中原采出水处理和回注小型化一体化研究

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/T5329-94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。