電化學(xué)預(yù)氧化在油田污水處理中的應(yīng)用

　　油田污水回注是提高驅(qū)油效率、保持油層產(chǎn)量、穩(wěn)定油井生產(chǎn)能力的重要措施之一。塔河油田一號聯(lián)是目前注水開發(fā)的主力供水源，承擔著碎屑巖、碳酸鹽巖多個區(qū)塊的注水開發(fā)。由于一號聯(lián)污水低pH值、高Cl酸性水質(zhì)和高含鈣、鎂、鋇的高礦化度水質(zhì)，存在較強的腐蝕和結(jié)垢特性，且處理后的注水水質(zhì)不能穩(wěn)定達標，不僅對注水和油井生產(chǎn)造成嚴重的不利影響，同時也嚴重影響了油氣田的安全和正常生產(chǎn)。因此引進電化學(xué)預(yù)氧化處理技術(shù)，對一號聯(lián)污水進行水質(zhì)改性，以達到注水水質(zhì)穩(wěn)定達標的目的。

　　1、前期一號聯(lián)污水處理系統(tǒng)狀況及存在問題

　　1.1 前期污水處理系統(tǒng)現(xiàn)狀

　　目前一號聯(lián)污水處理系統(tǒng)實際處理水量為10000~11000m3/d，超過設(shè)計規(guī)模9000m3/d，處于超負荷運行狀態(tài)。

　　電化學(xué)預(yù)氧化前污水處理系統(tǒng)主工藝流程如下：

　　來水→2000m3除油罐→500m3緩沖罐→提升泵→高效壓力聚結(jié)除油器→全自動雙濾料過濾器→1000m3外輸緩沖罐→污水外輸泵→回注(灌)站。

　　1.2 來水水質(zhì)特性

　　1.2.1 污水離子分析

　　一號聯(lián)污水處理系統(tǒng)的處理對象主要是一號聯(lián)120萬噸和150萬噸原油處理系統(tǒng)油井產(chǎn)出來水。一號聯(lián)來水水樣的離子組成見表1。

　　1.2.2 水質(zhì)指標分析

　　采用SY/T5329標準規(guī)定的方法，沿污水處理工藝流程對一號聯(lián)水質(zhì)指標及腐蝕速率進行了檢測和監(jiān)測，結(jié)果見表2

　　從表1、2中可以看出，一號聯(lián)來水高礦化度、高Cl^-，水中Ca²⁺、Mg²⁺含量較高、屬CaCl₂水型，污水pH值較低，懸浮物、含油量、總鐵較高，處理后的水質(zhì)除了含油量達到要求外，懸浮物、Fe²⁺較高。

　　1.2.3 水質(zhì)穩(wěn)定性差

　　由于污水處理系統(tǒng)污水處理劑只添加了絮凝劑、助凝劑兩種，除去了水中大部分固體懸浮物，但并未將鐵離子除去，導(dǎo)致水質(zhì)穩(wěn)定性差，下游注水站水質(zhì)變黃，固體懸浮物明顯升高。為達到碎屑巖注水要求，碎屑巖污水處理系統(tǒng)從一號聯(lián)污水處理系統(tǒng)外輸罐來水后經(jīng)過了多介質(zhì)過濾器二次處理，且處理達標，但下游注水站的水質(zhì)濁度明顯上升，達不到“注好水”的目的，使清罐周期大福縮短，影響正常注水。

　　2、電化學(xué)預(yù)氧化基本原理及現(xiàn)場試驗

　　2.1 電化學(xué)預(yù)氧化的基本原理

　　電化學(xué)預(yù)氧化的基本原理是通過電化學(xué)的方法對來水進行預(yù)氧化處理，利用預(yù)氧化過程中產(chǎn)生的強氧化態(tài)中間物質(zhì)在殺滅細菌的同時，將污水中的Fe²⁺氧化成Fe³⁺、S^2-氧化成單質(zhì)硫，并使其具有凝聚作用，在較低pH值條件和混凝劑的共同作用下，打破污水中存在的CO₂-HCO^3--CO₃^2-緩沖體系和固有的膠體平衡，使水中的微小雜質(zhì)顆粒聚集成體積大、密度高、沉降快的絮體，從水體中完全沉降、分離出來，實現(xiàn)水質(zhì)穩(wěn)定達標的目的。

　　2.2 電化學(xué)預(yù)氧化處理技術(shù)的現(xiàn)場試驗

　　為解決采油一廠油田采出水穩(wěn)定達到回注水質(zhì)標準的問題，對一號聯(lián)污水處理系統(tǒng)采用電化學(xué)預(yù)氧化油田采出水治理技術(shù)在站內(nèi)進行了現(xiàn)場小型采出水治理試驗研究，同時考慮到水質(zhì)改性后結(jié)垢、污泥處理等問題，該試驗分為pH=6.5、pH=7.0兩個階段。

　　3、電化學(xué)預(yù)氧化技術(shù)的現(xiàn)場應(yīng)用

　　經(jīng)過前期的現(xiàn)場小型試驗，一號聯(lián)電化學(xué)預(yù)氧化污水處理流程于2014年底正式投運，采取“重力斜板除油+壓力除油+預(yù)氧化水質(zhì)改性+沉降分離+過濾”的污水處理工藝。截止到目前已運行了近一年的時間，污水系統(tǒng)運行平穩(wěn)，水質(zhì)穩(wěn)定達標。

　　3.1 主要工藝流程

　　來水→700m3、1000m3除油罐→200m3污水緩沖罐→提升泵→聚結(jié)壓力除油器→電化學(xué)預(yù)氧化裝置→混合反應(yīng)器→2000m沉降罐―500m3緩沖罐→提升泵→雙濾料過濾器→1000m3外輸罐→污水外輸泵→回注(灌)站。

　　3.2 水質(zhì)指標

　　采用電化學(xué)設(shè)備對一號聯(lián)污水進行預(yù)氧化處理，控制合適的參數(shù)條件，應(yīng)用優(yōu)選出的各種處理劑對污水進行改性、絮凝、助凝，再通過過濾、外輸投加穩(wěn)定劑的方式，使處理后的各項水質(zhì)指標達到注水要求。

　　通過與前期污水處理方式對比，采用電化學(xué)預(yù)氧化技術(shù)，對水質(zhì)進行改性，再通過化學(xué)混凝的方式綜合治理一號聯(lián)油田污水，有效的去除了污水中鐵離子，保證了沿程水質(zhì)的穩(wěn)定達標。

　　4、結(jié)論

　　電化學(xué)預(yù)氧化、水質(zhì)改性污水處理技術(shù)的現(xiàn)場應(yīng)用最大限度地滿足采油一廠的注水開發(fā)和長期穩(wěn)產(chǎn)之需要，標本兼治地解決了油田污水的不穩(wěn)定因素，既保證了“注好水”，又保證了“注上水”。采油一廠自電化學(xué)預(yù)氧化水質(zhì)改性技術(shù)應(yīng)用以來，碎屑巖油藏注水系統(tǒng)的水質(zhì)達標率>90%，配注完成率>90%。(來源：中國石化西北油田分公司，西南石油大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院)