中原油田濮二污水处理站:让油藏畅饮“纯净水”

  在中原油田濮二污水处理站,每天有近万立方米的采出水,经过净化处理后重新回注地下油藏驱油,使黢黑如墨的采出污水变成了清澈透亮的“纯净水”。“濮二污水处理站的变化得益于东濮老区油田采出污水低成本处理技术的应用。”近日,中原油田东濮老区油田采出污水低成本处理技术攻关项目长、中原油田水务分公司水务技术专家苏三宝表示,采用该项技术后,使采出水处理的综合成本下降了近 1/5,残渣的产生量下降了近三成。

  揭榜挂帅,揪出“拦路虎”

  采出水是指油田开采过程中从油井采出液中分离的含油污水,其中含有大量的悬浮物和溶解杂质。如何高效、低成本、环保地处理油田采出水,一度成为老油田面临的难题。

  以中原油田为例,东濮老区整体处于高含水、特高含水期,含水率高(平均>94%),产液量大(约2200万立方米/年)。东濮老区现有采出水处理站13座,主要采取“除油-水质改性-沉降过滤”三段式水处理工艺。

  “在此之前,油田采出水处理依靠外委技术服务厂家,药剂费用高,产出水处理‘副产品’残渣产量大,给安全环保工作带来巨大压力。此外,随着油田三次采油开展,采出水水性日益复杂,现有工艺较难应对差异化处置需求。”苏三宝表示。

  现场的需求就是科研攻关的突破点。2021年11月,油田发布重点科技项目“揭榜挂帅”第一批榜单,东濮老区采出水低成本处理技术位居榜首。

  扎根油田水务领域科研一线的苏三宝决心攻下这些难题。2022年3月,油田发挥大兵团作战优势,由中原油田水务分公司、石油工程技术研究院和濮城采油厂联合组建攻关团队,苏三宝被任命为项目长。

  攻关团队选取药剂费用最高、残渣产生量最大的濮二污水处理站为目标区块,开启了“治水”的升级打怪之路。

  实验摸索,找准平衡点

  初期,攻关团队决定从水质改性技术机理这一源头入手。然而,研究刚起步就碰到了棘手问题。“分析化验时,我们发现采出水中的溶解酸性气和残渣产生量的关系,竟然与早在1916年建立的亨德森方程描述的经典理论不相符。”苏三宝解释说,“这就意味着经典理论这块‘磨刀石’在东濮老区失灵了。”

  面对新问题,科研团队研学联动、集智攻关,反复优化分析方案,选取多座污水站横向对比,历时数月分析水质近千项,层层解析内部联系,步步探寻普遍规律。

  在经历了试验、失败、再优化的艰辛探索,科研团队终于创新建立了“气液固”多相水质净化反应机理,明确了溶解酸气即游离CO2才是残渣产生量的主控因素,建立起了残渣产生量随药剂正比增加的数学关系。在实现理论认识提升的同时,也明析了残渣、药剂这两个卡脖子难题共同一体的内在联系,进一步验证了去除游离CO2是实现低成本采出水处理技术的关键。

  “相同的药剂种类,配比不同,产生残渣的数量就不同,就像走平衡木,我们需要找寻到最佳平衡点。”苏三宝表示,“经过多轮测试,我们发现当把酸碱度的参数控制在6.7±0.1,可满足油田水质标准条件下残渣量最少。”

  智能调控,实现精准加药

  “智能化是支撑我们科研成果落地的载体。要想把酸碱度精细控制到±0.1,依靠当前人工调节无异于蚍蜉撼树。既然人工调节做不到,那就交给智能化。”苏三宝表示。

  攻关团队搭乘建设数智赋能型油田东风,创新建立多参数水质监测系统和药剂自动反馈调节投加技术,全部实现自主设计和施工,实现了水质监测看得清、控制方法算得准、反馈调节做得实,酸碱值实现精细控制。

  濮东采油厂胡状采油管理区胡状集污水处理站是最早装上智能调控系统的站场。“以前,加药人工调节的时候,那3米多高的储罐,一天要爬很多次。现在可不一样了,足不出室,我们的员工就可以完成从加药到调控一系列的操作。”水务分公司油区水务服务项目部员工王桂臣说,通过值班室的电脑以及安装在加药泵房的PLC控制柜,操作人员可以实时、清晰地看到污水处理时的参数变化规律、水质波动情况等,并进行实时在线自动调节参数。

  当前,中原油田已实施了胡状、明二、濮二等污水处理站的药剂投加自动化改造,并开展药剂自动调控系统建设,优化数据采集点和控制点,安装在线监控仪表84台套,大幅降低岗位员工劳动强度。

  “下一步,我们将继续在低碳绿色处理技术上强发力,全力解决传统混凝剂需要较高碱度与高含二氧化碳采出水为酸性水之间的矛盾,努力达到在采出水处理过程中不直接或间接增加二氧化碳排放量,让二氧化碳在采出污水中实现原位封存。”苏三宝说。

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