雅斯油田污水處理系統(tǒng)工藝改造

田東海 劉福云 牟燕

（1.中國石油華北油田公司二連分公司；2.中國石油天然氣股份有限公司華北油田分公司第五采油廠）

0 引言

雅斯油田于2005年投入開發(fā)，包含太27和太53兩個斷塊。該油田產(chǎn)液量為242 m3/d（其中：油量為156 m3/d，水量為86 m3/d），洗井和返排液為120 m3/d，壓裂液為40 m3/d。該油田采出水經(jīng)污水處理一體機處理后回注地下，但是該一體機處理能力僅為50 m3/d。剩余部分未處理的采出水、洗井和返排液、壓裂液等儲存于臨時建設的100 m3廢液池內，無防滲措施。每天約有160 m3的廢液拉運到阿爾善油田晾曬場蒸發(fā)，廢渣做無害化處理。

1 存在問題

雅斯油田有效滲透率為2.29×10-3μm2，屬于低孔、特低滲透油田，儲層物性差［1］。根據(jù)SY/T 5329—2012《碎屑巖油藏注水水質指標及分析方法》規(guī)定，該油田注水水質應當為一級水質。若要達到一級水質指標要求，實踐證明僅選擇常規(guī)的“二級沉降”和“二級過濾”處理是不能滿足水質要求的。該油田目前采出水處理水質按回灌運行，處理后污水含油量≤30 mg/L、懸浮物≤10 mg/L，僅為四級水質，未達到地質要求的注水一級水質指標要求，造成油田注水壓力逐年升高，影響生產(chǎn)。主要問題如下：

（1）處理能力不足

當前雅斯油田采出水實際處理量達到90 m3/d，但是設計能力只有 50 m3/d，污水處理能力嚴重不足。隨著油田開發(fā)的不斷深入，產(chǎn)出的污水量逐年上升，現(xiàn)有污水處理能力根本不能滿足今后的需求。

（2）系統(tǒng)運行失常、管控難

加藥工作量大，部分設備未能正常運行，管控難度大，處理后的污水難以達到注水水質指標。

（3）進水水量水質不穩(wěn)定，影響處理效果

干化池容積小，有效沉降時間短，從干化池回收的污水進入污水處理系統(tǒng)時，水量和水質對水處理系統(tǒng)形成沖擊，影響處理效果。

針對上述問題，雅斯油田開展了微生物污水處理室內試驗和現(xiàn)場測試，進一步論證微生物污水處理在雅斯油田的適應性，對微生物技術應用于全油田污水處理的可行性進行了有效探索。

2 微生物處理室內試驗

2.1 技術原理

微生物污水處理技術原理如圖1所示［2］。

圖1 微生物污水處理技術原理示意

2.2 主要技術參數(shù)

試驗主要技術參數(shù)如表1所示。

表1 主要技術參數(shù)

2.3 含油污水微生物處理試驗［3-4］

2.3.1 試驗目的

通過投加“倍加清”專性聯(lián)合菌群進行污水微生物處理試驗，考察所篩選的菌群對雅斯油田含油污水中的油、機械雜質、總鐵的降解效果，為工程設計提供參考。

2.3.2 試驗工藝流程

雅斯油田采出水室內試驗工藝流程如圖2所示。

圖2 微生物污水處理室內試驗工藝流程示意

2.3.3 試驗方法

采出水經(jīng)提升泵打入微生物反應池，在微生物反應池中投加“倍加清”高效聯(lián)合菌群。微生物以污水中的有機污染物為營養(yǎng)源，并通過自身的氧化、還原和合成，將復雜的有機物轉化為簡單的無機物，通過其生命過程達到凈化采出水的目的，完成對污水中有機物和油類的降解。

2.3.4 試驗步驟

（1）菌群培養(yǎng)

在微生物反應池中加入一定量的采出水，控制溶解氧含量、pH值和溫度（約25 ℃）。然后，投加“倍加清”專性聯(lián)合菌群，進行細菌的馴化與培養(yǎng)。待載體上長出黃色黏稠狀的物質時，確認菌膜培養(yǎng)完成，可以進行正常運行。

（2）測試運行

設定污水停留時間為8 h，采出水經(jīng)提升泵打入微生物反應池，經(jīng)該反應池處理后，進入沉淀池，自沉淀池溢流到出水池，每天定時采樣，進行水質檢測。

2.3.5 試驗結論

通過觀察現(xiàn)場試驗現(xiàn)象（見圖3）和分析具體試驗數(shù)據(jù)（見表2），可以得知，此次試驗微生物生長狀況良好，雅斯聯(lián)合站采出水經(jīng)“倍加清”專性聯(lián)合菌群處理后，出水清澈透亮?！氨都忧濉睂Ｐ月?lián)合菌群適合這類污水的處理，且處理效果較好。室內試驗結果表明，微生物污水處理技術是可以用于改善雅斯油田的污水水質的。

圖3 微生物污水處理前后水質對比

表2 來水、出水水質指標

3 微生物污水處理設計

本次采出水處理工程采用微生物和膜過濾處理工藝［5-6］，達到油田注水水質指標要求。

3.1 工藝流程

污水處理工藝流程如圖4所示。

圖4 污水處理工藝流程示意

3.2 主要設備及構筑物

新建1套一體化采出水處理裝置，處理能力為500 m3/d，主要包括：1臺污水處理機、配套機泵、管道、閥門、加藥系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等。

新建1套微生物處理設施，處理量為500 m3/d，主要包括：1座微生物反應池、配套風機、投菌裝置、配套管道、閥門和儀表控制系統(tǒng)等。

改建閑置的壓縮機房，新建1套膜過濾設施，處理能力為500 m3/d，主要包括：膜過濾裝置、機泵、配套管道、閥門和控制系統(tǒng)等。

改建1座100 m3污泥干化池。

3.3 主要設計特點和設計原則

一體化采出水處理裝置發(fā)揮除油降雜的功能，保證了微生物工藝的進水平穩(wěn)。該裝置出水經(jīng)過微生物反應+膜過濾處理，過濾后的水達到一級水質標準，使雅斯油田的污水全部實現(xiàn)了有效回注。

充分利用現(xiàn)有管道和已建設施，減少了材料費、施工費用和征地費用。工藝流程通順，滿足生產(chǎn)和管理需要。

利用閑置場區(qū)，優(yōu)化平面布置，節(jié)約占地面積。

3.4 新技術、新工藝、新設備、新材料的采用

設計采用微生物反應+膜過濾處理技術：污水中的污油和有機懸浮物在適宜的環(huán)境中發(fā)生氧化分解，專性菌以有機物作為營養(yǎng)進行新陳代謝，復雜的有機物降解成簡單的無機物，達到凈化污水的目的，有效降低了處理后污水中的含油量、懸浮物和細菌含量。在膜工藝后端增建抽吸泵，提高膜通量，保證水質達標。

設計選用一體化采出水處理裝置，操作簡單易行，有效降低了污水含油量，保證了污水水量的平穩(wěn)運行和微生物工藝的進水穩(wěn)定。

設計引入了聚乙烯（PE）土工膜防滲技術。該項技術選用的 PE土工膜的物理力學性質滿足：密度≥900 kg/m3，抗凍性（脆性溫度）達到-60 ℃，抗?jié)B強度在1.05 MPa水壓力下48 h不滲水，滲透系數(shù)＜10-11cm/s，適合雅斯油田特殊的環(huán)境因素。對污泥池底、池壁整體鋪設 PE土工膜防滲，有效防止了池內污水滲漏造成的環(huán)境污染。

4 結論

由于在設計中采用了先進的工藝技術，從平面布置到工藝流程，雅斯污水處理系統(tǒng)做到了操作方便，利于管理，充分利用水資源，節(jié)能降耗，保護環(huán)境。與常規(guī)工藝相比，微生物污水處理工藝具有如下特點：（1）配合膜處理工藝使用，處理精度高；（2）對污水中的油和有機物降解徹底，剩余污泥量少；（3）處理過程不需投加藥劑，方便管理；（4）可與后續(xù)擴建工程有序銜接。

雅斯油田污水處理系統(tǒng)改造后，解決了產(chǎn)出水的復雜水質影響污水處理運行的問題，保證了出水水質，為該油田的注水開發(fā)、產(chǎn)量穩(wěn)定和可持續(xù)生產(chǎn)創(chuàng)造了條件。