油田污水回注

油田污水回注（精选6篇）

油田污水回注 篇1

1 改造工程概况

1.1 改造工程

某油田A联合站含油污水处理和回注地层改造工程。

某油田A联合站污水由甲、乙注水站输至注水井回注地层, 随着油藏开发方案的调整, 注水站停运。目前污水处理后少部分回注地层, 大部分外排。外排污水超标, 污染周围环境。

为满足生产和环保要求, 决定改造A联合站污水处理站, 恢复甲、乙注水站及部分注水井, 利用边部、底部井实现污水全部回注。

工程主要包括改造A污水处理站, 甲、乙注水站, 及相应的配套工程。改扩建工程完成后, 注水能力可以满足生产要求。

1.2 工程主要内容

2座1 000 m3一次除油罐大修;2座1 500 m3污水储罐大修;1座100 m3污油储罐大修;更换站内污水管线为玻璃钢管线;新建污水池1座;新增高压柱塞泵、稳压罐、配水阀组、污水罐等;拆除站内2座一次除油罐、2座二次除油罐、8座砂滤罐及原干化场、污水池;新建站外高压玻璃钢管线;新建站外低压调水线。

该工程穿越县乡级公路1次。

2 与工程有关的原有污染情况

1) 油区来的含油污水经A联合站污水处理站处理后主要含石油类、悬浮物、COD、菌类及少量表面活性剂, 这些污水本应回注地下, 但由于设备老化, 油藏开采受影响等原因, 在未达到《污水综合排放标准》 (GB 8978-1996) [1]二级标准的情况下全部外排至D河。

2) 污水处理站清罐等工艺生产过程中产生含油污泥, 成分主要为油、水、酸不溶物 (如粘土、石类等) 及其他有害物质。

目前这些污染物没有进行无害化处理, 在干化场堆放。

3 周边环境状况

该工程为改造项目, A联合站污水站及甲、乙两个注水站均在原站场内改造。各站场周围300 m内无敏感目标。管道沿线两侧300 m范围内无自然保护区、风景名胜区、重要文物保护区、城市规划的饮用水源地及学校、医院等环境敏感点[3,4,5]。

3.1 生态环境现状

A联合站污水站及甲、乙注水站周围、管道沿线所经地区的植被均为人工栽培植被, 主要有小麦、玉米、棉花等农作物及果木等。总体上建设项目所在区域以人工生态环境为主, 生态环境良好。

3.2 水环境现状

该项目周围的河流有D河, 河流功能为排沥, 地表水为Ⅴ类。

3.3 空气、声环境现状

A联合污水处理站、甲、乙注水站周围及新敷设管线两侧主要为村庄、农田, 还有果园。附近无工业大气污染源及工业噪声源, 空气质量现状、声环境质量现状良好。

4 主要污染物产生情况

工程投产运行后, 在正常工况下, 对环境的污染主要来自污水处理、增压外输以及回注等工艺过程, 产生的污染物主要为无组织挥发的烃类气体以及各种机泵产生的噪声污染[3,4,5]。

此外, 当站场的污水罐、污油罐等检修、排污时, 还将产生油泥。

4.1 大气污染物

A联合站污水处理站和注水站在正常运行状态下, 有少量烃类无组织挥发。

4.2 水污染物

A联合站污水处理站和注水站在正常运行状态下, 生产污水全部回注地下, 不产生地表水污染。主要污染为生活污水, COD浓度为300~500mg/L左右, 排放浓度≤150 mg/L。

4.3 固体废物

除油罐、污油罐、污水罐 (检修期间) 产生含油污泥, 统一回收, 资源化处理。

4.4 噪声

噪声主要来自各种机泵。设备噪声值80~105 d B (A) , 根据类比调查的结果, 站界最大噪声昼间为51 d B (A) , 夜间为42 d B (A) , 均不超过《工业企业厂界环境噪声排放标准》 (GB12348—2008) [6]中的2类标准。

工程正常运行期间, 各类污染物排放量均很小。

5 环境影响分析[7]

5.1 施工期环境影响

5.1.1 大气环境影响分析

工程施工期间对大气的影响很小, 主要来自于站场的改造活动及管道的敷设。仅施工过程中产生的扬尘及施工机械、车辆排放的废气会对大气环境产生短期、轻微的影响。施工扬尘主要来自:土方的开挖、堆放、回填, 施工建筑材料的装卸、运输、堆放和混凝土拌和等以及施工车辆运输产生的扬尘。施工废气主要来自运输车辆尾气。这些影响可通过采用防尘隔声板护围、施工现场洒水, 及时清理、平整场地而减缓。

各站站场距离村庄较远, 对居民的影响较小。施工期管线开挖造成的大气影响将是短期的、暂时的, 随着施工结束而消失, 对居民影响不大。

5.1.2 水环境影响分析

施工期间作业人员将产生少量生活污水。但排放量少, 影响将是短期的, 随施工结束而消失。

管道不穿越河流, 管沟开挖对河流水体和地下水基本无影响。

生活污水、管道试压产生的废水等, 将对环境产生暂时影响, 施工完成后将在短时间内消失。

5.1.3 噪声环境影响分析

各站站场改造及管线施工过程中, 对声环境的影响主要是由施工机械、车辆造成的。由于站场距离周围村庄较远, 站场施工不会造成扰民;至于管线, 由于施工期短, 且所经地区大部分距离村庄较远, 只要能做到避免夜间施工, 对环境的影响是可以接受的。

5.1.4 生态影响分析

管道施工带宽12 m, 管沟开挖宽度根据施工方法和土壤性质不同, 一般为1~2 m。施工时在管道施工带内施工机械、车辆、人员践踏等活动将直接造成地表植物的破坏和土体扰动, 尤其是在开挖管沟时, 植被破坏严重, 开挖管沟造成的土体扰动将使土壤的结构、组成及理化特性等发生变化, 进而影响土壤的侵蚀状况及植被、农作物的生长等。

5.1.5 固体废物影响分析

改造工程中站场原罐体清理出的含油污泥, 属于“HW08—废矿物油”, 应按照“减量化、资源化、无害化”原则处置, 工程产生的含油污泥由专人统一回收, 委托有资质的单位处理。

5.2 营运期环境影响

A联合站污水处理站和各注水站正常运行期间, 生产污水全部回注, 对环境影响较小。A联合站污水处理站和注水站生活污水通过A联合站污水站排水系统, 经化粪池最终排至矿区污水处理系统。处理后达到《污水综合排放标准》 (GB8978-1996) (1999年局部修订) 二级标准外排, 不会产生较大的环境影响。

A联合站污水处理站和注水站正常运行期间产生少量无组织挥发的烃类气体, 对大气环境影响不大。噪声主要来自污水站和注水站的机泵设备, 约80~105 d B (A) 。通过采取设置泵房等措施后, 可以做到站界达标, 另外, 由于各站周围距离村庄较远, 不会出现扰民现象。

A联合站污水处理站检修期会产生少量含油污泥, 属于《国家危险废物名录》中“HW08—废矿物油”, 按照“减量化、资源化、无害化”原则, “由专人统一回收, 经过油泥分离、焚烧、残渣安全填埋等工艺进行处理或委托有资质的单位处理。”含油污泥由专人统一回收, 委托有资质的单位处理。

工程拟采取的防治措施及预期治理效果见表1。

6 生态保护措施

站场内的改造活动对生态环境基本无影响, 影响主要来自管道施工过程中管沟开挖等活动。为了减少对生态环境的影响, 采取措施如下:

1) 确定施工作业线路, 由专人负责, 施工中应加强施工管理, 严格控制和管理运输车辆及重型机械的运行范围, 尽可能减少对土壤和农田植被的破坏。应将有关环保内容作为合同条款纳入到合同中去, 以便监督。

加强施工队伍的职工环境保护教育, 规范施工人员行为, 严禁砍伐、破坏施工区以外的作物和树木。

2) 合理安排施工时间。合理安排施工进度, 尽量避开雨季及大风季节施工, 特别是开挖管沟和回填作业。施工中要做到随挖、随运、随铺、随压, 不留疏松地面。在农田段施工时, 要尽量避开农作物生长季节, 以减少农业生产损失。

3) 对于临时占地, 竣工后应按照国务院《土地复垦规定》, 进行土地复垦和植被重建工作。

4) 施工中严格遵守“分层开挖、分层堆放、分层回填”, 施工结束后, 做好现场清理、恢复工作, 包括田埂、农田水利设施等, 及时恢复植被。施工产生的工业垃圾应分类挖坑堆积, 划定适宜的堆料场所, 严禁施工材料乱堆乱放, 以减小植被的破坏范围。施工结束后回收或拉运至当地垃圾场进行处置。

5) 建议将开挖管沟产生的多余土方平撒, 归于农田、田埂修复或维护。

6) 对于施工过程中破坏的乔木, 要制定补偿措施, 损失多少补偿多少。

严格按照以上生态保护措施施工, 可降低施工对生态环境的破坏程度, 施工结束后, 生态环境能尽快恢复。

7 结论

该工程的实施, 可以实现A联合站污水处理站生产污水的全部回注, 避免了污水外排造成的环境污染, 因此, 该工程是一项“环保工程”。

该工程对环境的影响主要在施工期, 管沟开挖等活动中施工机械、车辆、人员的践踏等对土壤的扰动和植被的破坏。因工程地处农区, 主要表现为对农业生产的影响, 将造成施工带范围内一季农作物的损失或减产, 而因施工造成土壤肥力下降带来的影响将会持续一段时间。另外, 在施工过程中产生的扬尘、噪声会对沿线居民生活产生一定影响。但由于施工周期较短, 因而影响持续时间较短, 施工结束, 影响在短期内即可消除。

运行期对环境的影响主要集中在各站场。正常情况下, 站场产生少量无组织挥发的烃类气体, 对大气环境影响不大。废水主要为污水处理站产生的生产废水和少量的生活污水。生产废水处理后全部回注地下;生活污水经化粪池处理后排入矿区污水系统处理, 对环境不会造成大的影响。噪声源主要为站内的各种机泵, 源强为80~105 d B (A) 。少量固体废物 (含油污泥) 由专人统一回收后, 应委托有资质的单位处理。

通过采用低噪声设备, 并采取隔声、吸声、防震减噪等措施, 厂界噪声可达到《工业企业厂界环境噪声排放标准》 (GB 12348—2008) 中的2类标准要求, 且站场距周围村庄较远, 不会出现扰民现象。少量固体废物由专人统一回收进行无害化处理或委托有资质单位处理。

综上所述, 该工程在施工期和运行期, 只要认真落实各项生态保护措施和污染治理措施, 就可将工程对环境的影响降至最低程度。

摘要：以某油田联合站含油污水回注改造工程为例, 介绍了工程改造前的原有污染情况, 主要污染为少量烃类的无组织挥发、生活污水、含油污泥、噪声等。通过调查环境质量现状, 分别从工程施工期及运营期分析了在大气、水、噪声、固体废物、生态方面可能产生的环境影响, 通过采取相应的污染防治措施和生态保护措施:生产污水全部回注地下、生活污水达标处理、避免夜间施工、含油污泥统一回收并委托有资质的单位处理、噪声排放控制等, 工程对环境的影响控制在可接受的范围。

关键词：油田污水回注,环境影响,污染防治,生态保护

参考文献

[1]GB 8978-1996污水综合排放标准 (1999年局部修订) [S].

[2]国家危险废物名录.2008.

[3]环境保护部环境工程评估中心, 编.环境影响评价技术导则与标准[M], 北京:中国环境科学出版社, 2010.

[4]环境保护部环境工程评估中心, 编.环境影响评价技术方法[M], 北京:中国环境科学出版社, 2010.

[5]王俊英.环境影响评价制度的特点及在建设项目中的作用[J].油气田环境保护, 2008, 18 (4) :35-37.

[6]GB 12348-2008工业企业厂界环境噪声排放标准[S].

[7]李昌林, 熊运实, 耿宝, 等.油气长输管道工程环境影响评价特点浅析[J].油气田环境保护, 2012, 22 (1) :40-45.

油田污水回注 篇2

ClO2在污水处理及回注中的试验效果

油田污水系统中各种菌类、硫化物严重超标一直是影响油田开发效果的重要因素.近些年虽在过滤罐中投加杀菌剂、絮凝剂等来处理含油污水,初期见到一些效果,但经一段时间的运行,就会产生不同程度的抗药性,所以普通流程的`污水处理工艺难以满足油田污水处理要求.因此通过ClO2在污水系统中的试验研究,来寻找处理污水的新技术.

作 者：徐文杰 作者单位：大庆油田第三采油厂刊 名：油气田地面工程 ISTIC PKU英文刊名：OIL-GASFIELD SURFACE ENGINEERING年，卷(期)：200423(12)分类号：X7关键词：

塔中油田污水处理和回注工艺技术 篇3

1 塔中4油田

塔中联合站污水处理系统主要对来自油系统三相分离器和热化学脱水器的污水进行处理。来自热化学脱水器的乳化水 (0.38 MPa) 进入污水除油缓冲罐 (0.23 MPa) 进行污油回收, 通过污水提升泵增压至0.5 MPa, 与来自生产分离器的游离水 (0.8MPa) 在污水压力缓冲罐 (0.45 MPa) 混合, 再一次进行污油回收后, 进入10 000 m3沉降罐 (常压, 具备替油和排泥功能) 进行重力沉降, 通过污水提升泵增压至0.2 MPa进入悬浮污泥污水处理装置 (常压, 进口添加净水剂、絮凝剂和助凝剂, 并通过比例混合器进行充分混合) 进行精细处理 (一级过滤为净化器, 二级过滤为单阀滤罐) ;处理合格后的污水 (含油≤8 mg/L, 悬浮物≤4 mg/L, 粒径中值≤3μm) 进入700 m3水罐, 通过高压注水泵增压至23 MPa后输送至注水井进入地层 (图1) 。

悬浮污泥过滤装置简称SSF (Suspended Sludge Filtration) , 主要是通过4个方面实现其功能:药剂添加——投加净水剂使污水中部分溶解状态的污染物和胶体颗粒吸附出来, 形成微小悬浮颗粒, 然后采用絮凝剂、助凝剂将污水中各种胶粒和悬浮颗粒凝聚成大块密实的絮体;动力平衡——依靠同向凝聚和力学平衡原理, 在SSF污水净化器装置内形成悬浮污泥层;厚度平衡——悬浮泥层自动更新, 多余污泥依靠点涡流动形成的向心力、水力学牵引力和自身的重力, 被快速引入污泥浓缩室沉降分离;污水过滤——通过吸附网捕、电化学和范德华力使得污水经过悬浮泥层精细过滤之后达到注水标准[1,2]。

通过药剂筛选, 净水剂主要成分确定为钠膨润土, 加药量约为150 mg/L;絮凝剂主要成分确定为三氯化铝、三氯化铁、二氧化硅, 加药量约为100mg/L;助凝剂为聚丙烯酰胺, 加药量约为1 mg/L, 并且3种药剂均为干剂。

2 塔中10油田

来自塔中10油田集中拉油站1000 m3油水分离罐的罐底含油污水自流进入500 m3污水沉降罐进行重力沉降 (常压, 可以实现替油和排泥功能) , 在进罐前加入净水剂和絮凝剂, 加速促进分散油滴上浮和悬浮物的下沉, 沉降罐出水经污水提升泵增压后 (0.3 MPa) 进入一级核桃壳过滤器去除污油及悬浮物, 而后进入二级双滤料精细过滤器, 进一步去除污油及悬浮物, 合格污水 (含油≤8 mg/L, 悬浮物≤2 mg/L, 粒径中值≤2μm) 进入储水罐, 通过高压注水泵增压至25 MPa后输送至注水井进入地层 (图2) 。

核桃壳过滤器原理称为粗粒化附聚, 借助油珠对滤料表面的疏水附聚作用在滤料表面形成油膜, 随后被滤料孔隙间的水流剪力冲刷, 形成粗颗粒油珠上浮而达到分离效果。双滤料精细过滤器内充装有磁铁矿和无烟煤, 通过滤料对污油和悬浮物进行拦截实现污水处理的目的[3,4,5]。

通过药剂筛选, 净水剂主要成分确定为聚合硫酸铁, 加药量约为80 mg/L;絮凝剂主要成分确定为聚丙烯酰胺和铝铁复合盐, 加药量约为60 mg/L, 2种药剂均为液态, 药剂、甲醇和水的配比为5∶3∶2。

3 塔中16油田

塔中16油田污水处理的主要目的是将多余的污水进行回灌, 所以对污水水质指标要求相对较低。转油站蒸发池经多次沉降后的污水通过污水提升泵增压后 (0.30 MPa) 进入核桃壳过滤器去除污油及悬浮物, 合格污水 (含油≤10 mg/L, 悬浮物≤10 mg/L, 粒径中值≤5μm) 进入储水罐经喂水泵输送至注水井井场, 通过井场高压注水泵增压至25 MPa后将污水注入井下 (图3) 。

核桃壳过滤器用的KFC反冲洗剂主要成分为烷基苯磺酸钠, 加药浓度约15 mg/L, 每12 h自动反冲洗一次[3]。

4 结论与建议

1) 由于地理位置和油气生产的需要, 污水处理工艺存在很大的区别, 但从传统“除油+沉降+过滤”经典模式来分析对比, 又存在很多相似性, 当污水系统水质出现问题时, 应考虑到污水处理是一个系统的工程, 应逐级划分节点, 全盘考虑, 横纵对比, 才能从根本上解决问题[6,7]。

2) 污水药剂之间, 以及与前端油处理系统药剂 (如破乳剂、缓蚀剂等) 应进行配伍性实验, 合理进行筛选, 否则将会降低药效, 引起药剂析出结晶, 加剧管线结垢或腐蚀。污水药剂的筛选工作往往停留在实验室内, 应考虑与实际生产中存在的差异[6,7]。

3) 塔中油田污水矿化度高达100 000 mg/L以上, 矿化度越高, 水的密度会越大, 油水分离相对变得更容易, 但悬浮物的沉降变得愈加困难, 所需要消耗的污水药剂量相对增加, 为了控制运行成本, 药剂选型变得尤为重要[1]。

4) SSF净化器进口含油应控制在100 mg/L以下, 否则污油上浮使得悬浮物很难沉降, 造成含油和悬浮物指标不合格;罐体内部泥层的平衡需要一个稳定的流量 (波动≤20 m3/h) , 否则失去向心力和举升力造成塌陷, 重新形成需要8 h以上, 在工艺设计方面应着重考虑;泥层观察窗的安装和材质应合理选择, 否则容易出现渗漏;内部斜板的安装方向也应引起注意, 否则造成泥层不稳定和出水水质不达标。

5) 单阀滤罐作为二级过滤装置, 长时间运行后内部滤料 (石英砂) 很难反冲洗彻底, 进而造成二次污染, 现已停运, 通过优化一级过滤操作条件即可达到污水处理要求, 建议新的污水处理装置设计阶段应慎重考虑单阀滤罐反冲洗强度问题。

6) SSF污水处理装置由于内部结构复杂, 喷砂除锈防腐工作质量很难保证, 往往1年后容器和管线均存在不同程度的渗漏, 容器内部防腐工作成为限制该技术广泛使用的瓶颈, 建议设计时考虑牺牲阳极或者其他防腐方式。

7) 一般来讲, 核桃壳过滤器和双滤料精细过滤器入口含油应分别控制在50 mg/L和20 mg/L以下, 否则内部滤料一旦严重污染, 很难反冲洗干净, 造成内部滤料的粉碎、板结或者流失。建议每半年对容器进行一次开罐检查, 一是检查容器内壁和附件腐蚀情况, 二是检查内部滤料是否需要补充或存在污染[4,5,6,7]。

8) 对于不具有反冲洗功能的容器或设备, 建议每月进行一次排空, 每季度进行一次开罐冲洗, 每年进行一次全面内部检查, 以保证污水水质的达标。

参考文献

[1]袁镜清, 侯永宾, 韩丹丹, 等.轮南油田污水处理系统问题分析及对策[J].天然气与石油, 2011, 29 (5) :72-76.

[2]刘刚, 胡文胜.油气田污染物处理方法初探[J].天然气与石油, 2000, 18 (2) :47-50.

[3]罗剑, 王梦春, 张远德.联合站核桃壳过滤器的运行管理[J].油气田地面工程, 2012, 31 (5) :76.

[4]尹先清, 刘云龙, 王志永, 等.双滤料过滤器在油田污水处理中的应用[J].油气田地面工程, 2002, 21 (4) :65-66.

[5]华伟.萨北油田污水处理过滤工艺的改进[J].油气田地面工程, 2012, 31 (10) :56-57.

[6]丁慧.胜利油田污水回注处理及资源化利用新技术研究[J].油气田环境保护, 2012, 22 (4) :37-40.

污水回注泵改造效果评价 篇4

榆林处理厂在用回注泵为三柱塞式往复泵, 用于回注处理合格的气田污水, 日均回注量约80方。作为处理厂污水系统的主要出口, 该泵属关键设备设施, 其正常与否直接关系日常的生产组织。

二、存在问题

1. 故障率高;

2012年回注柱塞泵各类损坏维修保养频次过高, 该设备老化严重。

2. 设备老化, 腐蚀严重

2台回注泵已使用10年, 泵头内密封面和柱塞磨损、阀组密封面受水流冲刷, 柱塞间隙漏失严重, 导致机油易乳化, 设备柱塞、缸体和管线腐蚀严重, 存在一定安全隐患。该泵频发故障导致员工劳动强度增加。

三、优化改造

选用JM系列高压液压隔膜式计量泵为往复式容积泵。该系列计量泵适用于向高压系统内精确定量输送各种有毒、有害、易燃、易爆及腐蚀性介质。介质温度为-30℃~150℃, 所含颗粒度不大于0.1mm, 粘度在0.3~800 mm2/S范围内的腐蚀或非腐蚀液体。符合榆林处理厂回注水高温、腐蚀性强, 颗粒度小的特点。

四、应用效果评价

1. 生产参数效果提高

(1) 回注泵更换前, 柱塞泵回注速率平均为4.55m3/h, 更换后, 隔膜泵回注速率平均为6.72m3/h。平均回注量增加2.17m3/h。

(2) 改造前回注间噪声的平均值为82.63 d B (A) , 改造后回注间噪声的平均值为40.85 d B (A) , 回注泵更换后, 回注间的噪声大大降低, 现场隔膜泵底座与泵体几乎没有震动。

2. 安全系数提高

液压隔膜式注水泵采用二层保护, 防止高压泵压力过高造成事故, 保证水系统的安全稳定运行。

(1) 泄压阀起跳保护

隔膜泵三个缸体各自带有2个泄压阀, 其原理是通过调整压帽控制弹簧的弹性变形而设定泄压压力。在泵的运行过程中, 当泵压达到或高于设定值时, 与液压腔相连的泄压阀起跳, 将液压油从泄压阀释放而降低泵压, 起到保护管道和泵体的作用, 泄流出来的液压油通过回油管进入液压油池被循环利用。

(2) 安全阀保护

当泄压阀全部失效时, 当泵压达到或高于安全阀整定压力时, 安全阀起跳泄压, 将回注水倾泻至排污槽内。

3. 经济性评价

试用期半年内可节约配件费:256元×2+144元×2.5+50元×12.5+880元×1+780元×2.5-120×3-50元×2-78元×1=节约维修费3739元。

4. 劳动强度降低

(1) 经改造后维修频次低, 由于运行时间短, 还需继续跟踪其运行效果。

关于对污水回注工艺的探讨 篇5

关键词：油田,污水处理,污水回注,工艺技术

油田开发过程中产生的污水回收利用难度大, 且因矿化度高, 外排时会造成土壤碱化与板结, 对环境造成严重污染。为了解决油井开采、废水外排的问题, 应用污水回注技术可以直接有效、成本低廉地解决难题。适当应用污水回注工艺, 有利于降低油田含油污水的处理成本, 降低石油勘探开发的成本, 并解决外排造成的环境污染问题。

1 污水及回注水的划分标准

污水即含油废水, 具有以下几个特征:有机物含量较高、水温较高、p H值变化较大、含难降解物质较多、矿化度高、表面张力大;水中主要污染物包括油、硫化物、氰化物、COD、氨氮、酚及其它有毒物质, 并残存有机化学药剂及其它杂质。这些特征也正是影响回注水使用的重要因素。

如果将含油废水回注至地下油层, 其含有的铁细菌、腐生菌等物质会加速采油循环系统的腐蚀和粘附速度, 增加结垢厚度, 从而降低系统的使用寿命。同时还会促进回用水的微生物繁殖, 增加生物粘泥的数量, 并且堵塞后续深度处理设施中的滤膜。由此可见, 对含油污水中有机物的处理相当关键。

处理含油污水, 首先要清除各种油类物质, 这些油类绝大部分为悬浮态油, 其漂浮于污水表面, 或者以微小油珠形态悬浮于水中, 可将浮于水面的油刮除。另有一部分油为乳化态油, 它们是极小微粒油珠的稳定状态, 需要用药剂破乳, 从水中分离。此外, 还有一部分以溶液态存在的油, 只能通过吸附过程或者生化反应去除。而对于含油废水中的重金属物质, 如铁、锰、三价铁等, 由于铁、锰会直接影响回注水的使用;三价铁由氧化后的二价铁形成, 可沉积堵塞在回注油层, 形成栓塞, 所以它们都是去除的对象。

2 污水回注工艺技术

2.1 两级过滤工艺

两级过滤工艺主要采用两级核桃壳+两级改性纤维球过滤的方式, 它以污水回注为目标, 由各个过滤设备的处理站根据实际情况, 结合串联、并联方式运行, 运行过程中配合杀菌、絮凝、防腐等措施以加强污水回注的效果。另外, 也可以在实际操作中采用三级改性纤维球过滤工艺。

两级过滤工艺的主要作用在于, 除掉污水中的油和悬浮物。其中, 核桃壳过滤器可以去除原油, 但去除悬浮物的效果较差, 而改性纤维球过滤器可以一同去除原油和悬浮物, 这种将两者相结合的污水回注工艺可以有效提升处理后的水质。就三级改性纤维球过滤工艺而言, 其设备运行比较平稳, 可有效去除水中的悬浮物及油污, 在来水水质较平稳的状态下, 处理后的出水水质基本上可以达到回注水质的标准。

2.2 气浮加之过滤处理工艺

这项工艺通过向水中均匀加入微小气泡, 使得携带原油及悬浮固体细小颗粒加速上浮, 进而实现油、水以及悬浮层的快速分离, 实现污水回注。现行的气浮处理工艺一般有三种:OPS橇状气浮、常规气浮除油+精细过滤、气浮+AGF处理系统。一般来说, 气浮处理在油田中的运行时间并不长, 所以选择工艺尽量精细。

2.3 小站简易流程

针对注水规模较小、初期产水量不能满足配注要求的边远油井站点, 可以采用污水回注的简易流程, 即含水原油经过沉降罐脱水处理之后, 进入除油罐简易除油, 之后就地回注, 由站点直接配注污水的回注, 处理规模一般在100~500m3/d。

2.4 光电杀菌工艺

光电杀菌工艺的操作原理是利用光波为254nm的紫外灯产生紫外线, 与二氧化钛发生化学反应, 进而在水中形成光化学催化效应, 产生的高活性自由基可以有效打乱微生物的DNA分子, 破坏细胞的再生能力而起到杀菌功效。

2.5 电解盐杀菌工艺

电解盐杀菌工艺的运作原理是通过对含有一定浓度氯离子的盐水进行电解, 产生氯酸钠溶液加入管道中进行杀菌, 从而抑制油田污水中TGB和SRB的繁衍。不过, 这项工艺杀灭TGB和SRB的效果有限, 而且长期运行稳定性较差。

3 污水回注工艺流程特点

第一, 回注水深度处理工艺。其工艺流程体现于:选择除油、生化、锰砂除铁、杀菌、膜分离工艺, 实践证明这一流程可以达到严格的回注水标准。

第二, 杀生灭菌工艺。此流程选择工艺时必须顾及避免后续滤膜发生氧化, 首先要选择氧化型杀生剂臭氧, 之后选择非氧化型杀生剂二硫氰基甲烷。

第三, 深度处理工艺。此工艺中一般较多使用的是超滤膜, 但它被油堵塞后反冲洗的难度很大, 而选择使用疏油材料聚四氯乙烯, 可以有效解决这一问题。

结语

中国是一个贫水的国家, 而对于石油资源的需求量却相对很大, 所以在节约用水、改进油井勘探开发技术的背景之下, 应用先进的污水回注工艺就具有重大现实意义。目前, 中国大部分油田已经进入石油开发的中期阶段, 采出油中含水量可达70%~80%, 所以日产含油污水量非常大。如果这些水不经处理而直接排放到环境中, 不仅会污染环境、地面水体、土壤, 还会造成可怕的浪费, 因为采油过程中需要大量符合标准的水回注到地下油层中。所以, 污水回注工艺技术亟待开发、适用。

对采出水进行处理并用于回注, 应用有效的污水回注工艺, 可降低运行成本, 提高操作的便捷度, 不仅满足勘探开发油井时对注水量的需求, 而且节约了水资源, 给油田带来巨大的经济效益及环境效益, 为油田开发的污水无害化处理提供了新思路。

参考文献

[1]成明泉.现代化污水处理技术及其应用[J].管理科学文摘, 2006 (06) .

油田污水回注 篇6

钻井和完井过程中,由于缺乏对钻屑的有效处理手段,大量富含有毒有害化学物质的废弃泥浆和钻屑随地排放。一方面对自然界造成严重污染,另一方面又造成泥浆材料的浪费。因此,对泥浆以及钻井过程中产生的钻屑进行处理及回收利用,可有效地避免由于钻井造成的环境污染,同时可节约泥浆材料,降低钻井成本。

油气井钻进过程中将产生两种废弃物:钻井液和钻屑。钻井液(泥浆)主要用于辅助钻进。钻井泥浆一般均含有搬土、水、硫酸钡(重晶石)和一些特殊添加剂。某些泥浆中还会加入一些有机物。油气钻井过程还会产生大量的岩石颗粒,这就是钻屑。

钻井泥浆被存放在陆地上的泥浆罐或泥浆池中,通过钻杆输送到井底,再通过钻头的孔洞流出来。泥浆能够润滑和冷却钻头,携带钻屑到地面。泥浆和钻屑在地面通过机械装置进行分离,如振动筛、离心机等;流过振动筛的泥浆将进入泥浆系统再循环。通过机械方法或加入各种添加剂的方法持续不断的处理,可以维持有效钻进所需的泥浆性能。而固体钻屑将会被存贮,待进一步处理后排放。

根据井深和井径的不同,每口井所产生的钻井废弃物的数量也是不同的,一般情况下,每口井均会产生上千桶钻井废弃物。据美国石油协会(API)估算,1995年,美国陆上油田共产出1.5亿桶的钻井废弃物,其中大约有4 000万桶废弃物是固体钻屑。

1 钻井废弃物处理

大部分国外陆上油田把钻屑存放在井眼附近的人工池里。钻井结束后,池中的液体被转移和处理,剩下的固体被埋在合适的地方或者铺覆在井眼附近的地面。

部分常见的钻井废弃物处理办法有[1,2,3]:

热处理;生物处理;通过海上平台排海;通过填充、铺设路面或其他方法对固体进行再利用;野外填埋;地下回注。

其中,热处理法是进行处理油基钻井液和钻井废弃物的一种有效方法,处理过的固体原油质量分数低于1%。目前, 岩屑热分馏法在一些发达国家应用比较广泛, 多为专业处理厂应用。

生物处理利用微生物将有机长链或有机高分子降解成为环境可接受的低分子或气体。该方法的难点是选择合适的微生物菌种和载体。

1.1 钻井废弃物地下回注

钻屑回注技术主要通过研磨或者其他方法将固体变成细小的颗粒,与水或者其他液体混合配成浆体,再在一定的岩石破裂压力下,将浆体注入到地层中[4,5]。

此外,回注还有两种途径:废弃物在相对较低压力下注入到盐岩溶腔、低于地层破裂压力情况下回注地层(欠压裂回注)。

1.2 盐岩溶腔内处理钻井废弃物

盐岩溶腔是通过一种可控的方式溶解地下盐层,形成一个充满盐水的大型地下“容器”[6]。目前,仅美国德克萨斯州允许在盐岩溶腔内处理钻井废弃物,路易斯安那州尚在制定盐岩溶腔处理废弃物的相关法规。

1.3 欠压裂注入

在某些地质条件中,以低于地层破裂压力的方式,地层也可以注入废弃泥浆。废弃物注入压力比正常回注要低得多。最典型的案例是在美国德克萨斯州东部,该岩层上覆盐穹,岩层有天然裂缝,废弃泥浆可以在非常低的地面注入压力(甚至是负压)情况下注入地层。某公司在德克萨斯州东部的一些地区建成了一定数量的欠压裂回注井,用于处理来自墨西哥湾海上平台的钻井废弃物。

2 钻屑回注

世界许多海域都实行钻井废弃物零排放政策, 例如,北海地区、泰国湾、墨西哥湾、俄罗斯的远东海域等。在当地钻井区块地质条件允许[7,8]的情况下, 采用钻屑回注技术处理钻井废弃物[9,10]是最经济可行的方式。在作业中, 施工设计至关重要, 它关系到回注方式的选择、回注过程中的风险控制和成本控制。

2.1 注入方式

钻屑回注有两种类型,分别是环空注入和专用回注井注入[11,12,13,14,15,16,17]。环空注入是将废弃泥浆从两个套管的中间空隙注入,在外层套管的底部,钻屑被注入地层。专用回注井注入可以在所有的套管下方井段施工,也可以在所需的回注地层深度对套管进行射孔再注入。

许多环空注入工程仅设计用来接收一口井的废弃物。在多井眼平台或者陆上钻台,钻取的第一口井一般用来接收第二口井的废弃物。通过连续作业,将钻井废弃物注入到之前完钻的井。在此模式下,单一注入井的注入时间较短,一般不会超过几周或几个月。而其他注入施工,尤其是有专用回注井,大约会在同一口井注入数月甚至几年[18,19,20,21,22]。

2.2 钻屑回注过程

钻屑回注可使用一些常规的油田设备进行简单的机械处理,如研磨、搅拌和泵入。第一步,固体或者半固体的钻井废弃物被处理成可以回注的浆体。废弃物被收集和筛分去除大颗粒,防止颗粒堵塞泵体或地层。将液体加入到固体中造浆,浆体通过研磨或者其他程序来减小颗粒等级[23,24,25]。在注入前,浆体内加入各种添加剂,以得到合适的黏度和其他物理特性。接着,浆体通过回注井注入到目标地层。

在浆体回注之前,目标地层需要经过前处理方可回注。第一步,注入清水使系统增压,开始压裂地层。当清水可以在破裂压裂下正常流动时,随即注入浆体。该批次浆体注入之后,再注入一些清水清洗井眼,然后停泵。当浆体中的液体部分返排后,地层压力逐渐下降,浆体中的固体最终留在地层中。

钻屑回注可以采用一次性的回注方式,也可以采用一系列的小批量间歇注入方式[26]。在一些海上平台,钻井过程持续进行,没有足够的空间存放钻屑,所以回注必须通过钻一口新回注井而保证不间断进行。

大部分的回注都是设计为间歇回注方式。施工过程中,每天回注数小时,之后地层闭合,压力得到释放,然后第二天或者数日之后再继续注入。

2.3 适合钻屑回注的地层条件

不同类型的岩石有不同的渗透率特性,因为岩石是由许多固体颗粒通过一定的化学或物理的力结合到一起。在地层高压下,水和其他流体可以在颗粒间的孔隙流动。有些类型的岩石,比如黏土和页岩,由非常细小的颗粒组成,颗粒间的孔隙较小,流体无法轻易地流过。而砂岩由胶结的砂粒组成,其相对较大的孔隙可以让流体较容易地流过。

钻屑回注主要依靠压裂,因而回注浆体的地层渗透率是一个重要参数,它决定了岩层压裂的难度以及裂缝的规模和结构。当浆体不能在孔隙中继续流动时,继续增大注入压力,岩石就会被压开,持续的注入会导致岩层形成一个大型裂缝[27,28,29,30,31]。该裂缝由一个从注入点开始向上向外延伸的垂直面组成。而间歇注入会形成一系列较小的垂直面,它们在注入点附近形成一个裂缝区[32,33]。

裂缝如果从注入点开始在垂直方向或者水平方向延伸太远,将会横穿其他井眼、天然裂缝、断层或者含水层。这种情况是不希望发生的,必须通过详细的设计、监测监控来避免。

大部分的环空回注是在页岩层或者其他低渗透层,而大多数的专用回注井都注入到了高渗透的砂岩层[34,35,36,37,38,39,40]。无论选择何种类型的岩层作为回注层,回注层必须拥有相反渗透率特性的盖层(高对低)。而且,砂岩和页岩交替变化的地层可作为回注层限制裂缝生长。在一个较低的小层开始回注,上覆的低渗透层可以作为裂缝屏障,从而使流体快速地流入回注区的高渗透层。

2.4 裂缝监测

裂缝的大小、形状和位置可以通过计算机进行模拟预测[41,42,43]。监测的重点是监测地层的动态变化并确保裂缝没有在不适当的区域延伸[44,45,46]。通过监测装置可以向施工人员及时反馈地层的变化信息。在井内下入测井设备(包括使用放射性示踪剂、温度测井、成像测井[47,48,49,50,51])进行常规的油田监测,能够提供裂缝位置的一些信息。但这些方法只能用于监测近井地带的情况,而无法给出裂缝几何形状和裂缝规模的信息[52,53,54],因此这些设备的使用受到了限制[55,56,57,58]。

目前,有两种外部装置可以通过远程测量岩石的变化,提供更详细的信息。其中,倾角仪可以监测回注前后岩石表面的细微角度变化,地震波检测仪可以监测与压裂相关的微地震情况。这两种仪器均可放置于地表或者监测井的某一深度。但这些设备造价较高,一般主要用于长期回注项目的专用回注井。

2.5 钻屑回注基本施工参数

回注作业的三个代表性地区分别是:阿拉斯加、墨西哥湾、北海。大部分回注作业以环空回注为主,其余的作业使用专用回注井。数据表明,大部分的环空回注作业在阿拉斯加。

几乎大部分回注作业的深度在1 500 m以内,主要深度集中都在800—1 500 m之间。最浅的回注作业深度是380—390 m(印度尼西亚),最深的是4 663 m(路易斯安那州陆上油井)。

数据显示[59,60,61,62],回注速度一般控制在0.3 桶/min—44 桶/min,回注压力控制在50 psi—5 431 psi。

2.6 回注物的类型和规模

绝大部分回注井是用于回注钻屑。有些井也用于回注其他类型的油田废弃物,包括产出水、罐底杂质、含油污水、矿坑内容物、垢、含有天然放射性物质的污泥。

表1给出了各个回注量范围的回注作业数比例。根据相关资料数据显示[63,64,65,66,67,68,69,70],86%的回注浆体量小于50 000桶。最大的回注量是43 000 000桶浆体,它是一个专门的研磨回注项目中,通过多口井回注(阿拉斯加北坡,普德拉霍湾)。

2.7 目前出现的主要问题

最普遍的问题与施工有关:套管或油管堵塞(因为固体在回注过程中沉积下来)。另一个较明显的问题是磨损:通过高压泵入含有大量固体颗粒物的浆体,引起了套管、油管及系统其它设备的过度磨损。在有些作业中,回注不能跟上钻井速度,这种情况假如发生在海上平台,平台如果没有足够的存储空间,那么只有停止钻进。这不仅带来作业的不便,而且停止正常作业会产生昂贵的额外费用。但是,这些问题一般不存在对环境的危险。

与回注有关的环境问题较为少见[71,72,73,74]。海上油井的几次回注作业泄露到了地表或者海床。其最可能的原因是裂缝从注入点开始生长过快,而穿透了尚未完全固井的另一口井。在井底高压下,流体会流向阻力最小的方向。假如固井水泥出现裂缝或者岩层出现断层,流体会借此向上返窜,抵达地表或者海床。

3 成本与经济效益影响因素

进行钻屑回注的成本效益分析时,三个因素最为关键:

(1)需处理的废弃物量:处理量越大,回注技术越具竞争力。就地处理能够避免运输废弃物到其他待处理地点。如果有大量的废弃物需要处理,运输成本是一个至关重要的因素。另外,运输大量的废弃物附带有与处理、转移、船运等相关的安全风险和环境风险。而且运输还会消耗更多的燃料并产生空气污染。

(2)当地法规:排放要求越严格,回注的成本效益也就越高。如果岩屑能够在合理的后处理成本下排放,那么排放就是最有效的办法。在选择处理方案时,“禁止或者鼓励钻屑回注”的法规要求起到了决定性的作用[75,76,77]。

(3)低成本的陆上处理设施的实用性:在美国路易斯安那州和德克萨斯州,一些处理公司于海岸建成了庞大的驳船运输终端,用于从墨西哥湾的海上平台收集钻屑运回陆上。他们随后在陆上处理点通过欠压裂回注的方式或者置入盐岩溶腔的方式进行处理。规模经济使这些陆上处理方法的成本较低,许多不能排海的废弃物均被拉回陆上进行处理。而目前,世界其他国家或地区尚没有类似收益高、成本低的陆上处理设施。而且,在这些地区,陆上处理方式成本通常更高。

4 前景

钻屑回注技术已经在世界上许多地区用于钻井废弃物处理。尽管,有些回注作业出现了一些问题,但类似的问题可以通过合适的选层、设计和施工进行避免[78,79]。当在合适的地层下注入,而且注入过程被有效地管理和监测时,钻屑回注是一种非常安全且环境友好的处理方法。

在任何油田,钻井废弃物处理方法均需要根据当地情况进行优选[80,81]。钻屑回注并不是适合所有地区的钻井废弃物处理方法,然而在许多地区,它相比其他传统处理方案成本效益更明显。

摘要：油气钻井过程会产生大量的钻井废弃物,常见的钻井废弃物处理办法有:热处理;生物处理;通过海上平台排海;通过填充、铺设路面或其他方法对固体进行再利用;野外填埋;地下回注。回注技术主要通过研磨或者其他方法将固体变成细小的颗粒,与水或者其他液体混合配成浆体,再在一定的岩石破裂压力下,将浆体注入到地层中。钻屑回注主要依靠压裂,裂缝的大小、形状和位置可以通过计算机模型进行预测。钻屑回注的成本效益分析主要基于三点:需处理的废弃物量、当地法规、陆上处理设施的实用性。