稠油采出水深度处理及应用.docx

稠油采出水深度处理及应用郭野愚*孙福禄孙绳昆 辽宁辽河石油工程有限公司郭野愚等 . 稠油采出水深度处理及应用 . 石油规划设计， 2003， 14（ 5）： 6～ 9摘要稠油采出水深度处理回用是稠油油田开发建设的重要配套技术，本工程是将稠油采 出水深度处理后回用热采锅炉给水介绍了欢三联污水深度处理站的工程设计和生产运行情况， 并对其成本和效益进行分析生产实践表明，将稠油采出水深度处理回用于热采锅炉给水，技术 上是可行的，既有较好的经济效益，又有更好的社会和环境效益主题词稠油开采采出水污水处理锅炉工业用水水质标准工艺技术设备经济评价辽河油田年产稠油约 800 万 t，日产稠油采出 水约 7 万 t目前这部分污水经适当处理后，一小 部分输到稀油区块生产回注，大部分无效回注废地 层辽河油田热采锅炉日用清水约 9 万 t，由于地 表水水质较差，所以生产和生活大量使用地下水； 过量的开采，使地下水位急剧下降，大大超过临界 水位线因此，对稠油采出水进行处理回用，是非 常必要的 欢三联合站（以下简称欢三联）稠油采出水深 度处理与回用工程规模为日处理稠油采出水 20 000 m3 ， 处理后污水回用热采锅炉。

该工程于 2002 年 10 月 5 日建成，2002 年 11 月 5 日处理合格水进热采 锅炉，目前运行良好 水质、用水指标及分析方法1采出水水质（4）乳化较严重稠油采出水易形成水包油型 乳状液由于稠油所含大量胶质和沥青质是很好的 天然乳化剂，并且在原油生产过程中经过多次泵离 心剪切作用等，所以稠油采出水乳化较严重 （5）成分复杂和多变稠油采出水水质不仅被 原油所污染，含有大量有机物，而且在高温、高压 的油藏中携带许多悬浮固体，溶解了各种盐类和气 体；在采油和油气集输过程中加入各种化学药剂， 使稠油采出水含有多种杂质成分及水质波动较大 欢三联处理的稠油采出水水质主要指标见表 1表 1稠油采出水水质SO4 （mg/L）-20～3020 3（1） 油水密度差小 油比重 （d4 ） 0.9672 g/cm ， 因油水密度差小，原油颗粒可长期悬浮在水中 （2）粘滞性大稠油采出水具有较大的粘滞性， 特别在水温低时更显著3）温度较高稠油在开发、集输和脱水过程 中， 为降低原油粘度， 往往将温度提高到 70～80℃，因此稠油采出水的温度也较高注：硬度、碱度以 CaCO3 计，下同；油和脂不包括溶解油通过表 1 可以看出，欢三联稠油采出水属于低 硬度、中等矿化度、较高碱度重碳酸氢钠型水。

2热采锅炉用水指标* 郭野愚，男，1956 年生，高级工程师2002 年获大连理工大学化学工程专业硕士学位，现任辽宁辽河石油工程有限公司（原辽河油田勘察设计研究 院） 总经理， 一直从事油气加工专业工程设计工作， 多次荣获集团公司科技进步奖 发表论文多篇 通信地址： 辽宁省盘锦市兴隆台区石油大街 93 号， 124010分析项目 原水分析值分析项目 原水分析值 油和脂（mg/L） 500～1000 悬浮物（mg/L） 300～400 COD（mg/L） 300～500 硫化物（mg/L） 10～20 总铁（mg/L） 0.2～0.3 SiO2（mg/L） 50～100 溶解氧（mg/L） 0.2～0.3 K++Na+（mg/L） 1000～1500 Mg2+（mg/L） 10～20 Ca2+（mg/L） 10～20Cl-（mg/L） 300～4002-HCO3 （mg/L） 1500～2000 总矿化度（mg/L） 3000～4000 总硬度（mg/L） 70～100 暂硬（mg/L） 70～100 永硬（mg/L） 无 总碱度（mg/L） 1500～2000 pH 值 7.5～8.0 水温（℃） 55～607设计石油规划设计2003 年 9 月本工程设计出水指标执行《稠油集输及注蒸汽 系统设计规范》 （SY 0027—94）中热采锅炉给水指 标。

各国热采锅炉给水指标见表 2过滤器和多介质过滤器进一步除油和悬浮物达到设 计指标；弱酸软化器对滤后水进行软化，使硬度指 标达到设计要求污水处理主工艺流程见图 1表 2 各国热采锅炉给水指标mg/L中 国 SY 0027—94美 国 石油协会加拿大 经验规定项目溶解氧 总硬度 总铁 SiO2 悬浮物 总碱度 油和脂 矿化度 pH 值0.05 0.1 0.05 50 2 2000 2 7000 7.5～110.1 1.0 0.1 150 5.0 最大 2000 1.0 最大 7000 7～120.05 测不出 0.1 50 5.0（最好 1.0） 最大 2000 1.0 溶解度决定 7.5～9.1图 1 污水处理主工艺流程2污水处理次工艺流程 系统产生的各种污水，按照其水质污染程度， 分别进入污水池 A、B 格过滤器初期反洗水、浓缩 器上清液、污泥脱出水、池（罐）放空水、溢流水 等含油、悬浮物比较多的污水进入污水池 A 格；A 格水经泵提升后进入斜板沉淀器，经混凝沉降后出 水进入污水池 B 格，底部污泥进入污泥池过滤器 后期反洗水、软化器漂洗水等含油、悬浮物比较少 的污水，进入污水池 B 格。

B 格污水经回收水泵提 升进入机械加速澄清池或调节水罐3污泥脱水工艺流程 处理工艺中产生污泥的单元主要有斜管除油 罐、浮选机、澄清池及斜板沉淀器系统产生的污 泥重力流入污泥池，经污泥提升泵输送到污泥浓缩 器；加药浓缩后污泥重力进入污泥脱水泵，加压后 污泥进入厢式压滤机；脱水后污泥经皮带输送机输 送到污泥装车间，污泥装车外运到型煤厂4事故状态检测及事故流程 为了防止过滤软化设备受到非正常水质污染， 核桃壳过滤器进口安装浊度仪表当检测 仪表检测到水质超过正常范围时，发出信号，再通 过手工取样化验确认水质超过正常允许值时，关闭 过滤泵出水到核桃壳过滤器阀门，将不合格水切换 到调节水罐前，开始运行事故流程与此同时，采 取调整加药种类、数量等措施，消除水质超标带来 的不利影响 5仪表及自动化控制 自控系统采用的是 DCS 集散控制系统该系统 集 DCS 和 PLC 的特长于一体，既可用于模拟量的数 据采集，又可作连续过程控制及调节，也可快速处 理各种开关量的逻辑控制 自控系统在除油、除硅工序和过滤软化工序各 设下位机一台，负责各处理单元的运行检测在中 控室设上位机一台，两台下位机的运行参数全部上 传上位机，上位机负责全站运行情况的监测。

DCS 系统对处理站的工艺系统的运行工况进行 监视和控制浮选机、核桃壳过滤、多介质过滤、 软化及再生自控系统是一个独立的子系统，控制中 心是 PLC，其运行状态通过控制电缆进入 DCS 系统；注：美国石油协会标准中，对 SiO2 有如下注释：若水的碱度是硬度的 3 倍以上，SiO2 含量可放宽到 150 mg/L3水质分析方法 稠油采出水深度处理回用热采锅炉给水我国起 步较晚， 《稠油集输及注蒸汽系统设计规范》 和最近 发行的《稠油油田采出水用于蒸汽发生器给水处理 设计规范》中对水质分析方法没有具体规定本工 程水质分析方法是参照《碎屑岩油藏注水水质推荐 指标及分析方法》 （SY 5329—94）和国标有关水质 分析方法制定的（详见表 3） 表 3热采锅炉给水水质分析方法分析项目分析方法 溶解氧 总硬度 总铁 SiO2 总碱度 悬浮物 油和脂 可溶性固体 pH 值SY/T 5329—1994（测氧管比色法） SY/T 5523—2000（络合滴定法） SY/T 5329—1994（硫氰酸盐法） GB 8538—1995（钼黄比色法） SY/T 5523—2000（容量法） SY/T 5329—1994（重量法） SY/T 5329—1994（光电比色法） SY/T 5523—2000（容量法） SY/T 5523—2000（pH 计法）欢三联工艺流程1污水处理主工艺流程 原油脱出水首先进调节水罐，进行水量、水质 调节；提升泵从调节罐吸水，变频调速均量输送给 斜管除油罐；除油罐出水重力流入溶气浮选机，浮 选机出水重力流入机械加速澄清池；机械加速澄清 池出水重力流入过滤吸水池，经过滤泵加压依次进 入核桃壳过滤器、多介质过滤器和两级弱酸树脂软 化器；软化器出水进入外输吸水罐。

在除油罐前投加反相破乳剂，主要除油；在浮 选机前加铝盐和絮凝剂，进一步除油和悬浮物；在 机械加速澄清池前投加镁盐、液碱和絮凝剂，主要 去除 SiO2；在多介质过滤器前加助滤剂，经核桃壳去热注站外输泵外输水罐二级弱酸软化器多介质过滤器一级弱酸软化器核桃壳过滤器过滤泵机械加速澄清池溶气浮选机混凝沉降罐提升泵调节水罐原油采出水8石油规划设计第 14 卷第 5 期设计其它工艺、设备及水质检测与控制信号通过控 制电缆进入 DCS水质检测仪表有浊度仪、硬 度仪、pH 计、酸浓度仪、碱浓度仪 技术特点1短流程新工艺 （1）污水处理主流程采用调节、重力除油、浮 选、澄清、过滤和离子交换软化处理工艺 （2）斜管除油、浮选、澄清工艺采用重力流程； 二级过滤、二级软化采用一次提升，减少提升次数， 节约能耗3）采用污水调节缓冲工艺将系统产生污水， 根据其污染程度进行分类，对较脏污水单独进行处 理；处理后打回主流程，减轻对主流程水质冲击 （4）采用先除油，再除悬浮物的处理工艺分 段有针对性地加药，强化了各段功能，提高了药效， 另外也为污泥脱水创造了条件5）采用水射器密闭配酸、配碱工艺，安全、 可靠、环保、卫生。

（6）采用事故回流工艺当出现水质恶化，不 能满足过滤单元进水水质时，系统自动检测、报警； 切换污水处理流程，避免恶化水质对滤料和树脂的 污染，同时保证出水水质7）采用重力浓缩，厢式压滤机脱水的污泥处 理工艺 （8）利用处理后的污水采暖，不但省去锅炉前 软化工艺，还利用了污水的温度，降低了能耗 2新技术 （1）采用微絮凝过滤技术，保证出水悬浮物小 于 2 mg/L （2）采用接触絮凝、澄清除硅技术 （3）提升泵、外输泵、加药泵采用变频调速技术 （4）采用电磁调速技术，解决污泥脱水机自动 保压问题5）采用超声波技术，解决重力输水管道流量 计量问题6）采用内喷涂料技术，解决钢管水质二次污 染问题 3新设备 （1）采用高效溶气浮选机该机功能齐备，工 作稳定可靠，出水水质高，占地比常规溶气浮选机 节约 50%；浮选机进水采用管道混合器进行药剂混 合，内部采用斜板提高固液分离效率，底部设有刮 泥机，顶部设有刮渣机2）采用全自动多介质精细过滤器配有化学 清洗设备 1 套，设备出水含油和 悬浮物均小于 2 mg/L，保证了进热采锅炉水质达标 （3）采用大孔弱酸树脂固定床软化器，运行可 靠、稳定，操作便利。

（4）采用体外撮洗全自动核桃壳过滤器 （5）采用浮动收油装置，收油效果好，操作便利 （6）采用立式螺杆泵输送污油池内污油室外 安装，既简化工艺，又节省了污油泵房 （7）采用厢式压滤机进行含油污泥脱水，脱出 污泥含水率比离心脱水低约 10% 4新材料 （1）采用新型反相破乳剂，更好地适应含油污 水性质 （2）采用国产大孔弱酸树脂 D113 软化含油污水 （3）采用耐高温、耐腐蚀的玻璃钢斜管，提高 单体处理效率，节约占地 （4）采用既耐酸碱又耐油的特殊橡胶制品作为 弱酸软化器及配管内衬，保证了设备及管道的使用 寿命 （5）采用 FRP/PVC 复合管道输送浓盐酸液体， 解决腐蚀和强度问题 （6）采用 PPR 非金属管道输送有腐蚀的化学药 剂，解决管道腐蚀问题 生产运行分析1处理水量及水质 欢三联污水深度处理站处理后水质分析结果见 表 4表 4处理后水。