中原采出水处理和回注小型化一体化研究论文_许世芹, 任重海, 任腾

许世芹 任重海 任腾

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:针对中原目前采出污水处理、注水站规模大、相对集中,不利于解决小区块采出水处理和回注现实,文章通过应用相似原理、探究不同流程小型化、一体化及合理配置撬流程和改进技术参数,研究出将除油、沉降、过滤、反洗、回注小型一体化撬。不仅可解决小区块滚动开发的难题,而且使采出水处理及注水向小型、集成、模块化迈出重要一步,在国内处于领先地位。小区块使用该撬,可使原油脱出水就地处理,就地回注。

关键词:小区块;相似;一体化;小型化

一、背景及现状

中国上世纪60年代在大庆建成国内第一座采出液处理回注站,揭开污水处理研究序幕。开放后,采出水处理技术快速发展,大庆、胜利、中原等油田均钻研出特色处理技术,大致可分为:浮选式、压力式和重力式。国际上,北美和西欧引领该技术,以压力式和浮选式为主;部分中东国家处理工艺以重力式为主,技术、效率及水质标准与北美、西欧不可同日而语。但都尚未报道小型化、一体化的撬装设备开发研究成果。

上世纪90年代,中原在学习和引进发达国家先进技术基础上,研发出系列适应油区高浊度、高矿化度、高含油、水性复杂多样等有自己鲜明特色的处理技术和设备,实现了采出水处理自动化控制,处理后水质稳定达标,在同行业处于领先。

随着时代发展,新技术、新设备必将不断涌现,智能化、模块化、集成化是国内外油田采出水处理技术发展的必然模式。

二、研究方向

结合油田实际及国际发展形势,公司在充分剖析油田各部门、各采油厂存在的问题基础上,充分发挥集体智慧,梳理和研究出处理及回注小型、一体化系列撬将是主导方向。该撬将除油、沉降、过滤、反洗、回注集于一体,工艺合理,结构紧凑、占地省,动力消耗和管理难度低于已建设施和系统,是一项快捷、高效、经济、实用的处理方式。不仅可解决部分小区块滚动开发面临的难题,而且可使中原采出水处理及注水技术向小型化、集成化、模块化迈出重要一步,在国内处于领先地位。在对配伍性评价研究的基础上,在部分边缘小区块配套使用该撬,可使原油脱出水就地处理,就地回注。

三、研究思路

1、相似原理在小型化装置的应用;

2、不同流程小型化、一体化装置工艺研究;

3、合理配置、优化撬装流程、改进技术参数;

四、研究内容

1、应用相似原理研发小型化装置

中原现有污水处理站处理量≥5000m3/d,而区块内油井、注水井处理量约每天一百方,差别较大。若想将成熟的出水处理及回注技术由大型化到小型化、撬装化,需运用相似原理,建模、研究,进行室内净化检测试验,初步确定装置正常运行所需边界条件。

2、小型化、一体化装置工艺流程优化研究

中原采出水为Cacl2水型、矿化度高(7~33万mg/L)、含油量高、处理难度较大。与此同时,一体化工艺平面布置基本原则:主要处理装置及提升泵、加药装置、净化水箱在撬底座上按流程走向布置,节省占地,减小撬装体积。现结合采出水特点、注入层物性、自然环境及布置原则,对处理及回注流程小型化、一体化展开研究。

①重力式:技术较成熟,耐水质水量波动较强。原水含油≤1000mg/l、SS≤100mg/l时,经斜板除油器后去除浮油≥90%、SS≥30%。出水进沉降分离器,经斜板分离,继续去除水中剩余30%左右分散油和浮油和90%以上SS。过滤可除去剩余少量浮油、分散油和SS。

优点:运行平稳,除SS及油效果好,出水≥部颁 B2级指标。

缺点:占地较大,停留时间长,密闭效果差,散发异味。

②压力式:压力原水在密闭容器中沉降分离,缩短约30%沉降时间。原水含油≤1000mg/l、SS≤100mg/l,经斜板除油器后去除浮油≥95%、SS≥40%。沉降分离器除SS效率达95%,除油达45%。出水经过滤罐,进一步除去剩余油和SS,出水满足回注标准,经注水泵加压回注。

优点:效率较高,占地省,适于撬装,可设计成全密闭流程;

缺点:抗冲击能力较弱,水质和水量波动适应性较差。

③浮选式:原水含油≤1000mg/l、SS≤100mg/l时,原水经斜板除油器步沉降分离,可去除浮油≥90%、SS≥30%。继而进入气浮装置,除去95%≥分散油、≥35%乳化油和约1/3难沉降分离的SS。剩余杂质在过滤中除去。

优点:特别适于分散油和乳化油含量较高的含油污水,技术成熟,效率高,细过滤可保证处理后出水达≥B2 级标准。

缺点:流程复杂,动力设备多,耗能大。

3、水质指标及目标

①原水水质指标:含油量:≤500mg/l、油水密度差:≥0.15g/cm3、SS≤50mg/l

②各工序分段控制指标:斜扳除油器:﹥60μm油珠去除率85~90%、SS去除率45~50%;沉降分离器:SS去除率≥80%、﹥50μm油珠去除率40~45%;双滤料过滤器:SS去除率≥90%、分散油去除率﹥90%。

③处理后水达部颁SY/T 5329-94碎屑岩油藏注水水质推荐指标B2级:SS含量≤4mg/l、SS粒径中值≤2.5μm、含油量≤10mg/l、平均腐蚀率<0.076mm/a。

④撬装装置工艺先进、配置合理,污水在装置内停留控制在4h内;

⑤处理成本控制在2.2元/ m3内;

⑥撬装装置注水压力、流量满足要求,注水泵效≥80 %。

五、效果

1、处理及回注撬比同规模处理站少占地50%左右,效率提高30%左右,撬体积小而轻,便于随井或处理站搬迁,重复利用率高;

2、与同规模处理注水站比,节约投资约2/5,施工周期缩短约一半;

3、撬便于保温、搬迁、维护和管理,适应边缘油区特殊自然环境;

4、该撬可厂内预制,提高质量和精度,延长运行寿命;

5、模块化、集成化程度高,科技含量高,预计年创效可达500万元以上。

论文作者:许世芹, 任重海, 任腾

论文发表刊物:《防护工程》2018年第12期

论文发表时间:2018/10/23

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