1中石化中原石油工程设计有限公司 2濮阳中油工程管理有限公司
摘要：针对中原油田油气井采出水综合含水率上升及污水量达到一定规模，但目前现有污水处理站少，不能满足生产需要，须进行污水处理站总体建设及回注流程设计这一难题。文章通过对“重力式”和“压力式”工艺方案的深入分析、研究，优选压力式，将污水处理达标回注；既有效保护生态环境，又充分利用水资源，补充油藏地层压力亏空，为油田可持续发展打下坚实基础。
关键词：重力式；压力化；含水率；处理；
一、设计基础数据
1、地层水性质：中原油田地层水水型为CaCL2，PH值介于6~7，水中主要阳离子为：钠、镁、钾、钙；主要阴离子：CL-、HCO3-、SO42-。CL-及钙离子含量高，总硬度：1，000~9，800mg/L，总矿化度：56，000~19，000mg/L。
2、原油特性：密度约0.824g/cm3，粘度3.29~5.08mPa•s，平均含水率约：4.55%，含硫：0.087%，含盐量：501.6g/l，凝固点：28.3°C。
二、设计原则及规模
1、设计原则
①污水工艺处理后的回注控制指标以《碎屑岩油藏注水水质推荐指标》SY/T 5329-94的A2级指标为准，确保回注水质；
② 工艺流程的技术核心是除油、沉降和过滤，通过采用新技术和新设备，提高系统运行效率，注重操作简单化；
③完善加药装置系统；
④设计处理流程要科学先进、经济合理、维管方便、自动化水平高。
2、设计规模：根据油田目前产出液含水率数据，并结合综合含水率上升趋势和地面工程5~8年建设适应期，综合含水率按20%~50%考虑，加上间歇洗井水及其他用水约120m3/d；经充分研讨，处理规模：200m3/d。
处理站考虑满足规模达300m3/d运行负荷时，净化水质指标满足SY/T 5329-94标准的B1级要求。
三、工艺设计方案
3.1方案一：重力式工艺
3.1.1工艺流程：进站原水经计量、加药，进入接收罐收油，经初沉分离；溢流并加药进入混凝斜板沉降罐，然后经过沉降分离，再流入缓冲罐，而后经加压进双滤料过滤罐过滤；进而进入改性纤维球过滤器深度过滤，滤后水最终流入净化水罐。净化水部分作反冲洗水，其余经注水站升压回注地层。按此流程处理水可达特低渗透油藏注水指标（下表）。
3.1.2主要设施及参数：
① 接收罐：接收产出原水、洗井水、站内回收水等，布水系统采用下向布水，除油为主，除悬浮物为辅。根据Stokes原理，利用油水密度差使油水分离，容器上部收油，下部的周向集水挡板收水后，再溢流进入斜板沉降罐。主要参数：
Q=200m3/d、ΔT =5h、S油进=500~800mg/l、S油出=100~150mg/l、η油=75~80%。
② 斜板沉降罐：接收罐来水加药混合后进沉降罐中反应器，逆向布水，混凝反应。除悬浮物为主，除油为辅。水经斜板组分离后使大部分悬浮物充分沉降分离，污水由罐体中上部周向集水档板汇集，污泥由罐下部排污系统排出。
Q=200m3/d、ΔT =4h、S油进=500~800mg/l、S油出=100~150mg/l、η固=85%。
③ 一级过滤：上部莲蓬头布水，下部中阻力筛管配水，多层滤料过滤，大排量反洗，除油为辅，除SS为主，精度和效率较高。Q=10m3/h•台、PN=0.4MPa、v=15m/h、q反=15l/s•m2、ΔT=12~18h、t反=8~10min、η固=80~85%、η油=70~75%
④ 二级过滤：改性纤维球过滤器，搅拌反洗，除油及悬浮物为主，处理精度和效率较高。Q=10m3/h•台、PN=0.4MPa、η固=85~85%、η油=80~90%。
3.2方案二：压力式工艺
3.2.1工艺流程：原水自动计量，根据水量检测结果，联动加药泵自动加药。污水进接收罐收油，初沉分离，进聚结分离器除油，沉降分离；出水加药进压力混凝沉降罐，反应后逆流沉降分离。出水进缓冲罐，加压进双滤料过滤罐过滤，再进改性纤维球过滤器深度过滤，滤后水进净化罐。净化水部分作反冲洗水，其余进注水站经注水泵回注。按此工艺净化水应达到特低渗透油藏注水指标（同方案一注水指标表）。
3.1.2主要设施及参数：
① 接收罐与方案一原理相同。
② 聚结分离器：采用卧式压力聚结斜板除油装置除油，原水进装置首端，通过多喇叭口布水，水横向流经三组斜交错聚结板，油珠聚结，悬浮物颗粒增大，然后横向上移，自斜板组上部均布，经斜板分离，油珠上浮集聚，固体悬浮物下沉集聚排除，净化水由斜板下方横向流入集水腔。Q=200m3/d；PN=0.4MPa；ΔT =0.5~1h；S油进=100~150mg/l；S油出=30~50mg/l；η油=65~70%
③ 卧式压力式混凝沉降罐：首段为组合式混凝反应，外侧环空为漩流反应，内侧锥形空间为涡流反应；中段为整流过渡和配液区，中后段为逆流斜板沉降分离区，后段为集水出流部分。设备中、中后段上部为浮渣、污油收除内件，中部为配水分离内件，下部为污泥集聚和排除内件。Q=200m3/d；PN=0.4MPa；ΔT =0.5~1h；S固进=100~150mg/l；S固出=20~50mg/l；η固=80%
④ 一级过滤：双滤料过滤器与方案一原理同。
⑤ 二级过滤：改性纤维球过滤器同方案一。
四、结论
1、方案一重力式流程，处理效率较高，动力设备少，主设备选用新型高效节能产品，节能降耗，运行费低。方案二压力式流程，短流程高效处理设备，处理精度高，技术含量高，节能明显，一次性投资稍高，但可回收部分污油，经济效益更好。两方案综合比较，优选方案二。
2、污水处理最终目标是回注，达到环保部门要求的“零”排放，利于保护环境。既实现污水净化回注利用，又节约水资源，减少取清水费及脱氧等处理费。由于处理水是活性水，回注地层比清水与地层原液配伍性好，驱油效果更理想。
论文作者:许世芹1, 任重海1, 任腾2
论文发表刊物:《基层建设》2018年第21期
论文发表时间:2018/8/21
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