洗井与干线冲洗水处理技术

许婧（大庆油田有限责任公司第二采油厂规划设计研究所）

洗井与干线冲洗水处理技术

许婧（大庆油田有限责任公司第二采油厂规划设计研究所）

随着全球范围水资源短缺的加剧，以及人们对环境污染认识的加深，油田污水治理越来越受到重视。油田污水若处理不善，不仅对大气、土壤环境造成污染，而且还会造成油田油、水资源的浪费。因此，如何将油田污水全部回收，实现零排放零污染，成为油田发展研究的重要课题。从目前条件看，采用大放量放空冲洗的方式仍然是控制注水系统二次污染最为简单和有效的途径。对注水井洗井和干线冲洗废水预处理进行规划，可降低一次性投入，对减少水质二次污染、满足开发要求具有重要意义。

油田污水水处理洗井水回收

近年来，随着含油污水处理系统工艺技术的不断完善，上游污水站含油污水水质达标率得到提升。但是，水系统下游的注水管网、井筒所输送介质中的各种油、污泥等杂质会不断沉积在管道内壁，逐渐形成紧贴管道内壁的垢层。系统平稳运行时，垢层相对稳定；当外层松软的垢层厚度达到极限值、受外力震动干扰或瞬时流速变化较大时，大量的垢层剥离下来，导致水质二次污染，制约着注水井井口水质的达标。同时，垢层的存在也影响管内有效容积，表面摩阻系数增加，导致流量下降、压力损耗增大，注水成本上升。

1　现状

目前主要依据注水干线的布局，充分利用现有条件及设施，多元化地开展注水干线冲洗工作。

由于没有专业施工队伍，油田作业人员克服临时管线铺设距离长、劳动强度大、人员短缺等困难，利用现有设施，进行干线冲洗水收集。主要采取以下三种污水收集方式：

1）注水干线分布相对集中、周边有回收站点的，采用铺设固定回收管网方式，同步解决多条干线冲洗水的收集问题。

2）注水干线分布零散、周边有回收站点的，采用铺设临时管线的方式收集污水。

3）地点偏远、周边没有可利用设施的，采用挖建临时缓冲池、罐车回收的方式，进行污水收集。

充分利用注水干线周边集输及污水系统站外已建的排污池、排泥池，以及干线冲洗试验的临时缓冲池进行缓冲，经加药静沉简单预处理，再回收至系统。

2　存在的问题

2.1回收管线管径小、距离长

目前污水收集管线多采用2.5in（1in=25.4mm）或3in油管，由于管径小、距离长，导致回压高、排量低，冲洗质量受到影响。因此，提高干线冲洗质量，必须铺设大管径回收管线，以降低回压，提高流速，确保冲洗排量。

某注水干线冲洗初期，从井口连接1根2.5in油管作为回收管线，冲洗排量仅为50m3/h，流速0.88m/s，支线回压达到10MPa，冲洗仅50min，冲洗水量约45m3，出口水质便与上游水质一致。考虑到管线长期未冲洗，不应仅冲出如此少量淤积物，为此在干线直接开口铺设复线，进行二次冲洗。冲洗排量达到140m3/h，流速2.46m/s，回压降至2MPa，冲出大量杂质。冲洗2h后，冲洗污水由浓黑逐渐变淡，3h后上下游水质趋于一致，冲洗水量约420m3，取得了较好的冲洗效果。

2.2冲洗污水排放缓冲点不完善

由于油田地面建设的各类站均处于开发区块的中部，距注水井排末端较远，若全部结合各类站缓冲，回收管线铺设距离过长，不便管理。

注水管网多呈行列布局，注水干线末端分布在东西两侧端部，而中转站、污水站等基本位于开发区块的中部，导致临时或固定管线铺设距离过长，铺设工作量大，管理困难，存在安全隐患。

目前某厂注水干线冲洗利用的10座缓冲池中3座容积超过1000m3，其余7座容积为400～700m3不等，不能满足注水干线大排量连续冲洗要求。

部分缓冲池不是防渗环保池，不符合环保要求。缓冲池建设时间较早，池底采用砖混结构，存在环境污染隐患，只能临时应急，不宜长期使用。

若采用罐车直接回收的方式，排量低时，冲洗效果不理想，加大排量又对罐车产生冲击，存在安全隐患，而且该方式罐车用量较大，无法满足冲洗要求。

2.3冲洗污水预处理能力不足

干线冲洗水初期水质极差，含油量、悬浮固体含量最高达到10000mg/L、2000mg/L，经缓冲池静沉处理，含油量、悬浮固体含量仍然高达2200 mg/L、950mg/L。若直接进入污水处理系统，将严重污染污水站；若直接进入中转站，短时间不会出现问题，但大量杂质进入集输系统，将出现恶性循环，因此，干线冲洗水必须进行预处理再回收。

目前注水干线冲洗污水预处理主要有两种方式。加药静沉方式分离效果不理想，水质难以控制，对系统冲击较大，而且静沉分离需要时间长，影响冲洗效率；磁分离污水处理装置虽然处理效果较好，但数量太少，尚不能满足目前注水干线冲洗水的处理需求。

2.4注水井吐水问题严重

由于注水泵倒泵、故障停电、注水干线穿孔等因素导致管网压力下降，一般下降1MPa，最大达到2～3MPa，在油田生产中极为普遍。但这对于油层发育差，注入压力与干线压力持平，注水量极低、吸水极差的注水井，不仅是停注而是吐水，导致井底大量污染物进入注水管网，严重影响二次污染治理工作。这种吸水差的注水井在油田大量存在，尤其是随着二、三次加密井网等低渗透油层的开发，这一问题更加突出，应尽早考虑。

3　规划

结合具体情况，本着“操作简便，效果可控，安全可靠，低成本运营”的原则，按照以“大排量冲洗为主，气脉冲等技术为辅，分散冲洗，独立回收”的总体思路，制定如下规划。

3.1冲洗模式

根据注水管网行列布局特点，划定独立小区域，南北距离最远仅为3km。在每个区域内沿注水干线末端南北纵向铺设Φ219×16固定回收管线，并建1座大排量防渗缓冲池。每个区域内，在注水井排末端临近回收管线的注水井处，就近以便于操作的卡箍接头连接，使用油管及高压软连接将冲洗水输送至该缓冲池，经加药静沉处理或磁分离处理回收，就近或进集输系统，或进污水系统，或增压直接回注。

3.2防渗缓冲池和冲洗水回收管线的设计建议

为降低投资，提高使用效率，方便生产操作，对新建的防渗缓冲池的结构、冲洗水回收管线及辅助设施提出如下建议。

1）防渗缓冲池的设计建议：

◇为方便污水泊卸，池顶距地面高度应控制在0.5m以内；

◇为发挥池子沉降作用，卸水口与取水口应对角布局；

◇为减缓水力冲击，卸水口应优化结构，依托防渗缓冲池边角增设2m×2m小池子，内置毛石，并在小池子的两面侧墙与池底结合处开多个Φ300mm出水孔；

◇为提高池子污泥、污油的分离效率，取水口同样依托防渗缓冲池边角增设3m×3m小池子，并在小池子的两面侧墙上，距与池底高0.5m处开多个Φ300mm进水孔；

◇为便于入冬前清除池内积水，防渗缓冲池及取水口的小池子内设0.5m×0.5m小集水坑，并做好坡降，便于浅水泵抽吸；

◇为防止车辆对池子的破坏，建议在远离池子5m、6m处增设泄水管线；

◇池子护栏应选用防盗材质；

◇应设车辆泊卸场地及通行道路，建议采用砂石路面。

2）回收管线的设计建议：

◇为便于入冬前清除管线内的积水，管线应做好坡降；

◇为保障冲洗质量，应合理优化管径，流速应大于2.5m/s。

4　认识与攻关方向

1）通过近两年的干线冲洗可以看出，由于注水管网长期运行，污油和悬浮物沉积，以及管线腐蚀结垢，导致管线内壁附着大量污油、污泥和垢质等物质；若不进行冲洗，注水干线水流变化，沉积物受到扰动，这些杂质将出现大量脱落，造成地层堵塞。

2）在正常注水生产过程中，管线内流体流速、压力变化不大，管线内壁附着污油、污泥和垢质等物质保持相对稳定。但在注水站停电等启停泵操作，或注水井洗井，或注水管线穿孔等因素导致管线内流体流速发生较大变化时，注水干线内壁的附着物质受到扰动脱落，造成注入水质二次污染。因此，注水干线冲洗是将管线内壁附着的污染物冲洗出来，减少水质二次污染，起到稳定水质作用，对正常注水生产过程中注入水质的改善作用不大。

3）由于母液管道及注入井支线冲洗后的废液，以及注聚井洗井液含聚浓度高，采用常规污水处理手段很难处理，目前主要采用罐车拉运至固废暂存点，但由于固废暂存点存储能力有限，导致管线冲洗及注聚井洗井工作受到制约。为加强二次污染治理工作，降低聚合物溶液的黏度损失，改善聚驱开发效果，在某厂开展了聚合物生物降解技术研究，力求摸索一套长效、环保的高含聚污水处理回收方法。目前，室内试验污泥扩大培养液+菌种的组合方式对聚合物具有一定降解效果，去除率由初期的45%增至59.1%，直接由干粉调配的聚合物溶液浓度由1051×10-6降至430×10-6。下一步将继续培养、筛选降解大分子量聚合物的高效菌，提高菌种的降解性能。

4）针对吸水差的注水井吐水污染注水管网的问题，考虑加装单流阀，夏季没有问题，但冬季易冻井。由于这部分井位置分散，顾及独立增压工艺较复杂，应通盘考虑，否则注水水质的深化治理工作将受到限制。

10.3969/j.issn.2095-1493.2015.002.021

2014-07-11）

许婧，2009年毕业于大庆石油学院，从事油田水暖设计工作，E-mail：cy2xujing@petrochina.com.cn，地址：黑龙江省大庆油田有限责任公司第二采油厂规划设计研究所，163414。