油田采出水處理及深度注入設(shè)備探討

白林生

（大慶油田水務(wù)公司技術(shù)開發(fā)公司，黑龍江大慶 163000）

1 油田采出水處理及深度注入設(shè)備應(yīng)用情況

油田采出水處理技術(shù)深度注入設(shè)備主要用于采油廠，受到原有處理工藝限制，無法對傾泄的原液進(jìn)行有效的物理分離，導(dǎo)致大量油泥堆積在輸液管線中、柱塞泵體內(nèi)、移動式粗格柵及中間儲罐底部，不僅占用了裝置的有效容積，堵塞管線、泵體及井口，增加了清淤及通井成本，而且機械清淤也容易造成罐體損壞漏液，產(chǎn)生安全隱患。故針對現(xiàn)場來液成分復(fù)雜，含油率、含泥量較高等實際問題，因地制宜，采用由具備三相（油、泥、水）初級分離、泥沙脫水分離、原油收集貯存、污水氣浮除渣、活塞式高壓泵回注的主體工藝撬裝集成裝置，將凝膠、黏土液、超細(xì)水泥、洗井液、壓裂返排液和各種酸堿懸浮液等作業(yè)剩余液深度注入。根據(jù)剩余液成份復(fù)雜、黏度高、酸堿度高等理化特征，利用其中泥砂對地層中的大孔隙具有的沉積封堵作用，酸堿對巖層的微小空隙具有清洗作用，聚合物顯著提高注入液水力波及范圍等多重作用，充分挖掘剩余液化學(xué)潛能，進(jìn)行二次重復(fù)利用，改善部分區(qū)塊的地質(zhì)條件，適當(dāng)提高采收率。

2 工作原則依據(jù)

油田采出水的處理及深度注入工作不能盲目開展，在具體開展實施之前應(yīng)當(dāng)明確開展原則，保證油田采出水處理的效果及工藝技術(shù)應(yīng)用質(zhì)量，采用更加先進(jìn)的技術(shù)手段，盡可能做到簡潔、可靠，保證技術(shù)的順利實施與應(yīng)用，提高該技術(shù)在實施過程中獲取的社會、環(huán)境及經(jīng)濟(jì)效益。

（1）油田采出水處理原則：①嚴(yán)格遵循國家、行業(yè)的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定，認(rèn)真貫徹國家關(guān)于環(huán)境保護(hù)的方針政策，使設(shè)計符合國家的有關(guān)法規(guī)、規(guī)范；②積極穩(wěn)妥地引進(jìn)、采用先進(jìn)成熟的新工藝、新技術(shù)；③采用先進(jìn)、可靠的自動化控制技術(shù)，提高系統(tǒng)的管理水平，保證系統(tǒng)工藝運行在最佳狀態(tài)，盡可能減輕工人的勞動強度；④工藝流程簡潔、可靠，便于操作管理；⑤盡量做到緊湊、占地省，除滿足工藝流程要求外，做到整齊和美觀；⑥重視環(huán)境保護(hù)和職業(yè)安全衛(wèi)生，力求獲得最大的社會、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益。

（2）油田采出水處理及深度注入的編制依據(jù)：①《石油地面工程設(shè)計文件編制規(guī)程》SY/T 0009—2012；②《石油天然氣工程制圖標(biāo)準(zhǔn)》SY/T 0003—2012；③《給水排水設(shè)計基本術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)》GB/T 50125—2010；④《室外給水設(shè)計規(guī)范》GB 50013—2006；⑤《給水排水管道工程施工及驗收標(biāo)準(zhǔn)》GB 50268—2008；⑥《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》GB 5749—2006；⑦《油田地面工程常用閥門選用規(guī)定》Q/SY DQ1439—2010；⑧《給排水工程管道結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB 50332—2002；⑨《給排水工程管道結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程》CECS141—2002；⑩固定資產(chǎn)投資估算和工程建設(shè)其他費用估算按《中國石油天然氣集團(tuán)公司建設(shè)項目其他費用和相關(guān)費用規(guī)定》中油計［2012］534號；?中國石油天然氣股份有限公司《石油建設(shè)項目可行性研究投資估算編制辦法》［2013］429號。

（3）對于污水回注井的選擇原則：①回注站周邊道路情況較好，污水沉降池離路邊較近，方便施工；②回注站的位置位于油區(qū)邊緣，回注井的井況良好，與斷層距離需大于300 m；③油層厚度大，砂體規(guī)模大，連通較好，吸水能力較強的注水井；④選擇籠統(tǒng)注水井（或拔出水嘴）注入；⑤選擇注水井或所屬配水間的場地較為寬敞，道路順暢，具備施工條件。

3 方法探究

油田采出水處理及深度注入的具體工藝流程較為復(fù)雜，具體來說需要做好三相分離、泥沙脫水、原油收集、污水氣浮除渣和活塞式高壓泵回注等環(huán)節(jié)，在不同的技術(shù)內(nèi)容中相應(yīng)的技術(shù)要求也不同，只有充分掌握不同設(shè)備在工藝處理中的特點與作用，然后進(jìn)行針對性的應(yīng)用處理，才能保證油田采出水處理及深度注入設(shè)備的應(yīng)用效果。

3.1 工藝流程描述

經(jīng)過對剩余液理化性質(zhì)的多次深入分析，計劃采用三相（油、泥、水）初級分離、泥沙脫水分離、原油收集貯存、污水氣浮除渣、活塞式高壓泵回注的主體工藝達(dá)到深度注水的目的。

（1）三相（油、泥、水）初級分離。斜板收油撬內(nèi)部設(shè)計成具有板式格柵的沉降分離系統(tǒng)，通過格柵攔截和沉淀的方式，將來液中的塊狀雜質(zhì)、大顆粒懸浮物及泥沙沉積于撬底，并通過泥漿泵輸送至固液分離撬。漂浮在液面上的原油通過鏈?zhǔn)焦文鄼C進(jìn)行清理，并由離心泵輸送至原油儲罐。污水轉(zhuǎn)至中間儲罐進(jìn)行貯存。

（2）泥沙脫水分離。利用斜板沉降原理實現(xiàn)泥砂與污水的分離，再通過變螺距螺旋輸送機脫水泥砂外排，污水打入斜板收油撬。

（3）原油收集貯存。來液中的原油經(jīng)過分離后統(tǒng)一收集至原油儲罐中貯存，原油上進(jìn)下出，罐底設(shè)置污水回流管線，原油中含水量較大時可將其送回斜板收油撬。

（4）污水氣浮除渣。中間儲罐內(nèi)污水通過溶氣氣浮撬完成污水的凈化，加入絮凝劑、混凝劑、破膠劑等將污水中的細(xì)微雜質(zhì)及懸浮物粘附成團(tuán)，利用高速空壓機將水體壓縮成納米級微氣泡，氣泡向液面上升的過程中將成團(tuán)雜質(zhì)裹附于表面，然后利用鏈?zhǔn)焦文鄼C將液面上的浮渣收集至浮渣箱，最終利用離心泵輸送至斜板收油撬。

（5）活塞式高壓泵回注。達(dá)標(biāo)水通過高壓注塞泵進(jìn)行回注，主要采用高壓泵進(jìn)行注入，滿足地層壓力注入要求。

3.2 工藝技術(shù)說明

（1）斜板收油撬，三相初級分離。首先由罐車將污水運至裝置前端，卸液口將污水排入裝置內(nèi)，在內(nèi)部流過4個沉降斜板，將來液中的塊狀雜質(zhì)、大顆粒懸浮物及泥沙沉積于撬底，并通過泥漿泵輸送至固液分離撬。漂浮在液面上的原油通過鏈?zhǔn)焦文鄼C進(jìn)行清理收集，并由離心泵輸送至原油儲罐。污水通過溢流暫時轉(zhuǎn)至裝置后端集液池內(nèi)，最終經(jīng)離心泵抽送進(jìn)中間儲罐進(jìn)行貯存。

（2）固液分離撬，泥沙脫水分離。利用斜板沉降原理實現(xiàn)泥砂與污水的分離，沉降的泥沙通過變螺距螺旋輸送機脫水并將泥砂外排至裝置外集泥槽內(nèi)，分離出的污水重新轉(zhuǎn)移至斜板收油撬。裝置內(nèi)部安裝電加熱棒，確保冬季撬內(nèi)溫度始終0 ℃以上。

（3）原油儲罐，原油收集貯存。來液中的原油經(jīng)過分離后統(tǒng)一收集至原油儲罐中貯存，原油上進(jìn)下出，罐底設(shè)置污水回流管線，原油中含水量較大時可將其送回斜板收油撬。油罐頂部設(shè)置人孔便于觀察當(dāng)罐內(nèi)原油液位，需要時進(jìn)行回收。裝置內(nèi)部安裝電加熱棒，可人工設(shè)定溫度，確保冬季罐內(nèi)溫度始終20 ℃以上，防止原油板結(jié)硬化。

（4）溶氣氣浮撬，污水氣浮除渣。中間儲罐內(nèi)污水通過溶氣氣浮撬完成污水的凈化，加入絮凝劑、混凝劑、破膠劑等將污水中的細(xì)微雜質(zhì)及懸浮物粘附成團(tuán)，利用高速空壓機將水體壓縮成納米級微氣泡，氣泡在氣浮箱內(nèi)上升的過程中將成團(tuán)雜質(zhì)裹附于表面，然后利用鏈?zhǔn)焦文鄼C將液面上的浮渣收集至浮渣箱，最終利用離心泵輸送至斜板收油撬。

（5）高壓泵回注。經(jīng)容器氣浮撬處理后的污水通過離心泵進(jìn)入高壓泵，將水壓提升注入注水井。

4 現(xiàn)場施工及管理工作

在油田采出水處理及深度注入的實際操作過程中，現(xiàn)場實施與管理工作非常的重要，只有明確甲乙雙方在現(xiàn)場實施中的責(zé)任，保證施工中作業(yè)的安全管理效果，避免施工作業(yè)中可能存在的危害，并進(jìn)行相應(yīng)的風(fēng)向措施防控，才能真正提高深度注入與處理的質(zhì)量效率，提高設(shè)備的利用效果。

4.1 現(xiàn)場施工

（1）甲方責(zé)任：負(fù)責(zé)施工過程中各項供需的協(xié)調(diào)、各種測試資料的錄取、注入井的日常管理和日常資料的錄取及效果評價，并派有專人組織、監(jiān)督施工過程。

（2）乙方責(zé)任：①負(fù)責(zé)施工方案的制定，并負(fù)責(zé)執(zhí)行注入作業(yè)與現(xiàn)場管理；②負(fù)責(zé)現(xiàn)場施工、操作人員的管理及安全設(shè)備的配備；③負(fù)責(zé)作業(yè)區(qū)域的環(huán)境保護(hù)與場地恢復(fù)。

（3）作業(yè)要求：①開展作業(yè)前做好相關(guān)準(zhǔn)備工作；②先進(jìn)行15 d左右的試注，根據(jù)壓力變化情況進(jìn)一步優(yōu)化單井注入量；③做好日常動態(tài)資料的錄取工作；④采油廠相關(guān)部門做好動態(tài)分析調(diào)整工作，跟蹤分析注入?yún)?shù)的變化，評價注入效果；⑤本次深度注入將根據(jù)情況進(jìn)行擴大推廣；⑥嚴(yán)格執(zhí)行QHSE（Quality Health Safety Environment，質(zhì)量、健康、安全和環(huán)境）等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及要求。

4.2 安全管理

為了保證安全生產(chǎn)，對施工過程突發(fā)事故進(jìn)行有組織有條理的應(yīng)急處理，減少事故對生產(chǎn)設(shè)備、人員及環(huán)境的危害，特制定了以下安全環(huán)保管理措施。

（1）施工作業(yè)中HSE要求：①施工作業(yè)過程應(yīng)具備《安全生產(chǎn)法》和有關(guān)法律、法規(guī)和國家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的安全生產(chǎn)條件，有健全的安全生產(chǎn)責(zé)任制、安全操作規(guī)程和具體的安全措施，努力實現(xiàn)“零職業(yè)病、零事故、零污染”的安全生產(chǎn)業(yè)績目標(biāo)；②遵照ISO 14000環(huán)境管理體系，堅持預(yù)防為主、防治結(jié)合、綜合治理的原則，做到石油勘探與生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)并舉，推行清潔生產(chǎn)，實行污染物排放濃度控制與總量控制相結(jié)合，實現(xiàn)環(huán)境污染全過程控制；③預(yù)防、控制和消除職業(yè)危害，保護(hù)員工健康，以確保工程項目的安全生產(chǎn)。

（2）施工作業(yè)中的可能危害：①井涌、井噴、爆炸、硫化氫中毒、火災(zāi)、放射性物質(zhì)危害、油料、燃料及其他有毒物質(zhì)泄露等造成人員傷亡、財產(chǎn)損失或環(huán)境污染；②因違反操作規(guī)程、違章指揮及管理原因等造成合同項目施工作業(yè)事故，施工過程中生產(chǎn)設(shè)施、機械器具、動力設(shè)備、電力設(shè)施、儀器儀表、鍋爐壓力容器等損壞的設(shè)備事故，以及因此引發(fā)的危險危害；③由于企業(yè)的設(shè)備和設(shè)施不安全、勞動條件和作業(yè)環(huán)境不良、管理不善所發(fā)生的人身傷害、急性中毒事故等人員事故危害；④因不可抗力帶來的潛在危害。

（3）風(fēng)險控制措施：現(xiàn)場施工作業(yè)人員在工作中必須穿工服、工鞋，戴工帽?，F(xiàn)場施工人員上崗前必須接受安全教育，并按制定的路線行走，施工作業(yè)區(qū)四周要有防護(hù)。消防器材按標(biāo)準(zhǔn)配備，按指定地點擺放，定期檢查。要害部位要設(shè)立醒目的安全標(biāo)志?，F(xiàn)場易燃易爆區(qū)域電氣設(shè)備有防爆功能?，F(xiàn)場建立操作規(guī)程，員工按照崗位操作規(guī)程有關(guān)規(guī)定進(jìn)行操作，嚴(yán)格控制施工區(qū)域，防止對環(huán)境產(chǎn)生不可逆的破壞。

5 結(jié)論

通過油田采出水處理及深度注入設(shè)備的應(yīng)用，實現(xiàn)對水處理的低污染、低成本化發(fā)展，將設(shè)備工藝與現(xiàn)場設(shè)施、管理等工作進(jìn)行結(jié)合，在保證各項原則的基礎(chǔ)上盡可能推動經(jīng)濟(jì)效益、社會效益的發(fā)展，這樣才能真正實現(xiàn)油田采出水處理效果質(zhì)量的最大化。