陳彥生(大慶油田責(zé)任有限公司第四采油廠)
由于三元復(fù)合驅(qū)采出水的特殊性,隨著三元復(fù)合驅(qū)開發(fā)的不斷深入,采出水中的成分日趨復(fù)雜,地層中的離子不斷被三元復(fù)合驅(qū)注入液中的NaOH溶解[1],回到地面后再不斷析出,影響了地面污水站的處理效果,需要系統(tǒng)分析,摸索影響水質(zhì)的因素[2],并提出解決措施。
某三元污水站位于某三元開發(fā)區(qū)塊東部,主要負(fù)責(zé)處理A 轉(zhuǎn)油放水站、B 轉(zhuǎn)油放水站及某聯(lián)合站脫水站處理后的三元復(fù)合驅(qū)采出水。
某三元污水站投產(chǎn)于2013 年12 月,設(shè)計規(guī)模2.2×104m3/d,實際處理負(fù)荷1.4×104m3/d,負(fù)荷率63.6%,采用“連續(xù)流氣浮/序批沉降”與“石英砂磁鐵礦+海綠石磁鐵礦兩級過濾”處理工藝[3]。
從不同階段含劑及外輸水質(zhì)情況看,某三元污水站在低含劑期水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo),受驅(qū)油劑含量上升的影響,高含劑期外輸水質(zhì)逐漸變差[4],無法達(dá)標(biāo),由于污水站上游兩個區(qū)塊采出液配伍性向好,2018 年四季度以來,水質(zhì)趨于好轉(zhuǎn)。
根據(jù)圖1 可知,受采出液中泡沫較多、表活劑濃度升高,以及開展維護(hù)措施造成液量波動等因素影響,A 轉(zhuǎn)油放水站、B 轉(zhuǎn)油放水站分離采出水含油量不定期超標(biāo),兩站來水混合后進(jìn)入下游三元污水站,造成某三元污水站沉降罐進(jìn)水含油量過高,影響處理效果。其中,在轉(zhuǎn)油放水站三相分離器進(jìn)口中投加消泡劑,加藥濃度為36 mg/L,轉(zhuǎn)油放水站輸往三元污水站的污水中含油量可下降63.7%。表活劑濃度由50 mg/L 上升至110 mg/L 時,污水中含油上升48.6%。前端開展清淤除垢等措施時,污水中含油上升40.6%,可見以上措施是影響來水水質(zhì)的主要影響因素。
圖1 某三元污水站總來水上游來水水質(zhì)關(guān)系曲線
圖2 某三元污水站采出水離子濃度變化曲線
隨著三元開發(fā)的不斷深入,三元注劑中的NaOH 對地層中巖層的剝蝕作用,使巖層中的Ca、Mg、Si 等進(jìn)入水中,到地面之后,受壓力、溫度、pH 等因素變化影響,離子從水中析出[5],某三元污水站采出水離子濃度變化曲線見圖2。
從表1 中不同階段的各節(jié)點(diǎn)總硅含量看,一直處于上升狀態(tài),造成水中硅酸過飽和。
表1 某三元污水站總硅含量
離子析出后,附著在過濾罐篩管表面上,造成篩管結(jié)垢。
通過電子顯微鏡進(jìn)行微觀組分分析,明確篩管附著物成分,從表2 中過濾罐篩管附著物成分分析結(jié)果可以看出,其中SiO2含量為37.37%,說明是硅酸析出是造成篩管結(jié)垢的主要原因,Ca、Mg 垢的比例也達(dá)到了24%,說明離子析出再附著造成了篩管結(jié)垢[6]。
表2 某三元污水站篩管附著物成分分析
表3 某三元污水站上游轉(zhuǎn)油放水站情況
篩管結(jié)垢后會影響過濾能力,造成反沖洗效果下降,影響濾料再生效果。
由表3 可以看出,由于上游A 轉(zhuǎn)油放水站和B轉(zhuǎn)油放水站分別處于某三元區(qū)塊的I 塊和II 塊,開發(fā)階段不同,含劑情況不同,因此兩站污水性質(zhì)有差異。
兩站來水混摻后進(jìn)入某三元污水站,造成某三元污水站在沉降和過濾工藝中,由于污水配伍性差,持續(xù)析出碳酸鹽、硅酸和非晶質(zhì)二氧化硅等新生礦物微粒,造成沉降效果差、濾料板結(jié)和篩管堵塞[7]。由表4 可知,從A、B 轉(zhuǎn)油放水站混摻后懸浮物變化情況看,實際值高于理論計算值。
表4 A、B 轉(zhuǎn)油放水站混摻后懸浮物變化情況
由圖3 可知,從不同階段A、B 轉(zhuǎn)油放水站混摻后污水恒溫靜沉懸浮物變化曲線可以看出,靜沉后懸浮物不降反生,說明由于配伍性不好,生成了新的懸浮物,影響了處理效果[8]。
圖3 不同階段A、B 轉(zhuǎn)放污水混摻后靜沉懸浮物變化曲線
由圖4 可以看出,2018 年8 月以來,II 塊進(jìn)入三元主段塞開發(fā),I 塊后續(xù)聚合物驅(qū),II 塊污水過飽和度明顯高于I 塊,但I(xiàn) 塊、II 塊均處于見劑階段,兩種水質(zhì)配伍性向好,混摻后水質(zhì)變好。
圖4 A、B 轉(zhuǎn)放污水混摻后靜沉懸浮物變化曲線
模擬現(xiàn)場情況,對總來水、一沉出水進(jìn)行靜態(tài)沉降;90%原水摻入10%的油,輕微擾動,沉降24 h,化驗不同沉降時間的水質(zhì),由圖5 可以看出,發(fā)現(xiàn)水中含油量明顯升高,說明污水在動態(tài)沉降中具有乳化能力。
針對來水水質(zhì)變化影響因素,在表活劑濃度超過20 mg/L 時,在三元污水站上游轉(zhuǎn)油放水站三相分離器進(jìn)口適時投加消泡劑,保證三元轉(zhuǎn)油放水站外輸水質(zhì),同時在上游進(jìn)行維護(hù)措施時及時調(diào)整藥劑配方及投加量改善處理效果。
針對過濾罐篩管結(jié)垢問題,需要通過藥劑對垢質(zhì)進(jìn)行清洗,初步現(xiàn)場試驗表明,采用清洗劑進(jìn)行熱洗,可有效改善篩管結(jié)垢狀況。對藥劑清洗后的過濾罐進(jìn)行跟蹤,跟蹤2 個月的反沖洗參數(shù)變化情況,由圖6 變化曲線可以看出,清洗后過濾罐最大反沖洗排量一直維持在550 m3/h 以上,最高點(diǎn)的反沖洗壓差低于0.110 MPa,運(yùn)行效果良好,未出現(xiàn)憋壓情況,說明清洗效果良好,過濾罐內(nèi)的垢質(zhì)被清洗干凈。
對未結(jié)垢或清洗后的過濾罐,應(yīng)采用防垢篩管或量子環(huán)防垢技術(shù)等,延長篩管結(jié)垢周期,降低清洗成本[10]。
針對三元污水站來水配伍性較差,水中硅酸飽和度高的問題,在上游三元轉(zhuǎn)油放水站摻水中投加NaOH 溶液抑制硅酸過飽和,并投加WS1003 水質(zhì)穩(wěn)定劑控制因投加堿劑造成的堿土金屬碳酸鹽過飽和量增大問題。同時,當(dāng)上游轉(zhuǎn)油放水站外輸水中新生懸浮固體含量連續(xù)3 天低于10 mg/L 時,在某三元污水站反沖洗水中沖擊式投加WS1004 水質(zhì)穩(wěn)定劑,形成協(xié)同作用[9]。通過加藥能夠提高上游A、B 轉(zhuǎn)油放水站外輸水中的懸浮固體溶解程度,從而使兩種水混摻后新生懸浮物含量降低,改善了配伍性。
圖5 某三元污水乳化試驗含油變化曲線
圖6 清洗后過濾罐壓力及反沖洗排量跟蹤曲線
針對三元污水乳化成度高,油水分離難的問題,在三元污水站沉降罐開展破乳劑投加試驗,利用三元污水沉降時間較長,一般超過30 h 的有利條件,使油水充分分離,降低過濾段處理難度,提高沉降效果。
通過對某三元開發(fā)區(qū)塊三元處理效果影響因素進(jìn)行分析,得到如下結(jié)論:
1)某三元區(qū)塊三元污水處理效果主要受以下幾點(diǎn)影響,一是受上游轉(zhuǎn)油放水站來水水質(zhì)波動影響,在上游轉(zhuǎn)油放水站集輸管道清洗時由于管道內(nèi)殘留的附著物進(jìn)入系統(tǒng),會影響放水水質(zhì)。二是受采出水中離子濃度變化,隨著聚合物、表面活性劑等驅(qū)油劑濃度上升,采出水中的鈣、鎂、硅等離子濃度隨之上升,影響污水處理效果,三是受采出水配伍性影響,由于上游的兩個區(qū)塊注劑時間不同,一個區(qū)塊三元受效時,另一個區(qū)塊還處于水驅(qū)階段,采出水性質(zhì)不同,配伍性差影響處理效果。
2)需根據(jù)影響因素,針對性地采取化學(xué)法改善三元采出水處理效果、三元采出水過濾罐在線清洗等措施,改善處理效果。
3)在加強(qiáng)過濾罐篩管清垢的同時,研究篩管防垢技術(shù),同時采取措施改善污水飽和度高的問題,延長過濾罐結(jié)垢周期。