油田作业废水高效处理技术及应用评价

张燕萍 李慧敏 刘丽雯 张焘李代强

1新疆油田勘探开发研究院 2浙江油田安全环保处 3新疆油田采油二厂

油田作业废水高效处理技术及应用评价

张燕萍1李慧敏1刘丽雯2张焘1李代强3

1新疆油田勘探开发研究院 2浙江油田安全环保处 3新疆油田采油二厂

油田作业废水水质复杂，常规的水处理设备对其处理困难。根据油田作业废水的水质特点，研究设计了隔油→反应吸附＋气浮分离→深层过滤高效作业废水处理技术，可满足不同原水水质和出水水质的要求。在火烧山油田、陆梁油田、石南21不同水质的现场进行了规模应用，运行稳定高效，处理后出水水质可达到国家污水综合排放二级标准（GB8978-1996）及油田注水水质标准，实现了对油田作业废水的经济、可靠达标处理，形成了一套固定和完善的处理工艺。

作业废水；处理技术；反应吸附；多相气浮

油田作业废水种类较多，主要包括酸化、压裂、洗井、钻井废水等。其排量变化大，且废水中添加剂种类繁多，污染成分较为复杂且多变，其中有机成分含量高是它的一个显著特点[1]，处理难度较大。新疆油田通过研究分析作业废水的特点，依据其储存池所处油田的地理环境特点，结合国内外作业废水处理技术现状，考虑装置能够连续生产、稳定运行的要求，创新采用隔油→反应吸附+气液多相气浮法→深层过滤的技术路线，形成适用、可靠的作业废水高效处理技术体系。该系统适应性强，可满足不同原水水质和出水的要求，自控水平高，处理设备小，占地少。通过在火烧山油田、陆梁油田、石南21不同水质的现场推广应用，处理后出水水质均可达到国家污水综合排放二级标准（GB8978-1996）及油田注水水质标准。

1 废水特点分析及处理流程

1.1 作业废水水质

对现场作业废水池（火烧山油田）取样进行检测分析，从油田作业废水与采油废水水质比较可以看出：

（1）作业废水与一般采油废水相比，污水特征与采油污水基本一致，同属于地下采出水的特征。其差异主要表现在：首先，因受蒸发影响，池内作业废水盐分含量有增高趋势；其次，由各污染物指标分析来看，池中作业废水污染物浓度及各项指标明显高于采油废水。

（2）以油田回注水标准衡量，石油类、悬浮物（SS）、硫化物、∑Fe均超标。

（3）以外排标准衡量，石油类、悬浮物（SS）、硫化物、色度、重金属均超标。

1.2 作业废水处理技术典型流程

根据作业废水的水质特征及废液池所处的地理环境特点，结合国内外含聚污水处理的技术现状，以及油田连续生产稳定运行的要求，考虑到采用物理化学方法处理油田污水仍是当前国内外常用的工艺，在目前油田广泛应用的隔油→化学絮凝→过滤老三段处理工艺基础上，保持其工艺简单、出水稳定的优点，着重研究化学絮凝工艺段，同时通过多种技术的集成和优化，突出反应吸附+气浮分离的技术路线。通过利用中科院最新研究成果，筛选出高效反应吸附絮凝剂，完成各种污染物的捕获，形成适度絮体上浮分离，并集成优化国外气液多相溶气泵气浮技术(NAFC)，加快固液分离过程，实现乳化油、粗粒油和高聚物的快速分离，再通过深层过滤，去除水体中水溶性高聚物等残余物质，使出水达到油田所需标准。

2007年，油田建设中试装置1套，工艺流程见图1，在火烧山作业废液池进行了现场试验。

图1 作业废水处理工艺流程

中试装置规模30 m3/h，共处理堆存的作业废水约4×104m3。处理后废水CODcr、石油类、SS可分别由680、98.6和56.2 mg/L降至98、5.4和4.5 mg/L，去除率分别为85.5%、94.5%、92.0%[2-3]。出水水质指标达到了国家污水综合排放二级标准（GB8978-1996）及火烧山油田注水水质标准（Q/SYXJ0044-2001），处理后的废水全部直接回注油田。实现了对油田作业废水的经济、可靠达标处理。

反应吸附技术是针对油田污水处理提出的一项全新技术，是本工艺的核心。与常规化学吸附剂相比，所用反应吸附剂投放到水体后在激活剂作用下，一边形成吸附活性位点，一边进行吸附，反应吸附剂充分展开，比表面积极大，活性位点多且利用率高，吸附速率大。投加的吸附剂由液态无机高分子试剂组成，激活剂为多种金属构成的过渡金属盐催化剂。

2 现场应用

2.1 火烧山油田

2008年火烧山油田开始应用作业废水处理系统，装置设计处理作业废水能力为305 m3/h。利用该系统对近3年的火烧山油田调剖、堵水、酸化等作业废水进行了处理，累积处理废液24 800 m3。

为节约运行成本，考虑到废液池建在火烧油田污水处理站旁，因而仅要求出水水质达到能进现有火烧山油田采出水处理装置即可。处理后石油类含量平均值为8.6 mg/L，固体悬浮物（SS）含量为8.80 mg/L，达到火烧山油田要求。处理后作业废水全部进现有火烧山采出水处理装置，并达标回注油田，未对现有采出水处理装置产生冲击，解决了作业废水直接进常规采油污水处理站对系统冲击较大，甚至会导致系统瘫痪的瓶颈问题。其应用更灵活，而且经过优化，水处理药剂费节约了10%。

2.2 陆梁油田

针对油田作业废水处理量少且面广[4]的实际情况，对中试工艺进行优化完善，建设了移动式作业废水处理装置。该装置由六个单元组成，污水预处理单元主要由浮动式取水器、提升泵、旋流式斜板分离器组成；溶气反应分离系统单元主要由溶气反应器、辐流式反应气浮机组成；过滤系统单元主要由核桃壳过滤系统与纤维球过滤器并联组成；加药系统单元主要由加药泵流量控制系统组成；配电和控制系统主要由PLC自控部分和配电柜组成。

撬装装置于2008年在陆梁油田投用，装置设计处理作业废水能力为25 m3/h，先后共处理陆梁油田废液池内作业废水31 723 m3。废液池内作业废水水质见表1。

表1 陆梁油田废液池水质%

为节约运行成本，考虑到废液池建在陆梁油田污水处理站旁，因而要求出水水质达到能进现有采出水处理装置即可。

2.3 石南21井区

2009年，石南21井区每天产出1 100～1 300 m3采油污水需拉运至30 km外的陆梁集中处理站处理，每吨采出水拉运成本高达10元。为了节约开支，油田将已建的移动式作业废水处理撬装装置搬迁至石南21井区，针对该采出水特点进行了药剂筛选，开展了处理采出水的应用实践。要求处理后水质石油类含量小于5.0 mg/L，固体悬浮物（SS）含量为10 mg/L，直接用于石南21井区注水。石南21井区采出水水质见表2。

移动式作业废水处理撬装装置连续运行1年后，处理油田采出水17×104m3，采出水中的石油类和SS指标可控制在要求的范围内。可见，该装置对处理完全不同于作业废水的油田采出水也有良好的处理效果。

表2 石南21井区采出水水质 %

3 结论

（1）新疆油田作业废水处理技术通过对高效化学絮凝剂体系的创新研究，达到快速分相反应絮凝的目的，同时借助沉淀、气浮等分离过程的协同作用，优化集成了反应吸附絮凝技术和气液多相溶气泵气浮技术(NAFC)，实现了作业废水快速、高效、稳定处理。

（2）以反应吸附技术为核心的作业废水处理技术是一种有效的油田作业废水处理新方法，对处理该类废水有很好的应用前景，这一技术体系还可进一步优化应用到含聚三采废水领域。

[1]万里平，孟英峰，赵立志．油田作业废水光催化氧化降解研究[J]．石油与天然气化工，2004，33（4）：290-292．

[2]陈荣灿，萨依绕，卞卫国，等．油田作业废水高效处理技术中试研究[J]．油气田环境保护，2010，20（S1）：11-4．

[3]马炜宁，卞卫国，马宏瑞，等．反应吸附-气浮-深层过滤工艺处理油田含聚废水[J]．给水排水，2010，36（5）：67-69．

[4]王亚轩，杨忠国，赵慧，等．石化企业废水回收用于循环冷却水中试研究[J]．油气田地面工程，2010，29（11）：11-12．

10.3969/j.issn.1006-6896.2011.11.024

（栏目主持 张秀丽）