稠油油田采出水回用热采锅炉给水技术_孙绳昆

热采锅炉给水水质标准探讨
1 我国的热采锅炉给水指标值需进一步验证 美国、加拿大利用稠油采出水处理后回用热采锅 炉的技术已有 20 余年的历史。我国从事这项技术的试 验研究和工程实践较晚，热采锅炉给水指标是参照国 外有关数据制定的，有些指标的经济合理性需要进一 步验证。 （1）水中 Cl-的含量，较高的 Cl-含量对钢材的腐 蚀作用。
注：美国石油协会标准中，对 SiO2 有如下注释：若水的碱度是硬度的 3 倍以上，水中不存在其它结垢离子的条件下，SiO2 含量深度处理用作热采锅炉给水在我国起 步较晚，《稠油集输及注蒸汽系统设计规范》和《稠油 油田采出水用于蒸汽发生器给水处理设计规范》中对 水质分析方法没有具体规定。本文工程水质分析方法 是参照《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法》 （SY/T5329—94）和国标有关水质分析方法进行的（详 见表 3）。
70～100
溶解氧（mg/L） K++Na+（mg/L） Mg2+（mg/L） Ca2+（mg/L）
0.2～0.3 1000～1500
10～20 10～20
永硬度（mg/L） 总碱度（mg/L） pH 值 水温(℃)
0 1500～2000
7.5～8.0 55～60
注：硬度、碱度以 CaCO3 计，下同；油和脂不包括溶解油
欢三联稠油采出水处理工艺流程
稠油采出水处理工艺流程示意见图 1。
稠油 采出水
调节 水罐
提升泵
混凝 沉降罐
溶气 浮选机
多介质 过滤器
核桃壳 过滤器
过滤泵
机械加速 澄清池
一级弱酸 软化器
二级弱酸 软化器
外输罐
外输泵
热注站
图 1 稠油采出水处理工艺示意
1 污水处理主工艺流程 在除油罐前投加反相破乳剂，主要除油；在浮选 机前加铝盐和絮凝剂，进一步除油和悬浮物；在机械 加速澄清池前投加镁盐、液碱和絮凝剂，主要去除 SiO2；在多介质过滤器前加助滤剂，经核桃壳过滤器 和多介质过滤器进一步除油和悬浮物达到设计指标； 弱酸软化器对滤后水进行软化，使硬度指标达到设计 要求。 2 污水处理次工艺流程 系统产生的各种污水，按照其水质污染程度，分 别进入污水池 A、B 格。过滤器初期反洗水、浓缩器 上清液、污泥脱出水、池（罐）放空水、溢流水等含 油、悬浮物比较多的污水进入污水池 A 格，A 格水经 泵提升后进入斜板沉淀器，经混凝沉降后出水进入污 水池 B 格，底部污泥进入污泥池；过滤器后期反洗水、 软化器漂洗水等含油、悬浮物比较少的污水，进入污 水池 B 格。B 格污水经回收水泵提升进入机械加速澄 清池或调节水罐。 3 污泥脱水工艺流程 污水处理工艺中，产生污泥的单元主要是斜管除 油罐、浮选机、澄清池及斜板沉淀器。系统产生的污 泥流入污泥池，经污泥提升泵输送到污泥浓缩器，加 药浓缩后污泥进入污泥脱水泵，加压后污泥进入厢式 压滤机，脱水后污泥经皮带输送机输送到污泥装车间， 污泥装车卫生填埋。 4 事故状态检测及事故流程 为了防止过滤软化设备受到非正常水质污染，在 核桃壳过滤器进口处安装在线浊度仪表。当在线检测 仪表检测到水质超过正常范围时，发出信号；再通过 手工取样化验确认水质超过正常允许值时，关闭过滤 泵出水到核桃壳过滤器阀门，将不合格水切换到调节 水罐前，开始运行事故流程。与此同时，采取调整加 药种类、数量等措施，消除水质超标带来的不利影响。 5 仪表及自动化控制 自控系统采用的是 DCS 集散控制系统。该系统集 DCS 和 PLC 的特长于一体，既可用于模拟量的数据采 集，又可作连续过程控制及调节，也可快速处理各种 开关量的逻辑控制。
中国 SY0027—94
0.05 0.1 0.05 50
2
2000 2
7000 7.5～11
美国 石油协会
0.1 1.0 0.1 50* 5.0 最好 1.0 最大 2000 1.0 最大 7000 7～12
加拿大 经验规定
0.05 测不出
0.1 50 5.0 最好 1.0 最大 2000 1.0 溶解度决定 7.5～9.1
通过上述水质分析可以看出，欢三联稠油采出 水属于低硬度、中等矿化度、较高碱度的重碳酸氢钠 型水。
2 热采锅炉用水指标 我国热采锅炉用水指标按《稠油集输及注蒸汽系 统设计规范》（SY0027—94）中规定的指标执行。美
* 孙绳昆，男，1965 年生，高级工程师。1989 年毕业于哈尔滨建筑工程学院给排水专业，现任中油辽河工程有限公司环境工程所副所长。通信地址：
日平均值 0.02
未检出 未检出 74（41） 1400（1800）
分析项目 悬浮物（mg/L） 油和脂（mg/L） 可溶性固体（mg/L） pH值
日平均值 1.80 0.18
3400（5200） 8.0（9.5）
注：括号内为除硅后数据。污水输送到热注站后，在热注站进行脱氧处理， 达标后进热采锅炉
后水质达到了设计要求，能够满足生产运行。 （2）污水处理次流程运行灵活，污水清浊分开，
2 新设备特点 （1）采用高效溶气浮选机，该机功能齐备，工作 稳定可靠，出水水质高，占地比常规溶气浮选机节约 约 50%；浮选机进水采用管道混合器进行药剂混合， 内部采用斜板提高固液分离效率，底部设有刮泥机， 顶部设有 2 部刮渣机。 （2）采用全自动多介质精细过滤器，配有化学清 洗设备 1 套，设备出水含油和悬浮物均小于 2 mg/L， 保证了进热采锅炉水质指标。 （3）采用大孔弱酸树脂固定床软化器，运行可靠、 稳定，操作便利。 （4）采用体外撮洗全自动核桃壳过滤器。 （5）调节水罐采用浮动收油装置，收油效果好， 操作便利。 （6）采用立式螺杆泵将污油输送污油池内，室外 安装，既简化了工艺，又节省了污油泵房。 （7）采用厢式压滤机进行含油污泥脱水，脱出污 泥含水率比离心脱水低约 10%。
（5）稠油采出水不仅含有大量无机化合物、有机 物，而且高温、高压油藏的采出水携带许多悬浮固体， 溶解了各种盐类和气体；在采油、作业和集输过程中 还加入各种化学药剂，使稠油采出水含有多种杂质成 分且这些成分波动性较大。如欢三联稠油采出水就具 有这个特点，其水质主要指标见表 1。
表 1 欢三联来水水质
项目 油和脂（mg/L） 悬浮物（mg/L） COD（mg/L） 硫化物（mg/L）
表 3 热采锅炉给水水质分析方法
分析项目 溶解氧 总硬度 总铁 SiO2 总碱度 悬浮物 油和脂 可溶性固体 pH值
分析方法 SY/T5329—1994（测氧管比色法） SY/T5523—2000（络合滴定法） SY/T5329—1994（硫氰酸盐法） GB8538—1995（钼黄比色法） SY/T5523—2000（容量法） SY/T5329—1994（重量法） SY/T5329—1994（光电比色法） SY/T5523—2000（容量法） SY/T5523—2000（pH计法）
3 新材料特点 （1）采用新型反相破乳剂，更好地适应含油污水 性质。 （2）采用国产大孔弱酸树脂 D113，软化含油污水。 （3）采用耐高温、耐腐蚀的玻璃纤维斜管，提高 单体处理效率，节约占地。 （4）采用既耐酸碱又耐油的特殊橡胶制品作为弱 酸软化器及配管内衬，保证设备及管道的使用寿命。 （5）采用 FRP/PVC 复合管道输送浓盐酸液体，解 决管道腐蚀和强度问题。 （6）采用 PPR 非金属管道输送有腐蚀性的化学药 剂，解决管道腐蚀问题。
技术特点
1 新技术特点 （1）采用微絮凝过滤技术，保证出水悬浮物小于 2 mg/L。 （2）采用接触絮凝、澄清除硅技术。
16
石油规划设计 第 17 卷第 4 期
油气地面工程科技成果专辑（上）
（3）提升泵、外输泵、加药泵采用变频调速技术。 （4）采用电磁调速技术，解决污泥脱水机自动保 压问题。 （5）采用超声波技术，解决重力输水管道流量计 量问题。 （6）采用内喷涂料技术，解决钢管水质二次污染 问题。
辽宁省盘锦市兴隆台区石油大街 93 号，124010
油气地面工程科技成果专辑（上）
石油规划设计 2006 年 7 月
15
国、加拿大热采锅炉给水指标见表 2。
表 2 各国热采锅炉给水指标
分析项目
溶解氧（mg/L） 总硬度（mg/L） 总铁（mg/L） SiO2（mg/L）
悬浮物（mg/L）
总碱度（mg/L） 油和脂（mg/L） 矿化度（mg/L） pH 值
14
石油规划设计 第 17 卷第 4 期
油气地面工程科技成果专辑（上）
稠油油田采出水回用热采锅炉给水技术
孙绳昆* 郭野愚 郭文奇
中油辽河工程有限公司 孙绳昆等. 稠油油田采出水回用热采锅炉给水技术. 石油规划设计，2006，17（4）：14～16，28
摘 要 稠油油田采出水回用热采锅炉给水技术是稠油开发的重要配套技术。本文结合欢三 联污水深度处理工程，介绍了该项技术的工艺流程、技术特点以及生产运行情况，并对运行成本、 经济效益以及存在问题进行了分析。生产实践表明：将稠油采出水深度处理回用热采锅炉给水， 技术上是可行的，具有较好的经济效益、社会效益和环境效益。
生产运行分析
1 处理后的水质 欢三联污水深度处理后的水质分析结果见表 4。 2 工艺评价 （1）生产运行表明，污水处理主流程所确定的重 力除油、浮选、过滤和软化工艺是可靠适用的，处理
表 4 处理后水质分析数据
分析项目 *溶解氧（mg/L） 总硬度（mg/L） 总铁（mg/L） SiO2（mg/L） 总碱度（mg/L）
3 操作成本及经济效益分析 通过生产测算，1 m3 污水处理操作成本约 3.05 元 （不包括除硅部分操作成本），其中药剂费 2.06 元、 电费 0.42 元。处理 1 m3 污水的除硅药剂费约 3.30 元。 经济效益估算，水量以 20 000 m3/d 计算。热能的 利用每年节约约 2 920 万元（稠油污水温度 55℃，清 水温度 15℃，燃料油按 700 元/t 计算）；每年节省排污 费 73 万元（达标外排费 0.1 元/m3，暂不计污染费）； 每年回收原油费约 255 万元（回收原油 10 t/d，原油按 700 元/t 计算）；每年节省清水资源费 1 022 万元（水 价按 1.4 元/m3 计算）。由此可以看出，稠油采出水回 用热采锅炉给水具有较好的经济效益。