雅斯油田污水处理系统工艺改造

2020-03-06 03:45田东海刘福云牟燕
油气与新能源 2020年2期
关键词:雅斯工艺流程菌群

田东海 刘福云 牟燕

(1.中国石油华北油田公司二连分公司;2.中国石油天然气股份有限公司华北油田分公司第五采油厂)

0 引言

雅斯油田于2005年投入开发,包含太27和太53两个断块。该油田产液量为242 m3/d(其中:油量为156 m3/d,水量为86 m3/d),洗井和返排液为120 m3/d,压裂液为40 m3/d。该油田采出水经污水处理一体机处理后回注地下,但是该一体机处理能力仅为50 m3/d。剩余部分未处理的采出水、洗井和返排液、压裂液等储存于临时建设的100 m3废液池内,无防渗措施。每天约有160 m3的废液拉运到阿尔善油田晾晒场蒸发,废渣做无害化处理。

1 存在问题

雅斯油田有效渗透率为2.29×10-3μm2,属于低孔、特低渗透油田,储层物性差[1]。根据SY/T 5329—2012《碎屑岩油藏注水水质指标及分析方法》规定,该油田注水水质应当为一级水质。若要达到一级水质指标要求,实践证明仅选择常规的“二级沉降”和“二级过滤”处理是不能满足水质要求的。该油田目前采出水处理水质按回灌运行,处理后污水含油量≤30 mg/L、悬浮物≤10 mg/L,仅为四级水质,未达到地质要求的注水一级水质指标要求,造成油田注水压力逐年升高,影响生产。主要问题如下:

(1)处理能力不足

当前雅斯油田采出水实际处理量达到90 m3/d,但是设计能力只有 50 m3/d,污水处理能力严重不足。随着油田开发的不断深入,产出的污水量逐年上升,现有污水处理能力根本不能满足今后的需求。

(2)系统运行失常、管控难

加药工作量大,部分设备未能正常运行,管控难度大,处理后的污水难以达到注水水质指标。

(3)进水水量水质不稳定,影响处理效果

干化池容积小,有效沉降时间短,从干化池回收的污水进入污水处理系统时,水量和水质对水处理系统形成冲击,影响处理效果。

针对上述问题,雅斯油田开展了微生物污水处理室内试验和现场测试,进一步论证微生物污水处理在雅斯油田的适应性,对微生物技术应用于全油田污水处理的可行性进行了有效探索。

2 微生物处理室内试验

2.1 技术原理

微生物污水处理技术原理如图1所示[2]。

图1 微生物污水处理技术原理示意

2.2 主要技术参数

试验主要技术参数如表1所示。

表1 主要技术参数

2.3 含油污水微生物处理试验[3-4]

2.3.1 试验目的

通过投加“倍加清”专性联合菌群进行污水微生物处理试验,考察所筛选的菌群对雅斯油田含油污水中的油、机械杂质、总铁的降解效果,为工程设计提供参考。

2.3.2 试验工艺流程

雅斯油田采出水室内试验工艺流程如图2所示。

图2 微生物污水处理室内试验工艺流程示意

2.3.3 试验方法

采出水经提升泵打入微生物反应池,在微生物反应池中投加“倍加清”高效联合菌群。微生物以污水中的有机污染物为营养源,并通过自身的氧化、还原和合成,将复杂的有机物转化为简单的无机物,通过其生命过程达到净化采出水的目的,完成对污水中有机物和油类的降解。

2.3.4 试验步骤

(1)菌群培养

在微生物反应池中加入一定量的采出水,控制溶解氧含量、pH值和温度(约25 ℃)。然后,投加“倍加清”专性联合菌群,进行细菌的驯化与培养。待载体上长出黄色黏稠状的物质时,确认菌膜培养完成,可以进行正常运行。

(2)测试运行

设定污水停留时间为8 h,采出水经提升泵打入微生物反应池,经该反应池处理后,进入沉淀池,自沉淀池溢流到出水池,每天定时采样,进行水质检测。

2.3.5 试验结论

通过观察现场试验现象(见图3)和分析具体试验数据(见表2),可以得知,此次试验微生物生长状况良好,雅斯联合站采出水经“倍加清”专性联合菌群处理后,出水清澈透亮。“倍加清”专性联合菌群适合这类污水的处理,且处理效果较好。室内试验结果表明,微生物污水处理技术是可以用于改善雅斯油田的污水水质的。

图3 微生物污水处理前后水质对比

表2 来水、出水水质指标

3 微生物污水处理设计

本次采出水处理工程采用微生物和膜过滤处理工艺[5-6],达到油田注水水质指标要求。

3.1 工艺流程

污水处理工艺流程如图4所示。

图4 污水处理工艺流程示意

3.2 主要设备及构筑物

新建1套一体化采出水处理装置,处理能力为500 m3/d,主要包括:1台污水处理机、配套机泵、管道、阀门、加药系统和控制系统等。

新建1套微生物处理设施,处理量为500 m3/d,主要包括:1座微生物反应池、配套风机、投菌装置、配套管道、阀门和仪表控制系统等。

改建闲置的压缩机房,新建1套膜过滤设施,处理能力为500 m3/d,主要包括:膜过滤装置、机泵、配套管道、阀门和控制系统等。

改建1座100 m3污泥干化池。

3.3 主要设计特点和设计原则

一体化采出水处理装置发挥除油降杂的功能,保证了微生物工艺的进水平稳。该装置出水经过微生物反应+膜过滤处理,过滤后的水达到一级水质标准,使雅斯油田的污水全部实现了有效回注。

充分利用现有管道和已建设施,减少了材料费、施工费用和征地费用。工艺流程通顺,满足生产和管理需要。

利用闲置场区,优化平面布置,节约占地面积。

3.4 新技术、新工艺、新设备、新材料的采用

设计采用微生物反应+膜过滤处理技术:污水中的污油和有机悬浮物在适宜的环境中发生氧化分解,专性菌以有机物作为营养进行新陈代谢,复杂的有机物降解成简单的无机物,达到净化污水的目的,有效降低了处理后污水中的含油量、悬浮物和细菌含量。在膜工艺后端增建抽吸泵,提高膜通量,保证水质达标。

设计选用一体化采出水处理装置,操作简单易行,有效降低了污水含油量,保证了污水水量的平稳运行和微生物工艺的进水稳定。

设计引入了聚乙烯(PE)土工膜防渗技术。该项技术选用的 PE土工膜的物理力学性质满足:密度≥900 kg/m3,抗冻性(脆性温度)达到-60 ℃,抗渗强度在1.05 MPa水压力下48 h不渗水,渗透系数<10-11cm/s,适合雅斯油田特殊的环境因素。对污泥池底、池壁整体铺设 PE土工膜防渗,有效防止了池内污水渗漏造成的环境污染。

4 结论

由于在设计中采用了先进的工艺技术,从平面布置到工艺流程,雅斯污水处理系统做到了操作方便,利于管理,充分利用水资源,节能降耗,保护环境。与常规工艺相比,微生物污水处理工艺具有如下特点:(1)配合膜处理工艺使用,处理精度高;(2)对污水中的油和有机物降解彻底,剩余污泥量少;(3)处理过程不需投加药剂,方便管理;(4)可与后续扩建工程有序衔接。

雅斯油田污水处理系统改造后,解决了产出水的复杂水质影响污水处理运行的问题,保证了出水水质,为该油田的注水开发、产量稳定和可持续生产创造了条件。

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