以水为先,开展基础研究,强化科技创新创效end.ppt

以水为先，开展基础研究，强化科技创新创效,工艺所化学室2015年7月,前言,油田进入含水期后，从油井采出液集输系统到污水回注系统，水性、水质分析攸关重要。2015年以来，化学室本着以水为先的理念，深入开展基础研究，创新检测方法，提升方案针对性，有力推动了“所矿结合”活动的开展；同时依托“厂级项目”，加大沿程水质的跟踪力度，加强系统化节点分析，为水质治理工作打下了坚实基础。,目录,现河工艺所化学室,油田水概况,加强水质监测，提高注入水质,加强水性分析，治理泵站结垢,下步工作方向,注水站,注水井,采油井,配水间,集输站,污水站,一、油田水概况,计量站,沿程水质恶化,接转站,油田污水从驱动原油采出到回注地层补充能量，起到了功不可没的作用，然而采输系统结垢及污水回注系统水质恶化也严重影响了油田正常生产。因此，化学室重点对水性水质进行分析，力求避免集输泵站结垢、净化回注水质，保障采油厂稳产增产。,结垢,目录,现河工艺所化学室,油田水概况,加强水质监测，提高注入水质,加强水性分析，治理泵站结垢,下步工作方向,采输系统结垢的主要原因是水的热力学条件变化或来液不配伍，因此，需要通过水性分析明确结垢原因。目前，化学室主要采取滴定法来分析水样的离子构成；酸洗法来分析垢样成分。由于缺少先进的仪器设备，无法明确硫酸盐垢的类别。,不可检测项：钡、锶,原子吸收法、发射光谱法,垢样分析,溶解产气,不溶解,碳酸盐垢、铁的化合物,硫酸盐垢（无法细分）,硫酸钙,硫酸钡,硫酸锶,X衍射仪,可检测相：钙、镁、钾和钠,水样分析,阳离子,阴离子,碳酸氢根、碳酸根、硫酸根、氯离子,酸洗,滴定,（一）常规分析方法,创新提出钡锶离子定性检测方法：为了明确硫酸盐垢的类型，面对检测仪器缺陷，工艺所化学室深化室内研究，根据溶解度曲线图，利用不同物质的溶解度差值，开创出一套快速高效的钡锶离子定性检测方法，为科学治理集输泵站结垢工作提供了技术支撑。,不同物质的溶解度曲线图,不同物质的溶解度曲线,（二）创新检测，精细分析,通过玫瑰红酸钠来区别钡锶离子。,河4-113站隶属于史127示范区，与河82-5站、河82-9站来液一起汇入外输线，在河4-113站汇入外输线下游处结垢严重，平均约半年时间管线完全堵死。,通过垢样定性分析，初步判断主要为硫酸盐垢。为了查明结垢原因，我们对沿程水样进行了水性分析。,（三）案例分析,酸洗不溶,硫酸盐垢,（三）案例分析,硫酸根离子在混合液中的浓度,混合液中的硫酸根离子浓度远远小于硫酸钙析出时硫酸根离子浓度1468mg/L，因此，结垢类型为硫酸钡锶垢。,结论,截止2015年7月，累计治理结垢泵站10座，其中9座泵站为硫酸钡锶垢，通过分流措施，得到了彻底治理。,（四）治理成果,地面集输泵站结垢类型绝大部分为硫酸钡锶垢，普遍位于泵站混输管线及加热炉内部。,目录,现河工艺所化学室,油田水概况,加强水质监测，提高注入水质,加强水性分析，治理泵站结垢,下步工作方向,（一）工作概况,2015年，化学室持续强化水质监测工作，累计完成监测点数833个，同比增加101个；1-6月平均水质符合率为93.9%，同比提高4.1%，水质符合率明显提升，沿程水质也有了一定改善。同时依托厂级项目，深入开展史100、河68沿程水质研究，并加大了源头水质研究力度，取得了一定的认识。,监测工作量,全厂水质达标率月度变化曲线,（二）史100沿程水质概况,2015年上半年史南污水站外输水水质符合率为72.34%，其中悬浮物符合率仅为37.5%，含油量符合率为68.75%，平均腐蚀速率的符合率为83.1%，SRB平均符合率为100%。,悬浮物标准:5mg/L,含油量标准:3mg/L,含油标准:3mg/L,源头水质超标排放，各节点水质明显超标，严重污染下游设备管网，管线冲洗后很快被源头水质再次污染。,悬浮物,含油,（二）史100沿程水质概况,1月份，3个滤罐轮流更换滤料,5-6月清罐，单罐运行,稳定剂,2015年上半年，源头水质波动的原因分别是过滤罐更换滤料、预氧化停运、加药设备调试及混凝沉降罐清污。设备调试及单罐运行期间除油效果差。,标准：5mg/L,2月，因更换玻璃钢管线，预氧化停运,4月加药设备更换调试，,（三）源头水质影响因素分析,除油效果差,预氧化停运沿程悬浮物变化情况,预氧化停运严重影响沿程水质稳定性，各节点悬浮物含量大大增加。,1、预氧化装置,（三）源头水质影响因素分析,原理：强氧化物质去除水中Fe2+、S2-等不稳定离子，同时具有杀菌和去除一定量游离CO2的作用。具有稳定水质的作用。,停运影响水质,工艺研究所,2、混凝沉降罐,竖流式混凝沉降罐1-进水管；2-絮凝筒；3-配水窗口；4-伞型集水槽；5-出水堰箱；6-出水管；7-收油槽；8-污油管；9-排泥管,混凝沉降：通过投加絮凝剂调节pH到7.2，使水中的成垢离子结晶析出，助凝剂使悬浮物颗粒相互碰撞、聚集、中和电荷，絮凝成较大的颗粒而易于从水中分离。污水从高处的配水窗口流出，沉降过程中，实现油水悬浮物的分离。污泥蓄积过程中，污泥与出水口距离缩小，导致高含悬浮物的水外排。单罐运行时，水流量加大，沉降时间缩短，悬浮物沉降不彻底便随污水排出罐外，导致水质变差。,污泥蓄积过程中，污泥与出水口距离缩小,（三）源头水质影响因素分析,污泥层厚和清污影响外输水,工艺研究所,3、过滤器,过滤作为深度处理的最后一个把关步骤，当前端正常时，可以去除微细颗粒和胶体物质，提高微量油份、悬浮物、细菌以及其他物质的去除率。当前端除油除颗粒效果变差时，可以加大负荷，过滤大量油份、悬浮物等，降低水质污染程度。因此，过滤器停运对外输水水质的影响根据前端除油除悬浮物效果来定。,（三）源头水质影响因素分析,停运和反冲洗影响外输水,进水：,出水,收油,排污口,反冲洗进水口,工艺研究所,定义：液体流经颗粒介质或表层层面进行固液分离的过程。组成：罐体、滤料层、承托层、配水系统、排水系统、搅拌系统和为满足过滤、反冲洗要求而设置的管道、阀门系统。,（三）源头水质影响因素分析,3、过滤器,随着过滤的进展，单位滤层厚度的含污能力逐步趋于饱和；其去除浊度能力随过滤方向逐层转移，当全部滤层失去除浊能力时，滤后水就出现超标的浊度。,反冲洗过程示意图,工艺研究所,出水口,反冲,排污,进水口,筛管布水器,（三）源头水质影响因素分析,3、过滤器,过滤原理：1、吸附作用2、截留作用（也称机械滤筛作用）3、附着作用4、沉降作用,史南污水站过滤罐采取5点反洗法，每天早上及下午5:00对滤罐进行一次反洗，保证两台过滤罐正常运行，反洗时间为20min；7月8日，化学室对史南过滤器反冲洗前后外输水及滤罐出口水质进行实时监测，事实证明：滤罐反冲洗完成后初期水质较冲洗前差，有轻微的超标现象。因此，滤罐反冲洗影响源头水质。,3、过滤器,（三）源头水质影响因素分析,污水处理工艺是一个紧密衔接的流程，每个环节出问题都会导致外输水波动，综合近年来的数据，对设备问题期间外输水监测数据进行分析，得出以下结论。影响悬浮物程度大小的顺序为：过滤罐停运、预氧化装置停运、混凝反应罐加药设备调试、混凝沉降罐清污导致单罐运行、过滤罐反冲洗。影响含油量变化的主要是混凝反应罐加药设备调试和过滤罐停运。,（三）源头水质影响因素分析,4、处理设备对水质影响,综合分析，影响外输水质的大小顺序依次为：设备停运、混凝罐清污、过滤器反冲洗。,史南污水站日常维护措施,（三）源头水质影响因素分析,污泥排放不及时，混凝沉降罐（2个）清污仅需8天左右，但2015年清污工作受各种因素影响，持续了两个月。,5、管理不到位,（四）沿程水质影响因素分析,1、源头水质,污水处理站作为水质处理的第一道关，源头水质至关重要。4月28日，源头水质不达标时，下游各节点水质较差，污染沿线构筑物；6月18日，源头水质达标排放时，在管线未冲洗的前提下，沿程各节点水质明显好转。可见，源头水质至关重要。,4月28日源头水质不达标时,6月18日源头水质达标时,史更104井实时监控：7月8日，对史南外输及史更104井口进行实时监测，在14;20-15:20间，史100注水站泵坏，进行了启停泵，15:20井口水质明显变差，水质发黑，悬浮物含量高达158.1mg/L,含油量高达17.4mg/L。在管壁存在二次污染的情况下，压力波动影响井口水质。,压力突变，启停泵,2、压力波动对井口水质的影响,压力波动剥离管壁污物,外输水质无变化,（四）沿程水质影响因素分析,3、细菌对悬浮物的影响,根据管线冲洗水中细菌及悬浮物含量变化作图，初步判断悬浮物随SRB菌浓呈指数递增。悬浮物增加，细菌浓度明显升高。,（四）沿程水质影响因素分析,SRB,TGB,IB,有肉眼可见黑色沉淀,有肉眼可见棕色沉淀,菌液粘度增大,沿程水质监测数据显示，配水间至井口段，铁离子含量大幅度升高，表明管线腐蚀严重。,金属在水溶液中的腐蚀是一种电化学反应。腐蚀为悬浮物的增加提供了铁离子，史南外输水1-6月份平均腐蚀速率有两个月超标严重，腐蚀速率不稳定，对下游的流程管线具有较大的冲击。,4、腐蚀对悬浮物的影响,（四）沿程水质影响因素分析,5、管壁附着物分析,史3-8-斜10管线冲洗现场,7月1日管线冲洗发现：1、管线冲洗时，大量管壁附着物被冲出；2、管壁附着物主要是悬浮物、油、细菌及铁的腐蚀产物；3、悬浮物中含有黑色的硫化亚铁。,（四）沿程水质影响因素分析,流速相同情况下，冲出水中铁离子含量逐渐降低，说明铁离子存在于管壁附着物中。,加盐酸后，有细小的气泡产生，静置1h后，黑色沉淀消失，油水分离，且有硫化氢气体溢出，说明管壁附着物有硫化亚铁沉淀。,（四）沿程水质影响因素分析,5、管壁附着物分析,7月1日管线冲洗发现：1、管线冲洗时，大量管壁附着物被冲出；2、管壁附着物主要是悬浮物、油、细菌及铁的腐蚀产物；3、悬浮物中含有黑色的硫化亚铁。,5月21日取样时，史100注水站内部改造，管线裸露在外，发现常压管线内壁附着一层致密的黑色油泥样物质，敲击时成块掉下，管线内壁腐蚀现象不明显。高压管线内壁附着物较少，使管壁裸露在外，与空气接触，发生明显的锈蚀现象。,（四）沿程水质影响因素分析,5、管壁附着物分析,曝氧常压管线,曝氧常压管线管壁污垢剥离后,曝氧高压管线,方解石和铁矿为主,5、管壁附着物分析,（四）沿程水质影响因素分析,曝氧,FeS是一种黑色易溶于酸的物质，具有还原性，与酸反应放出H2S气体，在空气中部分氧化为硫酸亚铁，部分水解并氧化为氢氧化铁，滤膜呈现黄色即是Fe3+的颜色，灰绿色即是Fe2+的颜色。其反应方程式如下：FeS+2H+=Fe2+H2SFeS+2O2=FeSO44FeS+8H2O=4H2S+4Fe(OH)24Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3从反应机理及现象推断水样迅速变黑是水中FeS析出所致，致使水中悬浮固体含量偏高。,史南污水站采用预氧化处理技术，在处理过程加入混凝剂（碱液），调节pH，生成碳酸钙沉淀，促进氢氧化铁沉降，同时降低成垢离子，减缓了后端污水的结垢趋势。注入水在地面注入过程中，温度是下降过程，一般在60以下，这个温度下，碳酸钙的结垢趋势也是比较小。,史南污水站提前结垢,低压输送流程管线,高压输送流程管线,碳酸钙含量：95%,碳酸钙含量：72%,碳酸钙含量：38%,节点,垢样,（四）沿程水质影响因素分析,6、结垢对水质的影响,沿程各节点水中的成垢离子降低比较明显，但垢质一般是在管壁附着，对管壁形成保护膜，防止管壁大面积腐蚀，但会增加点蚀的风险。另一方面，注水管线结垢会增加管壁粗糙度，利于油污、细菌的吸附，但间歇注水初始阶段，脉冲水会冲刷管壁污垢，造成水质污染。,6、结垢对水质的影响,（四）沿程水质影响因素分析,7、影响沿程水质大小顺序,（四）沿程水质影响因素分析,源头水质污染腐蚀产物水中成垢离子析出,综合以上分析，影响沿程水质根本原因是：,目录,现河工艺所化学室,油田水概况,加强水质监测，提高注入水质,加强水性分析，治理泵站结垢,下步工作计划,四、下步工作计划,(一）加强防垢治理跟踪结合,加强所矿结合，及时跟踪，实时PDCA循环防垢法，实现防垢技术水平阶段式提升。,悬浮物：5.0含油：150.8Fe2+：13.9,悬浮物：34.8含油：129.5Fe2+：3.9,悬浮物：6.8含油：165.3Fe2+：1.27,悬浮物：3.3含油：1.9Fe2+：1.5,悬浮物：5.6含油：2.5Fe2+：1.95,悬浮物：2.8含油：0.5Fe2+：1.0,悬浮物：4.8含油：0.6Fe2+：1。1,7月7日，对史南污水站站内各节点进行水质监测，发现该站混凝沉降罐清污后，出口水质达到外排标准，但在经过缓冲罐后水质发生恶化。分析该站先处理缓冲罐，后处理沉降罐，造成后端治理又被前端污染的问题。建议按照站内流程顺序，本着前端先处理的原则进行站内维护。,1、源头管理,(二）强化结合，提升管理，夯实水质基础,建议定时定量加药，增设一台备用混凝沉降罐，过滤器反冲洗后初期水打入污水罐，建议依照流程顺序进行设备清污工作；及时收油排污；由于史南污至史100注段为玻璃钢管线，因此，建议水质稳定剂投加点由外输泵进口改为史100注进口，以降低管壁药剂吸附，延缓高压管段腐蚀。,设备停运,建议铺设备用管线、安装备用设备,药剂投加,定时定量投加药剂,沉降罐单罐运行,建议加增一台混凝沉降罐,沉降罐污泥过厚,建议及时清污,过滤罐反冲洗,建议滤罐反洗后过滤水进污水罐,管线穿孔阀门坏,建议滤罐反洗后过滤水进污水罐,影响因素及建议,罐内污泥高,建议及时清污,1、源头管理,(二）强化结合，提升管理，夯实水质基础,(二）强化结合，提升管理，夯实水质基础,2、沿程管理,（1）加强设备维护，尽量避免停开泵，形成管线冲洗效应；（2）加强管线冲洗的执行及监管，要严格执行规定，避免出现洗井、冲管线一体的现象。同时建议引进管线处理新技术，与冲洗方式结合，实现完美清管。,变排量冲洗法：通过单井调节阀控制分三个流量和时间段对管线进行冲洗。流量10方/小时、冲洗30min；流量20方/小时、冲洗90min；流量30方/小时、冲洗60min。合计冲管线3小时，冲洗水量65方。,定量冲洗：冲洗水量65方以上。,皮碗清管器,皮碗清管器清除污物的原理：利用皮碗的过盈量，以上下游压差使皮碗张开，刮走污物。,(二）强化结合，提升管理，夯实水质基础,2、沿程管理,（3）加强注水数据的录入准确性。如史3-4-8井2014年8月检管增注后效果较好，但至2015年2月吸水量下降，3月拆水表校验，6月作业队试挤压力20兆帕，7月更换清水表芯子后注水正常。