庆二联采出水处理系统工艺优化

2015-10-24王加一黄纯金谭旭李发旺吴冬旭

石油化工应用 2015年3期

关键词：助凝剂沉降罐含油量

王加一，黄纯金，谭旭，李发旺，吴冬旭

（中国石油长庆油田分公司第十采油厂，甘肃庆阳745600）

庆二联采出水处理系统工艺优化

王加一，黄纯金，谭旭，李发旺，吴冬旭

（中国石油长庆油田分公司第十采油厂，甘肃庆阳745600）

本区采出水处理系统于2010年10月15日投入运行以来，制定了一套适合华庆油田的采出水处理流程工艺及加药制度，但系统本身的局限，处理效果不理想，通过工艺、流程改造，选择配套水处理工艺，改善采出水处理水质，主要指标：悬浮物、含油量达到10 mg/L以下，硫酸盐及腐生菌含量控制在指标范围内，减缓采出水系统结垢腐蚀，使处理后水质达到华庆油田采出水回注水质要求。

采出水处理；工艺流程；水质达标

采出水絮凝实验按SY/T5890－1993标准进行；处理后水的细菌含量测定按SY/T5329－1994标准进行；腐蚀速率测定按照HG/T2159－1991标准进行。

1　实验分析

1.1采出水性质分析

1.1.1含油量标准曲线根据含油量的测定原理与方法，在波长235 nm处测其吸光度，得庆二联油田采出水含油量与吸光度关系（见表1），以此实验结果作标准曲线并进行线性拟合，结果（见图1）。

表1　油含量与吸光度关系

图1　含油量标准曲线

根据分析结果，含油量计算公式为：

式中：Y－含油量，mg/L；X－吸光度。

注意事项：若计算结果大于标准曲线上查出的含油量值，应与水样稀释进行换算。

1.1.2铁含量标准曲线根据含铁量的测定原理与标准方法，选用光波长为510 nm，测得庆二联油田采出水含铁量与吸光度关系（见表2），以此实验结果作标准曲线并进行线性拟合，结果（见图2）。

图2　铁含量标准曲线

表2　含铁量与吸光度关系

根据分析结果，标准曲线线性公式为：

式中：Y－铁含量，mg/L；X-吸光度。

注意事项：若计算结果大于标准曲线上查出的含铁量值，应与水样稀释进行换算。

1.1.3硫化物（S2-）含量的测定主要仪器：酸式滴定管；锥形瓶；移液管；量筒等。

主要试剂：乙酸锌，22 g/100水；碘液，0.02 mol/L；（1+1）HCl溶液；淀粉溶液；硫代硫酸钠溶液，0.02 mol/L。

测定步骤为：（1）用量筒量取5 mL水样置烧杯中，加过量乙酸锌出现沉淀；（2）滤纸过滤此溶液，将滤纸放入250 mL锥形瓶中；（3）加2 mL碘液，用玻棒捣碎。然后加5 mL（1+1）HCl溶液，用蒸馏水稀释，盖上瓶盖，放暗处静置5 min；（4）加4滴淀粉溶液，用硫代硫酸钠滴定至溶液为无色；（5）空白实验：水样换成蒸馏水，步骤同上。

1.1.4计算

式中：V空白-蒸馏水消耗的硫代硫酸钠溶液的体积，mL；V1-水样消耗的硫代硫酸钠溶液的体积，mL；C-硫代硫酸钠标准溶液的浓度，mol/L；V-水样体积，mL。

2009年8月，对华庆油田部分单井水与庆二联罐底水样进行了取样分析，分析结果（见表3、表4）。

由以上实验结果可知，联合站罐底水腐蚀速率：0.168 mm/a；细菌含量：SRB：＞106个/毫升；TGB：106个/毫升；悬浮物含量：＞50 mg/L；含油量：180 mg/L～250 mg/L；pH：6.8～6.5；水质发黑、发臭，属于高矿化度、高SRB含量、较高腐蚀性采出水。

表3　华庆油田区块采出水常规性质分析结果

表4　华庆油田区块采出水离子分析结果

表5　pH值对采出水絮凝处理的影响

1.2采出水的絮凝处理

由表5可知：pH=7.5时效果最好，上清液透光率为97.5%，考虑随着pH值的增加，絮体生成较多，pH值继续增加，污泥量也逐渐增大。另外由于pH值对腐蚀速率有影响，优选pH值为7.5，pH值调节剂为4% NaOH溶液，用量为2.5 mL/L。

2　现场运行

2.1试验内容

在理论研究及室内研究工作的基础上，对庆二联现场混合采出水的综合处理参数进行优化，为庆二联水处理系统的开工试运行进行现场调试工作，并对水质进行监测，得到实际运行水处理配方。

2.2现场水处理流程

改造前，庆二联采出水处理流程如下：沉降罐+三相分离器→1 000 m3自然沉降罐→反应器→500 m3混凝沉降罐→流砂过滤器→净化水罐→输水泵（见图3）。

其中，1 000 m3自然沉降除油罐、500 m3絮凝沉降罐连接有排污泥线，同时建设的辅助装置有：加药系统、污泥干化处理系统。

流程说明：三相分离器采出水→1 000 m3罐自然沉降除油→提升泵→加药、反应器→500 m3絮凝沉降罐→流砂过滤器→净化水罐→回注。

2.3现场运行结果

根据现场流程，经过现场模拟后，确定水处理过程中按如下加药量进行处理：复合碱、絮凝剂、助凝剂、除硫剂的使用浓度分别为40 mg/L～60 mg/L和80 mg/L～100 mg/L、2.0 mg/L～3.0 mg/L、40 mg/L～60 mg/L，并使系统的pH值控制在7.1～7.3。

试运行期间的水质关键指标分析结果（见表6）。水处理前后的水质分析结果（见表7）。

表6　试运行期间水质分析结果

表7　水处理前后水质对比

图3　改造前庆二联采出水处理流程图

2.4水处理前后的水质配伍性

处理前后的水以不同比例混合后于45℃下静置72 h，分析其中的Ca2+、Mg2+含量变化，以失钙率为控制指标，判断水质配伍性。分析结果（见表8）。

表8　处理前水与处理后水的配伍性

从表8数据可以看出，整体失钙率在5%以下，表明两种水具有良好的配伍性。

3　工艺流程改进

3.1改造前水处理系统现存问题

（1）除油沉降罐前加入了复合碱。由于混合不均，会影响沉降除油效果。

（2）混凝剂在自然除油罐出口、泵入口管线中加入，容易在泵前管线中结垢，堵塞加压泵甚至损坏加压泵。

（3）助凝剂是在旋流反应器前加入，会影响混凝剂、助凝剂的混合反应效果。

（4）庆二联采出水排污到排污槽再到沉降罐又进入采出水处理系统，如此反复的循环致使循环中采出水的杂质无法排出，影响了采出水处理系统的处理效果。3.2改进方案

针对庆二联水处理系统现存问题，拟提出如下改进意见：

（1）将除油沉降罐前的复合碱改到自然沉降除油罐后，泵出口流量控制阀后。

（2）将混凝剂加入口改到反应罐下部，助凝剂位置沿切线方向加入。

（3）根据混凝剂、助凝剂自反应所需的间隔时间，将助凝剂加药位置改到了反应罐中上位置。

（4）改造的工艺流程示意图（见图4）。

（5）根据庆二联和庆二注大罐液位明确了集中输水时间，在保证庆二注注水需求的前提下，延长采出水在大罐中静态沉降的时间。

（6）目前庆二联日脱采出水580 m3，超出采出水处理系统处理能力，备用采出水处理系统未进行加药流程改造，为保持采出水处理效果，延长备用处理系统沉降时间，沉降时间保持在10 h以上。

图4　改造后庆二联采出水处理系统流程改造示意图

4　研究结论

4.1采出水水质

庆二联含油采出水含油量、悬浮物较高（分别在130 mg/L～180 mg/L和110 mg/L～255 mg/L），硫化物含量较高（为13 mg/L～45 mg/L左右）；腐蚀速率偏高（达到0.17 mm/a），矿化度较高（1.6×104mg/L），Ca2+、Mg2+、HCO3-含量高（Ca2+含量在20 mg/L～400 mg/L、Mg2+含量在9 mg/L～80 mg/L，HCO3-为300 mg/L～4 800mg/L）；pH值较低（6.5～7）

4.2采出水处理配套加药工艺

庆二联采出水处理加药配套工艺合理流程为：采出水→调整pH在7.1～7.3→絮凝剂（80 mg/L～100 mg/L）→助凝剂（2.0 mg/L～3.0 mg/L）→反应时间（大于30 s～40 s）→沉降→出水。

4.3处理后水质

（1）庆二联采出水处理效果效果良好，工艺运行平稳，处理后水的pH=7.1、含油量7 mg/L～10 mg/L、悬浮物7 mg/L～8 mg/L、硫含量≤2 mg/L，总铁含量＜0.25 mg/L。

（2）采出水经过处理后可以进一步减缓注水系统的腐蚀，使处理后水的腐蚀速率控制在0.031 mm/a，低于0.076 mm/a的石油行业标准，较好地解决了注入水的腐蚀问题。

4.4认识及建议

（1）通过加药絮凝、沉降能有效的改善采出水水质，通过流程改造充分发挥了药品效果，达到了采出水处理标准。

（2）由于储水罐排污污水无法外排，势必造成采出水处理水质变差，建议对自然除油罐、絮凝沉降罐、净化水罐进行清罐排污，进一步改善采出水水质。

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