回炉利用突破难关油田稠油污水亦变宝

Posted 2023-01-12 油污

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辽河油田公司“稠油污水深度处理回用注汽锅炉技术"填补了国内空白，工业污水经深度处理后可直接回用于锅炉，实现污水零排放，具有巨大的环境、社会和经济效益。
入夏以来，东北老工业基地辽宁省遭受了百年一遇的大旱天气。那些用水大户急得团团转的时候，辽河油田公司副总工程师刘喜林却不用再为油田用水的事着急了，因为一项由他所在的技术发展部门研发完成的“稠油污水回用注汽锅炉工艺技术"刚刚通过中国石油天然气股份公司的验收，此项工艺技术不仅达到国际领先水平，还填补了国内一项空白。再过不久，经过深度处理的污水就像清水一样，可直接回用于整个辽河油田的注汽锅炉，每日可节约清水5万立方米，将大大缓解耗能大户用水紧张的局面。
污水过剩矛盾凸现
坐落在世界第一大芦苇荡中的辽河油田是国内最大稠油生产基地，年产原油稳定在1200万吨，其中，2/3为稠油、超稠油和高凝油，均需热力开采，每天需要使用大量清水，能耗是普通原油开采的两到三倍。据统计，辽河油田热采炉日用清水约5万立方米，而每开采1立方米稠油又产生2～4立方米稠油污水，日产含油污水达15万立方米，除用于开发注水、掺水、作业等外，还有6.5万立方米的剩余污水。过去这些污水都直接回注到地下，造成的直接后果就是污染地下水层。随着辽河流域综合治理的开展，污水过剩的矛盾变得越来越突出。
另一方面，由于地表水水质较差，所以辽河油田生产和生活用水不得不大量使用地下水，过量的开采，使地下水位急剧下降。生产和生活用水量与日俱增，供水严重不足。污水回注成本又非常高，给环境污染和生产成本带来了双重压力。
身为辽河油田公司技术发展处处长的刘喜林表示，水资源日益紧张和污水过剩而外排超标等问题，已严重影响和制约着油田的正常生产。为了油田的可持续发展，也为了促进水资源的循环再利用，如何合理处置这些数量巨大的稠油污水，成为摆在辽河油田公司面前非常严峻的经济和技术挑战。
经过科研人员长时间的考察和研究，认为解决油田蒸汽锅炉供水和稠油污水处理双重矛盾最有效的方法就是将稠油污水经过适当处理后回用于高压蒸汽锅炉。
回炉利用突破难关
“稠油污水深度处理回用注汽锅炉技术"成为辽河油田以及中国石油“九五"和“十五"期间重大科学研究项目。辽河油田公司技术发展处油气集输科科长武俊宪指出，“稠油污水深度处理回用注汽锅炉技术"的突出特点就是变废为宝，充分利用了稠油污水的水源和水温，实现了污水的资源化，减少了清水资源的消耗，节约了清水软化费、燃料费和污水无效回注费，并防止了对地下水体的污染，符合清洁生产和循环经济的核心理念。从环境和社会效益看，既减少废水外排污染环境，又节省了大量清水资源，代表了将来油田污水处理的基本方向，具有显著的经济效益。事实上，上世纪70年代以来，美国、加拿大等一些发达国家对稠油污水的处理基本上就是采用这种回用锅炉的处理方式。
但是武俊宪也指出，尽管国内外对于稠油污水回用锅炉的工艺技术研究已有很多年历史，但多数处理工艺效果仍然不够理想和稳定，而且那些技术流程长、投资大、运行费用高、管理复杂，很难在我国推广应用。况且辽河油田稠油污水黏度大、密度高、乳化严重、水质水量变化大、生物可降解性能差，这些特殊性决定了不能照搬国外的技术，必须研究出具有辽河特色的污水处理技术，这是多年困扰辽河油田的一大难题。
为此，辽河油田公司从自身特点出发，在广泛借鉴国内外稠油污水处理研究成果和经验的基础上，针对辽河油田稠油污水水质复杂和变化较大的特点，寻求简捷、高效、实用的稠油污水处理新工艺技术，实现污水进锅炉的目标。在这一思想指导下，他们对稠油污水深度处理回用注汽锅炉的关键处理工艺、处理设备进行了大量的试验研究和一系列专题攻关。
“除油、除悬浮物、除硅和软化这四项技术，是稠油污水深度处理及回用中遇到的最大技术难题。"刘喜林说。
稠油污水水质变化大的主要影响因素是水中的浮油，而稠油污水中的浮油所占比例最高，其次为乳化油和溶解油。因此，首要目标是通过水质调节，将绝大部分的浮油去除，然后采用破乳絮凝等化学方法，将绝大部分的乳化油去除，而常规的物理方法和化学药剂并不能将溶解油完全去除。高效净水药剂的研制和开发成为稠油污水处理的基础和关键，净水药剂的好坏直接影响稠油污水处理后的最终出水效果。
针对上述难题，科技人员通过实验室试验、室内试验、现场中试，经过6年的科研攻关，开发出先除油、再除渣、稠油污泥脱水、除硅和离子软化方法对稠油污水进行处理。通过现场中试，达到了热采锅炉用水指标，并已回用热采锅炉给水。实践证明，稠油废水回用热采锅炉技术上是可行的。
全面推广三重效益
目前，辽河油田利用该项技术先期建成的欢三联、洼一联和曙四联3座稠油污水深度处理站已分别正式投产运行，日处理能力已达到5.8万立方米，年回用污水1296万立方米，可创效6200余万元。洼一联合站站长姜杰称，通过一年多运行，经水质分析和炉管检测，其出水水质完全达到进热采锅炉的给水指标，炉管结垢速率也在正常范围之内，含油和杂质等指标均达到了设计要求。实践验证，污水进锅炉对锅炉没有负面影响，而且安全、平稳、简单，成本大大降低，使污水资源在油田得到应用，得以良性循环，有效解决了污水出路和生产成本的问题，为油田稠油工业生产污水实现零排放提供了可靠技术保障。
现在，辽河油田公司已建立起一套完整的稠油污水处理工艺技术，确定了稠油污水处理的基本原则，提出了稠油污水回用于注汽锅炉新的工艺流程及设计参数。
刘喜林还特别提到，他们已成功地研制和开发出高效的净水药剂。该药剂具有投药量小、处理效率高、耐冲击负荷能力强等优点，对相同或类似的污水有很大的推广应用价值。
此外，深度污水处理工程还形成了六项创新技术，即先除油后除悬浮物技术、化学除硅技术、射流气浮和溶气气浮技术、精细过滤技术、大孔弱酸阳离子软化技术、污泥脱水技术。
这六项技术的突破，使困扰辽河油田多年的稠油污水处理难题得以解决，并形成了具有辽河稠油污水特色的一套先进技术流程，为辽河油田稠油污水综合治理打下了基础。同时，也将对我国油田采出水处理技术的发展产生巨大的促进作用，填补了国内空白，达到了国际领先水平。今年3月21日，辽河油田公司污水深度处理工程通过中国石油天然气股份公司的验收，这标志着辽河油田工业污水经深度处理后可直接用于锅炉。
能耗大户走在节能减排前列。刘喜林透露说，这项技术下一步准备在油田全面推广，代替整个油田注汽锅炉所用的每天5万立方米清水，它的环境、社会、经济效益将是巨大的，如果在中国石油内部推广，效益将更巨大。