1.1油田污水站的現(xiàn)場調(diào)研情況
1.1.1油田含油污水的來源及處理現(xiàn)狀
目前，伴隨著油田的不斷開發(fā)，原油開采技術(shù)不斷發(fā)展，陸續(xù)經(jīng)歷了一次、二次、三次采油。一次采油，主要是依靠天然的能源作為動力來源;二次采油，是通過人為注水的方法使地層壓力維持穩(wěn)定;三次采油，則需要將注入水的特性進(jìn)行更改從而獲得更高的采油效率。現(xiàn)階段，多采用二次、三次采油。我國的大部分油田都已經(jīng)進(jìn)入石油開采的中后期，所以多采用注水的方法進(jìn)行采油，這樣導(dǎo)致采出的原油含水量日益增加，多數(shù)油田的含水率能夠達(dá)到80%，甚至90%，因此，如何高效的處理含油污水是當(dāng)今油田面臨的嚴(yán)峻問題。由地面以下開采獲得的油水混合物被稱作“采出液”，通過脫水處理分離而獲得的水被稱作“油田采出水”，也稱“油田污水”。因此，對于整個油田的生產(chǎn)過程來說，原油脫水站中的污水占油田現(xiàn)場含油污水的比例最大，然后才是依次是各種原油儲罐的罐底水、清洗原油的污水以及洗井后排到污水站的廢水等。回注是油田含油污水經(jīng)過處理后的主要去向，而在污水處理過程中，主要對象是油類物質(zhì)和懸浮物。
在回注過程中，如果不對油田采出的含油污水進(jìn)行處理，那么，污水和注水層將會因其相互的不配伍性導(dǎo)致新沉淀物的產(chǎn)生，這些沉淀特極易將注水層的微小裂縫和縫隙堵塞，進(jìn)一步降低注水層滲透率，最終減慢污水回注的速度。所以如果想要獲得較高的注水效率，使注水井的使用壽命增加，降低投入成本，就必須要想辦法處理含油污水。只有將污水中的油類物質(zhì)濾除，才能盡可能的除去盡可能多的懸浮物質(zhì)。所以在油田含油污水的處理過程中，常規(guī)主體技術(shù)是油水分離技術(shù)及過濾技術(shù)，并將防垢、緩蝕、殺菌等化學(xué)處理措施作為輔助技術(shù)，才能最大程度的符合當(dāng)污水含油量在1000mg/l以下、懸浮固體在300mg/l左右時，處理后水能達(dá)到中、高滲透率油層所需的注水水質(zhì)要求。
1.1.2油田污水處理原則
油田采出水是油田在采油過程中隨原油一同采出的地層水，由于地層不同，采油過程不同，采出水的成分十分復(fù)雜，一般不能直接排放或回注。因此需要進(jìn)行油田污水處理，具體處理的原則如下：
1.綜合考慮環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
2.全面規(guī)劃，清污分流，合理布局，盡量減小污水負(fù)荷，降低投資和運(yùn)行費(fèi)用。
3.采用先進(jìn)、成熟、易管理、易操作的處理工藝，并具有良好的自控水平，經(jīng)深度處理的污水作到高水高用、中水中用、低水低用，以達(dá)到良好的環(huán)境、經(jīng)濟(jì)效益比。
4.污水處理設(shè)施應(yīng)與周圍環(huán)境及景觀達(dá)到協(xié)調(diào)一致。
5.充分考慮當(dāng)?shù)囟練鉁剌^為寒冷這一問題以保障冬季處理系統(tǒng)的正常運(yùn)行和處理效果。
1.1.3油田污水站現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)分析研究
1.1.3.1污水站現(xiàn)有監(jiān)控點(diǎn)配置統(tǒng)計(jì)大慶油田采油六廠共有20座污水站應(yīng)用了自控系統(tǒng)，主要實(shí)現(xiàn)對反沖洗過程自動控制和污水系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集。自控系統(tǒng)由上位機(jī)和現(xiàn)場過程控制系統(tǒng)構(gòu)成二級控制系統(tǒng)。上位機(jī)主要是給用戶提供一個可視化的操作管理平臺，顯示生產(chǎn)工藝流程，設(shè)定各種生產(chǎn)參數(shù)，對生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)測報警，提供自動報表業(yè)務(wù)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)服務(wù)等功能�，F(xiàn)場過程控制系統(tǒng)完成對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集，控制輸出的處理，上傳數(shù)據(jù)及上位機(jī)的生產(chǎn)指令等功能，即對生產(chǎn)過程的直接自動測控。通過對喇560污水站等污水站的工藝流程進(jìn)行調(diào)研，統(tǒng)計(jì)出自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的監(jiān)測控制點(diǎn)。監(jiān)控點(diǎn)的主要內(nèi)容：檢測生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，其中閥門的開度、泵的運(yùn)行狀態(tài)、罐體液位、來水流量、反沖洗流量實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程傳遞控制是關(guān)鍵，反沖洗強(qiáng)度控制是技術(shù)難點(diǎn)。系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集是把污水站非電量的生產(chǎn)工藝參數(shù)(液位、流量、污水指標(biāo))通過在線的儀表換算成4-20mA的模擬電流信號，PLC的中央處理器通過模擬量接收部分接收輸出的模擬電流信號，依據(jù)現(xiàn)場儀表的上下限分析計(jì)算出所需的檢測數(shù)據(jù);泵、閥門、攪拌器的驅(qū)動是通過PLC的數(shù)字量輸出模塊提供的無源節(jié)點(diǎn)的開啟、斷開來實(shí)現(xiàn)的;攪拌器是否運(yùn)行、閥門是否到位、泵是否啟動的信號通過無源觸點(diǎn)方式提供給PLC數(shù)字量輸入模塊，pLC的中央處理器根據(jù)輸入模塊通道的狀態(tài)判斷設(shè)備運(yùn)行情況。具體聯(lián)系污水寶或參見http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
1.1.3.2污水站現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)分析
根據(jù)調(diào)研的信息可以把運(yùn)行的污水站和深度污水處理站的控制方式分成3個層次：
手動控制：人工觀察污水處理過程的儀表，并記錄液位、流量、溫度、濁度等性能指標(biāo)數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)得到所需的控制條件，操作員通過手動方式控制現(xiàn)場的主要設(shè)備如閥門的開啟、電機(jī)的啟停、反沖洗強(qiáng)度調(diào)節(jié)等;
半自動控制：把采集到的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳到控制室，控制室中上位機(jī)顯示這些過程參數(shù)、電機(jī)、閥門等設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，檢測生產(chǎn)中是否發(fā)現(xiàn)異常。操作員現(xiàn)場收集、記錄指標(biāo)參數(shù)以及現(xiàn)場控制設(shè)備運(yùn)行;
全自動控制：在污水處理過程中，全部的采用計(jì)算機(jī)控制，結(jié)合多層次的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，PLC接收由變送器輸出的產(chǎn)過程的各種信號，利用PLC的邏輯處理能力實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備的實(shí)時控制，利用網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)上傳到管理層。
目前我廠運(yùn)行的污水站控制系統(tǒng)只是實(shí)現(xiàn)了部分自動化，主要是實(shí)現(xiàn)了反沖洗強(qiáng)度控制和液位顯示報警、壓力顯示報警、流量顯示等。反沖洗強(qiáng)度控制是一個技術(shù)難點(diǎn)，強(qiáng)度小，達(dá)不到效果，強(qiáng)度大，會把濾料沖到管線內(nèi)，造成濾料流失，強(qiáng)度控制是否精確決定反沖洗的效果，決定了處理水的質(zhì)量。
1.2油田污水站基本工藝流程
1.2.1國內(nèi)含油污水處理的主要工藝
目前，國內(nèi)油田常用的污水處理工藝，設(shè)計(jì)時多以滿足地層回注和回灌要求為主要考慮因素。根據(jù)沉降—?dú)飧 炷^濾的流程，采用的主要技術(shù)包括重力除油、壓力除油、混凝、浮選、過濾等。主要工藝有以下4種：
1.自然沉降—混凝沉降—壓力過濾。工藝的特點(diǎn)為去油效率高，能夠獲得穩(wěn)定的出水水質(zhì)，處理設(shè)備易于維護(hù)等。
2.混凝除油—壓力過濾。伴隨新型原油脫水設(shè)備的不斷研發(fā)，油田采出水中的含油量大大減少，因此，可以在傳統(tǒng)的三段基礎(chǔ)上縮減至兩段，但改進(jìn)后系統(tǒng)的抗沖擊性變差。同時，由于污水中泥砂的含量越來越高，污水處理過程也從原來的油、水兩相分離變?yōu)橛�、水、泥三相分離。
3.粗�；汀炷汀獕毫^濾。這一工藝使污水處理設(shè)備獲得了較高的處理效果和能力，一定程度上的解決了除油罐體積過大的問題，但隨著采出液含砂量的增加，此技術(shù)逐漸被淘汰。
4.斜板除油—?dú)飧 獕毫^濾。此工藝的優(yōu)點(diǎn)有節(jié)省場地、去污效率高，對于污水的處理效果明顯好于混凝除油的方式，但缺點(diǎn)是系統(tǒng)抗沖擊的能力較弱，并進(jìn)對于進(jìn)水水質(zhì)要求比較高。
1.2.2油田污水站的主要工藝流程
油田污水是采出液通過油、氣、水三相分離后得到的，經(jīng)歷了生產(chǎn)單井、計(jì)量站和轉(zhuǎn)油站等生產(chǎn)環(huán)節(jié)，具有非常復(fù)雜的成分，污水中含有硫化物、原油、懸浮物。污水處理工藝流程：
一、水處理系統(tǒng)
本站采用兩級沉降、一級壓力過濾流程。進(jìn)入污水站的含油污水先進(jìn)入一次沉降罐中沉降，一次沉降罐出來的污水進(jìn)入二次沉降罐再次沉降，二次沉降罐出來的污水進(jìn)入到升壓罐，升壓泵從升壓罐吸水提升壓力送入過濾罐過濾，濾后水進(jìn)入清水罐，再外輸至注水站。
二、污油系統(tǒng)
一、二次沉降罐頂部分離出的污油自流進(jìn)入污油罐，經(jīng)污油泵提升后輸至放水站重新處理。
油田污水站自控系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)
三、反沖洗系統(tǒng)
濾罐反沖洗的清水也來自清水罐，反沖洗后的污水流到回收池，再從回收池到一次沉降罐。
四、排泥系統(tǒng)
一、二次沉降罐底部采用穿孔管排泥，排泥進(jìn)污泥池。污泥池內(nèi)的泥水混合液經(jīng)污泥提升泵提升后送至污泥處理間，進(jìn)一級旋流器，旋流器分離后的污水輸至一次沉降罐，濃縮后的污水進(jìn)二級旋流器;二級旋流器分離后的污水輸至一次沉降罐，再次濃縮后的污水進(jìn)離心機(jī);經(jīng)離心機(jī)脫水后的污泥可經(jīng)螺旋輸送機(jī)輸送裝車外運(yùn)或送至污泥堆放場，污水進(jìn)回收水池。
