塔中油田污水处理和回注工艺技术*

王 洪 松 龚 秋 红 韩 玮男 宋晓俊杨洋陈勇

（1.中国石油塔里木油田公司；2.江汉石油勘察设计研究院）

塔中油田污水处理和回注工艺技术*

王 洪 松1龚 秋 红2韩 玮男2宋晓俊1杨洋1陈勇1

（1.中国石油塔里木油田公司；2.江汉石油勘察设计研究院）

根据注水采油的地质需求，结合安全生产和经营成本实际情况，塔中油田先后建成了 3套污水处理及回注工艺装置，以传统的“除油+沉降+过滤”经典模式为基础，或引入新型技术，或进行工艺设备简化，均达到了预期设计目的，形成了和油田生产相配套的操作运行和维护保养模式，基本上解决了塔中油田污水外排和油田注水问题。

污水处理 含油 悬浮物 药剂

塔中油田位于塔克拉玛干沙漠腹地，主要包括塔中 4油田、塔中 10油田和塔中 16油田3个生产区块。随着油田的不断开发，塔中油田面临含水上升快、地层压力下降、后备资源储量不足等困难，日益增加的油田采出水和更高的注入水水质指标，对污水处理系统工艺优化和运行操作提出了更高的要求。采出水处理达标后回注是解决油田水驱水源和污水处置问题的最好途径，处理工艺科学、经济而环保，是塔里木油田安全稳定生产的重要保证，这使得污水处理及回注系统在油田生产管理中占据非常重要的地位。

1 塔中4油田

塔中联合站污水处理系统主要对来自油系统三相分离器和热化学脱水器的污水进行处理。来自热化学 脱水器的乳化水 （0.38MPa）进入 污水除油缓冲罐 （0.23MPa）进行污油回收， 通过 污水提升泵增 压 至 0.5MPa， 与 来 自 生 产 分 离 器 的 游 离 水 （0.8 MPa）在 污 水 压 力 缓冲罐 （0.45MPa）混 合 ，再一次进行污油回收后，进入 10000m3沉降罐 （常压，具备替油和排泥功能）进行重力沉降，通过污水提升 泵 增压至 0.2MPa 进 入 悬 浮 污 泥 污 水 处理装置（常压，进口添加净水剂、絮凝剂和助凝剂，并通过比例混合器进行充分混合）进行精细处理（一级过滤为净化器，二级过滤为单阀滤罐）；处理合格后的污水 （含油≤8mg/L，悬浮物≤4mg/L，粒径中值≤3 μm）进入 700m3水罐，通过高压注水泵增压至 23MPa后输送至注水井进入地层 （图1）。

图1 塔中4油田联合站污水处理工艺流程

悬浮污 泥过 滤装置简称 SSF （SuspendedSludge Filtration），主要是通过 4 个方面实现其功能：药剂添加——投加净水剂使污水中部分溶解状态的污染物和胶体颗粒吸附出来，形成微小悬浮颗粒，然后采用絮凝剂、助凝剂将污水中各种胶粒和悬浮颗粒凝聚成大块密实的絮体；动力平衡——依靠同向凝聚和力学平衡原理，在 SSF污水净化器装置内形成悬浮污泥层；厚度平衡——悬浮泥层自动更新，多余污泥依靠点涡流动形成的向心力、水力学牵引力和自身的重力，被快速引入污泥浓缩室沉降分离；污水过滤——通过吸附网捕、电化学和范德华力使得污水经过悬浮泥层精细过滤之后达到注水标准[1-2]。

通过药剂筛选，净水剂主要成分确定为钠膨润土，加药量约为 150mg/L；絮凝剂主要成分确定为三氯化铝、三氯化铁、二氧化硅，加药量约为 100 mg/L；助凝剂为聚丙烯酰胺， 加 药 量 约 为 1mg/L，并且3种药剂均为干剂。

2 塔中10油田

来自塔中 10 油田集中拉油站 1000m3油水分离罐的罐底含油污水自流进入 500m3污水沉降罐进行重力沉降（常压，可以实现替油和排泥功能），在进罐前加入净水剂和絮凝剂，加速促进分散油滴上浮和悬浮物的下沉，沉降罐出水经污水提升泵增压后 （0.3MPa）进 入 一级核 桃 壳 过 滤 器 去 除 污 油 及悬浮物，而后进入二级双滤料精细过滤器，进一步去除污 油 及 悬浮物 ， 合格污 水 （含油 ≤8mg/L，悬浮物≤2mg/L，粒径中值≤2 μm）进入储水罐，通过高压注水泵增压至 25MPa后输送至注水井进入地层 （图2）。

核桃壳过滤器原理称为粗粒化附聚，借助油珠对滤料表面的疏水附聚作用在滤料表面形成油膜，随后被滤料孔隙间的水流剪力冲刷，形成粗颗粒油珠上浮而达到分离效果。双滤料精细过滤器内充装有磁铁矿和无烟煤，通过滤料对污油和悬浮物进行拦 截实现污 水 处 理 的 目的[3-5]。

通过药剂筛选，净水剂主要成分确定为聚合硫酸铁，加药量约为 80mg/L；絮凝剂主要成分确定为聚丙烯酰胺和铝铁复合盐，加药量约为 60mg/L，2种药剂均为液态，药剂、甲醇和水的配比为5∶3∶2。

图2 塔中10油田集中拉油站污水处理工艺流程

3 塔中16油田

塔中16油田污水处理的主要目的是将多余的污水进行回灌，所以对污水水质指标要求相对较低。转油站蒸发池经多次沉降后的污水通过污水提升泵 增压后 （0.30MPa）进入核桃 壳过 滤器去除污油及 悬浮 物， 合格 污水 （含 油≤10mg/L，悬浮物≤10mg/L，粒 径 中 值 ≤5 μm）进 入 储 水 罐经喂水泵输送至注水井井场，通过井场高压注水泵增压至25MPa后将污水注入井下 （图3）。

核桃壳过滤器用的KFC反冲洗剂主要成分为烷基 苯磺酸 钠 ， 加 药 浓度约 15mg/L，每 12h 自动反冲 洗一次[3]。

图3 塔中16转油站污水处理工艺流程

4 结论与建议

1）由于地理位置和油气生产的需要，污水处理工艺存在很大的区别，但从传统“除油+沉降+过滤”经典模式来分析对比，又存在很多相似性，当污水系统水质出现问题时，应考虑到污水处理是一个系统的工程，应逐级划分节点，全盘考虑，横纵对 比 ， 才 能 从 根 本 上 解 决 问 题[6-7]。

2）污水药剂之间，以及与前端油处理系统药剂（如破乳剂、缓蚀剂等）应进行配伍性实验，合理进行筛选，否则将会降低药效，引起药剂析出结晶，加剧管线结垢或腐蚀。污水药剂的筛选工作往往停留在实验室内，应考虑与实际生产中存在的差异[6-7]。

3）塔 中 油 田 污 水 矿 化 度 高 达 100000mg/L 以上，矿化度越高，水的密度会越大，油水分离相对变得更容易，但悬浮物的沉降变得愈加困难，所需要消耗的污水药剂量相对增加，为了控制运行成本 ， 药 剂 选 型 变 得 尤 为 重 要[1]。

4）SSF 净 化 器 进 口 含 油 应 控 制 在 100mg/L 以下，否则污油上浮使得悬浮物很难沉降，造成含油和悬浮物指标不合格；罐体内部泥层的平衡需要一个 稳 定 的 流 量 （波 动 ≤20m3/h）， 否 则 失 去 向 心 力和举升力造成塌陷，重新形成需要8h以上，在工艺设计方面应着重考虑；泥层观察窗的安装和材质应合理选择，否则容易出现渗漏；内部斜板的安装方向也应引起注意，否则造成泥层不稳定和出水水质不达标。

5）单阀滤罐作为二级过滤装置，长时间运行后内部滤料（石英砂）很难反冲洗彻底，进而造成二次污染，现已停运，通过优化一级过滤操作条件即可达到污水处理要求，建议新的污水处理装置设计阶段应慎重考虑单阀滤罐反冲洗强度问题。

6）SSF 污 水 处 理 装 置 由 于内部结 构 复 杂 ， 喷 砂除锈防腐工作质量很难保证，往往1年后容器和管线均存在不同程度的渗漏，容器内部防腐工作成为限制该技术广泛使用的瓶颈，建议设计时考虑牺牲阳极或者其他防腐方式。

7）一般来讲，核桃壳过滤器和双滤料精细过滤 器 入 口 含 油 应 分 别 控 制 在 50mg/L 和 20mg/L 以下，否则内部滤料一旦严重污染，很难反冲洗干净，造成内部滤料的粉碎、板结或者流失。建议每半年对容器进行一次开罐检查，一是检查容器内壁和附件腐蚀情况，二是检查内部滤料是否需要补充或 存在污染[4-7]。

8）对于不具有反冲洗功能的容器或设备，建议每月进行一次排空，每季度进行一次开罐冲洗，每年进行一次全面内部检查，以保证污水水质的达标。

[1]袁镜清,侯永宾,韩丹丹,等.轮南油田污水处理系统问题分析及对策[J].天然气与石油,2011,29(5):72-76．

[2]刘刚,胡文胜.油气田污染物处理方法初探[J].天然气与石油,2000,18(2):47-50．

[3]罗剑,王梦春,张远德.联合站核桃壳过滤器的运行管理[J].油气田地面工程,2012,31(5):76．

[4]尹先清,刘云龙,王志永,等.双滤料过滤器在油田污水处理中的应用[J].油气田地面工程,2002,21(4):65-66．

[5]华伟.萨北油田污水处理过滤工艺的改进[J].油气田地面工程,2012,31(10):56-57．

[6]丁慧.胜利油田污水回注处理及资源化利用新技术研究[J].油气田环境保护,2012,22(4):37-40．

[7]杨俊武,钟培林,罗正波,等.彩南污水处理技术改进研究及应用[J].油气田环境保护,2010,20(10):60-62．

10.3969/j.issn.2095-1493.2013.010.017

2013-06-24）

王洪松，工程师，2006年毕业于中国石油大学 （华东）（石 油 工 程 专 业）， E-mail： wanghongsong-tlm@petrochina.com. cn，地址：新疆库尔勒塔里木油田公司塔中作业区联合站，841000。

塔 里 木 油 田 公 司 资 助 项 目 （CJRQ-DD08807，XM2011-02，注-X10005）