四川XC气田地层水治理对策及应用

2013-09-18韩峰

石油与天然气化工 2013年1期

韩峰

（中国石化股份公司西南油气分公司）

XC气田经过多年的勘探开发，在生产规模不断扩大的同时，气田产出水量也越来越大，给气田带来了很大的环保压力，主要体现在以下两个方面：①产水量增产速度快，气田从2005年产水量87.4 m3／d已经上升到2011年的760.8m3／d，预测在未来的3～5年内，产水量可能达到1 500m3以上。现有水处理工艺日益不能满足水处理达标排放的需要。②根据XC气田地层水资料（见表1），各个气藏的地层水离子成分差异大，总矿化度在14 000～90 000mg／L之间，水型主要有CaCl2、Na2SO4。气藏地层水矿化度高，达标治理难度大，其高矿化度还将腐蚀处理设施。高氯地层水的有效治理是气田持续发展亟待解决的难题。

为了有效应对气田面临的水处理难题，主要采取了以下3种处理方式：①依托气田内部的两座废水处理站，处理达标后外排至外部水体；②采用低温多效蒸馏技术，将高氯地层水中的大部分水分变为蒸馏水，达标外排；③对地层水预处理后进行回注，依托新202回注站、川孝455井回注站回注高氯地层水。

表1 XC气田地层水水质分析Table 1 Water quality analysis of the formation water in XC gas field ［ρ／（mg·L－1）］

1 处理达标外排法

1.1 处理达标法国内现状

气田污水的主要环境污染物指标是悬浮物、COD、石油类及重金属盐类等。随着环保标准日益严格，气田污水的处理技术越来越受重视。目前，国内的油气田污水处理方法主要是物理处理法、化学处理法、物理－化学处理法、生物处理法、复合处理法等。然而，油气田污水处理方法虽然众多，但每种方法都有其局限性，受污水成分、回收利用程度以及排放方式等多种因素的影响，使用单一的处理方法难以取得满意的效果，在实际应用中，通常将几种方法综合使用，从而达到良好的处理效果［1］。

1.2 XC气田水处理工艺［2－3］

XC气田污水处理工艺流程采用了国内油气田的通行做法，通过集成物理法、化学法以及电解法等多种工艺而形成了一套适合于本气田的水处理系统，取得了较为满意的处理效果。其主要工艺流程为：生产井产出水→拉运或管输到注水站储液罐→加药搅拌→沉淀池→粗过滤→精细过滤→加入杀菌剂→排放池→加压注入地层（见图1）。这类处理工艺污水经加药处理后会生成大量反应沉淀物，为防止环境污染沉淀物还需进一步处理（如固化后埋藏）。

1.3 污水外排标准以及应用情况

XC气田所处地理位置对环境非常敏感，因此XC气田污水排放指标控制比较严格，外排标准参照GB 8978－2002《污水综合排放标准》，均按照一级标准执行（见表2）。气田处理达标外排水量每天约为680m3，约占总产水量的65%，是气田最主要的水处理方式［4］。

表2 第二类污染物最高允许排放浓度Table 2 Maximum acceptable discharge concentration of the second kind contaminants

2 气田地层水回注

2.1 回注工艺在国内现状

气田地层水回注技术目前在油气田污水处理方面得到了越来越广泛的应用，具有投资较低、运行成本较低、水处理工艺简单等优点，在有回灌条件的地区应首先选择回灌方式处理地层水。对重庆气矿、川中油气矿、川东北气矿、川西北气矿、蜀南气矿等气矿的调研结果显示，以上气矿主要采取了地层水回注的方法来处理气井采出的地层水，近8年时间里共建有53个回注站，川渝地区已建回注站93座。从回注站运行情况来看，不仅节约了生产成本，同时也有利于保护生态环境。地层水回注研究在XC气田起步较晚，“十一五”中后期才开始对回注选井选层技术以及回注的工艺技术进行摸索，2009年8月在新场气田新蓬2井开展了地层水回注先导试验。

2.2 回注层位确定

调研资料表明，地层水回注需满足3个基本条件：①回注层具有良好的封闭性；②回注层物性较好，具有一定的储集空间和吸水能力；③回注井的井筒固井质量好。通过充分论证，认为MP 73井白垩系下统地层具有较大回注潜力，可以在该井建立回注站，回注附近区块气井产出的地层水，既可以降低污水处理站的处理压力，还可以实现降本增效。

2.3 回注工艺及其主要配套设备

水质处理设备主要包括地层水收集罐、混凝搅拌罐、沉降罐、过滤装置、压滤装置、泵组等。所有的处理设备都属于撬装，可以搬运、重复使用。工艺流程的选择主要参考SY／T 6596－2004《气田水回注方法》并结合胜利油田等单位污水回注处理工艺情况进行确定，主体工艺采用“混凝＋压滤＋膜过滤”处理工艺，具体工艺流程见图2，其工艺流程为：①采气污水进站后首先收集储存于收集罐中，抽取水样制定处理配方；②根据处理配方，污水直接进入混凝搅拌罐加药进行混凝反应；③通过混凝反应后的污水利用自吸泵进入沉降罐进行泥水重力分离，上清液进入中间水池，絮体泵入稀污泥池储存；④稀污泥池内的絮体通过板框式压滤机进行压滤，使其泥水分离，压滤液进入中间水池储存；泥饼外运安全堆放；⑤进入中间水池的清液进入膜过滤器，进一步去除部分溶解态的悬浮物等；⑥膜过滤后的污水沉降，从而使处理后污水的悬浮物质量浓度达到回注进水要求；⑦沉降后的污水进入储水罐储存待检，检测合格后泵入高架罐，再通过回注泵回注至地层。

2.4 地层水回注工艺应用情况

地层水回注工艺在XC气田处于起步阶段，前期仅有新蓬2井组在进行回注，到2012年以前回注了4.88×104m3。计划对新蓬2注水井区进行扩建以及建立川孝455等7个回注站，预计未来3年地层水回注总量可达76.84×104m3（见表3），将极大缓解XC气田采出水处理压力。

表3 未来3年预计地层水回注总量Table 3 Expected total flow rate of reinjection water in the next 3 years

3 低温多效蒸馏法处置采出水

XC气田地层水矿化度高，氯根浓度大，矿化度从14 000～90 000mg／L，而现有的污水处理工艺无法去除氯根离子。因此，2012年在x201井站建设了一座处理规模为360t／d的高氯废水低温蒸馏处理站，核心部件为一套蒸发结晶分离装置，该装置采用了国内成熟的低温多效蒸馏技术，可将高氯地层水蒸发为氯根质量浓度小于20mg／L的蒸馏水，达到国家排放标准，蒸发过程中产生的固体盐和副产物，可以作为化工原料外卖。