轮南油田污水处理及注水系统工艺研究

摘要：轮南油田含油污水具有“四高一低”的特点，即矿化度高、Cl-离子含量高、CO2含量高、∑Fe含量高和pH值低等特点，处理难度大。轮南油田“采用聚结沉降+重核～催化～强化絮凝+两级过滤工艺处理技术”对油田采出水进行处理后，水质达标回注油田，取得了显著的经济效益和社会效益。

关键词：油田采出水注水 聚结沉降 强化絮凝 二级过滤

中图分类号：A715文献标识码： A

一概 述

轮南油田位于新疆维吾尔自治区轮台县轮南镇境内，隶属于塔里木油田公司。轮南油田污水主要来自轮一联合站(简称轮一联)原油脱水站和原油稳定系统。轮一联已建污水处理及注水站（老站）的设计规模为5800m3/d。目前污水量约为6600m3/d，其中脱水站来水6000m3/d，原油稳定系统的洗盐污水约600m3/d。污水处理后，用于生产注水约3000m3/d，无效回灌约2000m3/d，其他外排至站外污水池，污水池总容积约24×104m3。随着油田综合含水率的增长，污水产量逐年递增，老站已不能满足污水增长的要求，为合理利用水资源，减轻对环境的污染，降低生产运行成本，将处理后的污水回用。在轮一联已建污水处理及注水站旁新建6000m3/d污水处理和注水站，处理后的净化水用于油田回注。

二采出水水质分析

轮南油田含油污水具有“四高一低”的特点，即矿化度高、Cl-离子含量高、CO2含量高、∑Fe含量高和pH值低，轮南油田污水水质分析见表1。

表1轮一联合站污水水质分析表(2005年6月)

三注水水质要求及注水设计参数

（一）轮南油田有效注水、无效注水的水质标准详见表2。

表2 轮南油田注水水质要求

表中所列为主要控制指标，其辅助指标中的总铁、二氧化碳等在密闭水处理系统中可不加控制。流程密闭时不含溶解氧，否则溶解氧要处理至含量为0。

(二)注水设计参数

1、注水能力：6000 m3/d；

2、注水半径：10km；

3、注水站泵压：18MPa；

4、注水井井口压力：16MPa。

四采出水处理及注水工艺选择

针对轮南油田含油污水水质特点，新建站污水处理采用聚结沉降+重核～催化～强化絮凝+两级过滤工艺，处理后的净化水达到了《轮南油田注水水质要求》，回注油田。注水采用高压离心注水泵。

（一）除油、除悬浮物工艺

1、油水分离，采用聚结除油调节罐：脱水站来水先进罐后进行油、水、砂的自然分离，初步去除游离油及比重较多的固体颗粒(砂粒)，该罐还起到缓冲调节水量作用。设备的技术关键点有三个：一是设计足够的水力停留时间和有效的缓冲容积；二是在进罐配水喇叭口安装聚结器，使分散油聚结成浮油利于上浮；三是有效排泥，在罐底安装射流负压排泥器，工作原理采用的液体射流形成负压原理，利用提升泵输入助排液，由射流器将污泥吸排出水罐，排泥操作为定期手动排泥。此外，该罐利用污油层(0.3～0.8m厚)进行隔氧密闭，不再另设隔氧装置。

2、去除悬浮物，采用卧式反应沉降罐：罐体分为反应室和沉降段，反应室通过精确投加助沉剂、净水剂、催化剂、助凝剂4种净水剂，利用重核－催化－强化絮凝技术除去悬浮物。

（二）过滤工艺

采用两级压力过滤工艺，一级为核桃壳过滤器，二级为悬挂式双亲可逆纤维过滤器。

（三）水质稳定处理工艺

为保证水质稳定，除除油、除悬浮物及过滤三段水质净化处理外，还需进行水质稳定处理。即对处理系统采用隔氧措施与投加水质稳定剂的办法来减缓腐蚀，防止结垢、抑制细菌繁殖。投加的水质稳定剂包括缓蚀剂、阻垢剂、杀菌剂。

（四）注水工艺

处理后的净化水进注水罐，在进泵总管正压进入离心泵升压，升压后的高压水经分线计量后输至各配水间。注水罐兼作污水处理反冲洗水罐，注水的储水时间为5小时，注水罐采用柴油密闭。

五 工艺流程

1、主流程

工艺流程简图如下：

脱水站来水2×3000m3聚结除油调节罐污水提升泵卧式反应沉降罐一级核桃壳过滤器二级双亲可逆纤维过滤器2×1000m3注水罐注水泵计量注水管线计量站配水间

2、辅助流程

1）污水回收系统

过滤反冲洗水回水收罐回收水泵聚结除油调节罐。

2）污泥处理排放系统

聚结除油调节罐、回水收罐的污泥负压排泥器排泥站外污水池；

卧式反应沉降罐自压排泥站外污水池；

轮一联站外已建污水池主要用作污泥排放、溢流放空、事故超越污水池。

3）污油回收系统：

聚结除油调节罐污油通过污油泵回收到原油处理系统。卧式反应沉降罐的污油自压至聚结除油调节罐收油装置与聚结除油调节罐污油一起回收。

4）药剂投加系统

在聚结除油调节罐进口投加缓蚀剂、阻垢剂、杀菌剂，利用管路和罐内聚结除油器进行混合；在污水提升泵进口投加助沉剂，利用提升泵混合；在污水提升泵出口投加催化剂，利用管道混合器进行混合反应；在卧式反应沉降罐前段反应室精确投加净水剂、助凝剂，利用微涡旋絮凝原理进行混合反应。

为了保证卧式反应沉降罐的加药精度，采用流量闭环加药控制。水质稳定剂的投加根据来水流量进行调节控制；水质净化剂根据污水提升泵的出水量和各卧式反应沉降罐的进水量进行调节控制。

六 主要工艺设备及构筑物选型

（一）3000m3聚结除油调节罐(2座)

钢制拱顶罐：直径18.9m，高度11.2m

罐内进水口梅花状喇叭口上设小型聚结除油器，每座罐24个。

罐底设负压排泥器，每座罐设15个，每个进水量11m3/h，排出量30m3/h。

聚结除油调节罐的处理指标为：

进水含油≤1000mg/l 出水含油≤100mg/l；

进水悬浮物≤300mg/l出水悬浮物≤150mg/l。

（二）污水提升泵（2台）

流量：Q= 240～460m3/h；扬程：H=55～45m；防爆电机功率：N=90kW。1用1备。

（三）卧式反应沉降罐(2座)

单台处理量120m3/h；直径3.4m；长度13.5m；工作压力0.6MPa；阻力损失0.03～0.05MPa。

处理指标：进水含油≤150mg/l，出水含油≤10mg/l；

进水SS≤150mg/l，出水SS≤20mg/l。

（四）全自动核桃壳过滤器（1套，自带反洗泵）

滤罐个数4个(并联，自动控制)，直径2.8m。

处理量360m3/h；设计滤速20m/h；

反冲洗强度0.5m3/min・m2，反冲洗时间20min；

设计压力0.6MPa，阻力损失≤0.1MPa。

处理指标：进水含油≤50mg/l出水含油≤20mg/l

进水悬浮物≤50mg/l 出水悬浮物≤15mg/l

（五）全自动悬挂式双亲可逆纤维过滤器（1套，自带反洗泵）

滤罐个数3个(并联，自动控制)，直径3.0m。

处理量320m3/h，设计滤速 20m/h；

反冲洗强度0.8m3/min・m2，反冲洗时间20min；

设计压力0.6MPa，阻力损失≤0.15MPa；

处理指标：进水含油≤20mg/l；出水含油≤10mg/l

进水悬浮物≤20mg/l；出水悬浮物≤3mg/l；粒径中值≤2.0µm。

（六）污水回收泵(2台)

采用耐腐蚀卧式离心泵，1用1备，流量Q=60～120m3/h；扬程H=52～49m；电机功率N=30kW。

（七）污油回收泵(2台)

采用耐腐蚀双螺杆泵，1用1备，流量Q=50m3/h；扬程H=100m；防爆电机功率N=37kW。

（八）1000m3回收水罐（1座）

采用玻璃钢拱顶罐：直径11.0m，高度11.57m，成套设备。

罐底设负压排泥器，共8个，每个进水量11m3/h，排出量30 m3/h。

(九) 加药装置（7套）

1、杀菌剂、阻垢剂、缓蚀剂、催化剂4种药剂每个撬体上包括：

溶药罐(1.0m3)1座；隔膜式计量泵2台(1用1备)；

2、助沉剂每个撬体上包括：

溶药罐(1.0m3)1座；隔膜式计量泵2台(1用1备)；

3、净水剂、助凝剂2种药剂每个撬体上包括：

溶药罐(2.0m3)2座；隔膜式计量泵4台(3用1备)；

(十) 1000m3注水罐（2座）

采用玻璃钢拱顶罐：直径11.0m，高度11.57m，成套设备。

(十一) 注水泵(3台)

采用多级高压离心泵，2用1备，流量Q=120m3/h；扬程；H=1800m；电机功率N=1250kW；U＝10kV。

七 处理效果

工程投产后，处理前后主要各项指标详见下表3。

处理前后主要各项指标表(单位mg/l)表3

八 效益分析及结论

工程总投资6092万元，设计生产能力6000m3/d，年最大处理污水量达219×104m3，工程实施后，年均节约清水182.5×104m3，节约清水费为456万元。

本项目属于环境治理的项目，是一项资源的再利用项目，将改善本地区的自然环境，加强资源再利用，降低成本，促进油田经济发展，其环保效益和社会效益是极其明显和深远的。

参考文献

（1）《油田采出水处理设计规范》GB50428-2007；

(2)《油田注水工程设计规范》GB50391-2006；

(3)《除油罐设计规范》SY/T0083-94；

（4）冯永训，彭忠勋，何桂华等《油田采出水处理设计手册》中国石化出版社2005.9 P87~89

作者简介

亓颖栋，2000年7 月毕业于新疆农业大学水利与水电建筑工程专业，2000年9月至今在新疆石油勘察设计研究院工作，给排水工程师。