污水的污水净化系统明显不利。② ∑Fe(总铁)含量高。在隔绝氧的条件下,采出水水中的Fe2+呈溶解状态;在有氧条件下Fe2+氧化为Fe3+,Fe3+在浓度低时呈胶体状态,水体澄清透明,但大量的Fe3+的存在会打破这个平衡,呈脱稳状态,部分Fe3+的析出会形成了大量的Fe(OH)3絮体,使水的颜色变红,水质二次恶化。③成垢离子含量较高。水体中Ca2+及其它成垢离子浓度较高,有成垢倾向,后期水体中垢物析出,易堵塞管道与油层。

表1 塔里木油田采出水水质分析结果

2 处理工艺流程及存在的问题

塔里木油田采出水处理站水处理装置大都比较老旧,而且基本上都是基于传统的三段式流程。

图1 解东处理站污水工艺流程

图2 塔中处理站污水工艺流程

1)解东站采出水处理工艺 解东站采出水处理设备比较简单,而且工艺设施不完整。如图1所示,在从三相分离器分离脱出的含油污水中加入阻垢剂、缓蚀剂、杀菌剂和净水剂后,经过3000m3污水缓冲罐,再经粗滤装置和精滤装置2次过滤,最后注入到清水罐,等待回注。注水缓冲罐里面没有排泥装置和隔氧浮床,不能分离水质二次恶化产生的污泥,也不能有效隔氧防止水体中Fe2+的氧化造成的水体浑浊。

2)塔中站采出水处理工艺 塔中站设备比较完整,具备缓冲罐、沉降罐和2级过滤装置 (见图2)。但前端的2个压力缓冲罐、压力沉降罐的容量仅为100m3,如果每天处理1000m3污水还是不错的,但近期处理1700m3/d则水质很差,并且在检修过程中发现压力沉降罐、两级粗细过滤器均已经腐蚀损坏,在进行工艺改造前塔中注水泵前出水含大量悬浮物,水体发黑,底部有大量黑色沉淀。

根据塔里木油田解东和塔中处理站的处理设备调研和工艺流程分析,发现造成水质不达标的原因主要是:①工艺流程过于简单,装备设施不够完善;②处理能力超负荷运行;③添加水质处理剂的顺序不是最优化方式;④硫酸盐还原菌的生长代谢及硫化物引起腐蚀。因此,为了改善水质,必须对以上几个方面加以改善。

3 水质改善措施

解东站面临的问题主要是破乳后的污水中轻质油含量高,因为分离工艺段只有一个大罐,既做除油又做沉降,除油、混凝在一个简单的罐中进行,导致化学混凝沉降时絮体比重与污水相差不大,絮体大多悬浮在水中,最终分离困难,水处理效果差。若有一缓冲罐置于3000m3污水沉降除油罐之前,可以预先除去污水中大部分的原油,对后端3000m3污水沉降除油罐的沉降净化也非常有利,同时也能起到均质作用,减少来水不匀对3000m3污水沉降除油罐的冲击,从而增强净化效果,使水质提高。

塔中站面临的问题是没有足够容量且性能良好的沉降设备、除油均质罐及能正常使用的过滤设备。如果能够进行维修,恢复压力沉降罐和过滤器等设备,构成一个基本可用的水处理系统,然后通过改进药剂与处理工艺,使水质达标。塔中站加药工艺的调整如下:①杀菌剂与净水剂混合加药。杀菌剂加药位置前移,此时细菌量少效率高,而且杀菌剂有很强的反相破乳作用,对塔中站高含油水体反相破乳除油具有增效作用,减少了水中残余油含量。同时在杀菌剂罐中增加净水剂可起到相互增效作用。②净水剂分A、B剂加入。净水剂分A、B剂加入净水效果好,而且大罐底部形成的絮体密实,出水口泄泥减少,这也是工艺改造的关键措施。③阻垢剂加药位置移后,移至事故罐出口、注水罐前加药。同样,阻垢剂均为典型的分散剂,在前端加入与净水剂的凝聚沉降作用互相抵触、矛盾。加药位置移后到过滤器后,起水质稳定作用,防止水注入地层前因各种原因水质变化而产生沉降,保证水质稳定。

针对解东站和塔中站共同面对的第4个问题,则必须投加除硫剂和筛选新的杀菌剂。除硫的方法有以下几种:①通过投加氧化剂将S2-氧化成高价态的硫的化合物。由于油田污水含有机物较高,在氧化硫化物的同时,水中其它还原物质也会消耗大量的氧化剂,增加了处理陈本。②通过投加化学药剂与S2-反应生成不溶物,从而达到除硫化物的目的。此方法需要不断的检测水质中硫化物的含量,然后按照反应摩尔比投加药剂,该法操作运行简单,但其处理污泥量会有所增加。

由于细菌会对杀菌剂产生抗药性,因此必须不断筛选几种新型杀菌剂,轮换着使用或者复配,摆脱抗药性的困扰,控制SRB(硫酸盐还原菌)、IB(铁细菌)、TGB(腐生菌)的生长繁殖,以提高杀菌效果。在塔里木油田水处理过程中,所使用的杀菌剂如表2。

使用后,经过细菌测试瓶分析法得到结果如表3,从中可以看出使用复配杀菌剂后,效果比较理想。

表2 3种复合杀菌剂配方及用量(40℃)

表3 3种复合杀菌剂对塔中细菌杀菌效果(50×10-5 mg/L、40℃)

4 结 语

经过工艺改造和药投剂加顺序改进,固体悬浮物和含油量得到了改善,提高了注水水质,降低了注水开发成本,减少了采出污水对环境的污染,从而取得了显著的经济效益和社会效益。

[1]陆柱.油田水处理技术 [M].北京:石油工业出版社,1990.

[2]孙荣权,郭易,汪良海,等.油田含油废水处理工艺及设备[J].给排水,2001,27(12):41-44.

[3]王国贵,李华平.含油废水处理技术的应用现状 [J].环境科学与技术,1997,24(3):32-38.