长庆气田采出水处理技术综述

2014-06-15杜杰冯启涛白建军薛洁郭晓洁

油气田环境保护 2014年5期

关键词：长庆处理工艺气田

杜杰冯启涛白建军薛洁郭晓洁

（西安长庆科技工程有限责任公司）

长庆气田采出水处理技术综述

杜杰冯启涛白建军薛洁郭晓洁

（西安长庆科技工程有限责任公司）

文章根据长庆气田采出水特点及现状，按照采出水中是否含醇，分别介绍了一级沉降除油＋一级过滤、油浮选等采出水处理技术及应用情况，处理后水质满足相应控制指标要求。实践证明：采用高效、经济的水处理工艺技术对于气田环境保护、创建绿色气田方面具有十分重要的意义。

长庆气田；采出水；处理技术

0 引言

长庆天然气田位于鄂尔多斯盆地中部，主要包括靖边、榆林及苏里格气田，由于地域特点，长庆气田属于低产、低压、低渗、低丰度的“四低”气田［1-3］。采出水处理气田区域分散，站场采出水水量一般介于200～1 000 m3／d，其处理规模较小。采出水水性主要以CaCl2为主，兼有Na HCO3、Na2SO4等水性，普遍呈偏酸性胶体状态，成分复杂，具有高浊度、高矿化度、高腐蚀性、低p H值等显著特点。

在气田开发中，如何更经济、高效的处理气田采出水、利用资源、减少排放、保护环境是气田开发面临的重大问题。

1 采出水处理工艺

经过不断的试验研究，长庆气田采出水的资源效益、环境效益、气田开发效益得到有效提升。截至2012年底，长庆气田建采出水处理系统36套，年采出水量450×104m3（平均每天污水量约1.25×104m3）。2004年后，执行SY／T 6596—2004《气田水回注方法》中水质相关指标。

1.1 不含醇采出水处理工艺

随着采出水处理站数量的增多，已建的采出水处理站流程较长，运行费用高。为解决此问题，2011年，在原“二级沉降除油＋二级过滤”工艺基础上，优化简化流程。通过扩大前端沉降罐容积，增加沉降时间、提高除油效果，形成了“一级沉降除油＋一级过滤”处理工艺，工艺流程见图1。在苏里格第四处理厂、第五处理厂等站点应用，处理后悬浮物＜15 mg／L，含油量＜30 mg／L，达到SY／T 6596—2004《气田水回注方法》控制指标要求。

图1 一级沉降除油＋一级过滤工艺

1.2 含醇采出水处理工艺

长庆气田天然气水合物的生成平衡温度为23℃，而井口的天然气温度一般为15～18℃，容易生成水合物，因此需注醇以防止水合物的生成。注入的大部分甲醇与管线中游离水互溶，在集气站、天然气处理厂与天然气分离后产生气田含甲醇污水。为降低采气成本，需回收甲醇循环利用［4-6］。

根据采气工艺的不同，气田采出甲醇污水量及甲醇含量存在较大差异，如采用“井口注醇、常温脱水”工艺的靖边气田产生甲醇污水点多、面广，甲醇含量约5%～30%；采用“集气站注醇、低温脱油脱水”工艺的榆林气田南区甲醇污水量大，甲醇含量高，约20%～60%；采用“井口节流、气液混输”工艺的长北合作区甲醇污水量大，携沙量高，甲醇含量变化幅度小；采用“井下节流、移动注醇”工艺的苏里格气田甲醇污水量小，甲醇含量低，约3%～10%。

经过近年来的不断实践和探索，气田含醇污水工艺技术相对趋于成熟，逐渐形成“一级沉降＋一级过滤”和“一级油浮＋一级过滤”两种处理工艺。

工艺能有效处理天然气生产过程中所产生的含醇污水，避免了生产过程中的环境污染，实现了社会、环境和经济效益的合理统一。

1.2.1 沉降工艺

该工艺适合投加药剂后悬浮物下沉的含醇污水处理，工艺核心为涡流反应沉降罐的污泥循环混凝沉淀废水处理技术，充分利用循环的污泥吸附、拦截作用，节约药剂投加量，出水水质稳定。具体根据水质特性确定是否投加助凝剂及选择助凝剂的类型，在水中投加定量的凝聚剂对污水进行凝聚并形成小矾花，投加高分子有机絮凝剂使矾花变大，形成沉淀污泥。随后部分污泥回流循环运行，利用活性污泥絮体的网捕及吸附、过滤作用净化污水，沉降工艺流程见图2。

图2 沉降工艺流程

2008年靖边气田第二天然气净化厂甲醇污水处理扩建，该厂处理污水约200 m3／d，定期每月排泥一次，一次约15 m3，沉降污泥通过泵在设备内强制循环、高度浓缩，每处理100 m3污水约排泥0.3～0.5 m3，排泥含水率约90%。出水水质满足甲醇再生装置的进料要求，含油量＜10 mg／L，透光率达到95%。

1.2.2 上浮工艺

近年来气井投加大量化学药剂，包括泡排剂、缓蚀剂、阻垢剂等，集气站产出的水性质发生了很大变化，含醇污水中类似泡排物明显增加，呈乳化及上浮现象，导致原设计混凝沉降工艺无法正常运行。针对新井投产期污水中大量带入的压裂液、正常采气作业添加的缓蚀剂、阻垢剂、泡排剂等高分子有机物开发了油浮选工艺，工艺流程见图3。

油浮选水处理技术是向处理污水中投加一定量的油，经乳化，再按常规水处理方法投加混凝剂、絮凝剂及其它辅助药剂，如p H值调整剂、氧化剂等，投加药剂生成的矾花在吸附水中杂质的同时，也吸附所投加的乳化油，因油的密度小，矾花吸附了足够多的油后，其整体密度变小。当小于水的密度时，矾花即上浮，达到净化污水的目的。适当增加油的投加量，会大大提高矾花的上浮速度，从而提高水处理的效率。

2012年大牛地气田第一、第二及第三甲醇污水处理站改建工程中含醇污水处理均采用上浮工艺，总体运行状况良好，水质有明显改善，水质透光率达到90%以上，较好的满足甲醇再生装置的进料要求。