一體化撬裝壓裂返排液處理設備的應用
2022年某油區(qū)進行勘探開發(fā)，每年產(chǎn)生的污水量(轉(zhuǎn)油站計量)約為60x104m3。該油區(qū)轉(zhuǎn)油站脫水系統(tǒng)的污水量為1600m3/d，含油質(zhì)量濃度為240mg/L，懸浮物質(zhì)量濃度為150mg/L，水質(zhì)達不到《SY/T5329-2012》及對該油區(qū)注入水質(zhì)的指標要求[1]。為最大程度利用處理過的含油污水，在油井中測試注入層的平均空氣滲透率，根據(jù)注入層不同的平均空氣滲透率得到不同注水水質(zhì)的要求，然后再依據(jù)該油田生產(chǎn)、環(huán)境等因素處理含油污水，以使處理后的含油污水可以回注地層，因此開展了橇裝式污水處理裝置在采出水處理工程中的應用研究。
轉(zhuǎn)油站主要設備包括沉降罐、橇裝式污水處理裝置及自動控制儀表等。通過一年的投產(chǎn)運行，在不加藥的情況下水質(zhì)得到明顯改善，水質(zhì)穩(wěn)定且達到該油田對地層注水水質(zhì)的要求。轉(zhuǎn)油站采用的橇裝式污水處理工藝流程如下:脫水系統(tǒng)來水→700m3調(diào)儲沉降罐→橇裝式污水處理裝置(1套)→500m3注水罐→外輸泵(3臺)→去站外注水管線。
橇裝式污水處理裝置設計污水處理量為700 m3/d，裝置由臥式沉隆罐、雙濾料過濾罐和多介質(zhì)過濾罐組成。為了方便橇裝設備運輸，將該裝置分成三個橇塊:
橇塊一尺寸為7850mmx2680mm，主要布置有沉降罐、加藥裝置及配電柜等;
橇塊二尺寸為8000 mmx2880mm，主要布置有多介質(zhì)過濾罐及空氣罐:橇塊
三尺寸為8 700 mmx2 880 mm，主要布置有雙濾料過濾罐及提升泵。
轉(zhuǎn)油站橇裝式污水處理工藝主要設備包括沉降罐、橇裝式污水處理裝置及自動控制儀表等。
2.1沉降罐
從脫水系統(tǒng)來的含油污水，先進入700 m3調(diào)儲沉降罐，在沉降罐進口加入除油劑，含油污水在這個罐內(nèi)經(jīng)過較長時間的沉降后，含油量已經(jīng)得到大幅度的降低，還可以容納脫水器排放的油而不影響抽水，這些油又能直接回收。分離出來的污油通過中心筒集油槽和污油回收罐進入污油回收泵，再打回脫水站處理。
2.2橇裝式污水處理裝置
橇裝式污水處理裝置由臥式沉降罐、雙濾料過濾罐、多介質(zhì)過濾罐及橇塊等組成。臥式沉降罐內(nèi)部采用粗?；?橫向斜流板結構，設有集泥斗及斜板沖洗裝置(設計有超越流程)，在設備進口加入絮凝劑和助凝劑。設備運行一段時間后，采用超越臥式沉降罐流程，可對斜板進行沖洗。臥式沉降罐實物照片如圖1所示。該設備的運行特點是:①無二次混合，采用臥式結構，污水以水平方式流過沉隆罐，克服了污水在常規(guī)的混凝或斜板沉降罐分離過程中重新混合產(chǎn)生一次污染。②層流穩(wěn)定。附設整流組件，對水流有很好的整流作用，盡可能保持了污水在較大流速下處于穩(wěn)定的層流狀態(tài)。③聚結斜板板距較小。采用盡可能小的板距斜板，從而在一定平面尺寸的設備容器內(nèi)，獲得了盡可能多的沉積面積。④運行平穩(wěn)。水出口采用先進的變頻調(diào)速控制系統(tǒng)，從而使水室液位保持平穩(wěn)，保證了設備的平穩(wěn)運行。⑤利于排泥。罐體下部設錐形收泥槽，有效地增加了污泥沉降空間，同時也有利于排泥。由干處理含油污水縮短了污水沉降時間，因此沉降設備體積得到了有效降低。雙濾料過濾罐內(nèi)部采用無煙煤和石英砂作為濾料，并設計全密閉流程。過濾罐上層為無煙煤，下部為石英砂，石英砂厚度為400mm，因石英砂位于無煙煤層之下不易流失，可提高截流能力。這樣，從整個濾層來看減輕了單層正向過濾器出現(xiàn)的納污能力低、“表面過濾現(xiàn)象”和濾料流失等問題，而且可以顯著提高單罐處理水量，可實現(xiàn)污水處理全密閉流程，杜絕污水與空氣接觸，減小設備腐蝕和細菌滋生堵塞地層。多介質(zhì)過濾罐內(nèi)部采用核桃殼、稀土瓷砂和磁鐵礦作為濾料，以保證出水水質(zhì)達標。該設備的運行特點是:1過濾罐采用相對密度為1.23的核桃殼作為上層[2]中部采用相對密度為2.4的稀土瓷砂，下部采用相對密度為4.5的磁鐵礦;②配水采用均勻的放射配水和集流的篩管結構設計，篩管采用不銹鋼材料制成，可防止罐內(nèi)死區(qū)現(xiàn)象，過濾水頭損失最大不超過0.05 MPa，反沖洗水頭損失最大不超過0.1MPa;③過濾器采用了最新的設計，可確保在使用過程中上篩管不被擠彎，避免跑料現(xiàn)象的發(fā)生。
2.3自動控制儀表
沉降罐水室安裝電磁浮球液位變送器，液位信號由液位變送器傳送給變頻調(diào)速器，通過變頻調(diào)速器控制管道離心泵，將水提升進過濾器進行過濾，并保證沉降罐液位穩(wěn)定。橇裝式污水處理工藝在設備調(diào)試中，偶爾有含油質(zhì)量濃度最高達11777.0 mg/L的來水，但對整個設備的沖擊并不大，設備出水水質(zhì)仍然能達標，說明整套設備的適應滄圍較廠，機十擾能刀較強。在加約工況下，高效沉降罐出口水中含油息劇降，2~3h后沉降罐出口含油已為0，沉降罐的除油率達到了 100%。這樣大幅度減輕了過濾罐的處理負荷，保證了最后的出水水質(zhì)，進而也延長了過濾罐的反洗周期，減輕了員工勞動強度[3]。油田設計要求的注入水質(zhì)指標見表12015年8月-2016年8月，在不加藥的情況下，轉(zhuǎn)油站生產(chǎn)運行情況見表2,實際處理后的水質(zhì)指標見表3
(1)渭北油區(qū)通過對高效沉降除油技術、過濾技術和控制技術的研究，對污水處理工藝進行設計和設備選型[4]，處理后的主要水質(zhì)指標為:含油質(zhì)量濃度≤5
mg/L，懸浮物質(zhì)量濃度≤3mg/L，懸浮物顆粒直徑≤2um。
(2)橇裝式含油污水處理裝置占地少，集中布置并采用先進自控系統(tǒng)便于操作管理，保證了污水處理水質(zhì)達到回注要求。
(3)轉(zhuǎn)油站通過一年的投產(chǎn)運行，水質(zhì)得到明顯改善，水質(zhì)穩(wěn)定且達到該油田對地層注水水質(zhì)的要求，收到了預期效果。
(4)轉(zhuǎn)油站每年可減少污水處理量59x104m3，這部分污水在渭北就地處理成本為0.25元/m3，每年可節(jié)約污水處理費用14.8萬元。
(5)建議根據(jù)現(xiàn)場實際情況定期對該裝置填料進行清洗。