大牛地气田污水处理现状分析

1、大牛地气田污水处理现状分析朱冬立 刘云云 石小明（中石化华北油气分公司采气一厂 陕西 榆林 719000）摘要：随着大牛地气田的开发，由于由于开采层位和区域的差异，造成来站污水水质复杂多变，目前污水处理工艺无法满足生产需要，现场生产中，诸多问题导致预处理、甲醇回收、污水回注系统产生严重腐蚀、结垢、堵塞、刺漏等各种复杂问题，严重影响了生产的正常运行。本文简单结合大牛地气田污水处理生产现状分析一些主要影响因素，从理论上分析研究污水产生腐蚀、结垢的机理和影响因素，从而在今后的水质优化处理提供有效可行的参考。关键词：腐蚀 堵塞 药剂 管理1 前言自2007年11月第二污水处理站投运以来，回注管网压力不

2、断攀升，一度达到近13Mpa的高压，而设计注水井井口最大压力仅16Mpa，而随着生产压力增大，水质问题得不到有效解决，回注系统压力还会升高，解决这一问题迫在眉睫。通过现场生产维护情况，采用各种化学分析方法，详细分析研究了含醇污水和回注污水的组成、性质等特点，为提高生产效率，提出相应的解决方法，并从理论上分析研究污水产生腐蚀、结垢的机理和影响因素，从而在今后的水质工艺处理优化提供有效可行的参考依据。从对环境的危害来看，气田水是一种必须进行处理的污染物；从利用所含的有用物质来看，气田水又是一种综合性的液矿资源，有潜在的经济效益和社会效益。在国外，自前苏联于1924年从巴库气田水中提12成功后，日本

3、、美国和意大利等国家也纷纷开展从气田水中提12、Br2、B和Li元素，其中日本搞得最好。日本从1934年开始用吹出法从千叶和新泻两县的气田水(含12量为6070mgL)中提12，至1969年12产量达4500t，居世界之首，而提12后之气田水外排。1980年日本又研究用树脂法从气田水中提Br2成功并实现了工业化。1950年美国开始从阿肯色州气田水中提Br2，提Br2后的气田水回注地层。此外，1980年前苏联研究用含A1203和Mg的吸附剂从气田水中提“并获成功。目前，气田水在某些国家不再视为一种污废水，而是一种可开发的新资源。可断 定，随着科学技术的发展，气田水中更多的化学元素将会被开发利用。

4、2 甲醇污水处理工艺流程1、凝析油稳定罐 2、除油器 3、甲醇污水储罐 4、粗过滤器 5、精细过滤器6、精馏塔 7、重沸器 8、回流罐 9、甲醇储罐 10、回注污水罐图1 甲醇污水处理工艺流程基金项目 国家科技重大专项鄂尔多斯盆地大牛地致密低渗气田开发示范工程(2011ZX05045)气田污水从各集气站用罐车拉运进至净化厂，卸车转水预处理后作为料液储存，悬浮杂质经沉降絮凝后料液经甲醇回收装置处理，回收的甲醇产品进入产品储罐，拉运回各个集气站进行循环使用；脱甲醇废水经化验合格回注地层。水质预处理过程中产生的污泥经脱水脱醇处理后，干化焚烧处理。3 预处理污水综合分析数据表1：分析物质名称混液水样测

5、定结果外观表面含有大量浮油，含大量悬浮物气味臭味pH值60.5Cl-24192.6 mg/LHCO3-397.27 mg/LCa2+4571.3 mg/LMg2+146.7 mg/LK+Na+85.16 mg/LSO42+346.0 mg/LFe2+Fe3+148.43 mg/LH2S未检出硫含量2.6 mg/L矿化度49447.2 mg/L含油量184.36 mg/L悬浮物含量1267.2 mg/L甲醇含量22.7 %机械杂质168.5 mg/L总硬度（以CaO计）4874.6 mg/L水型CaCl2由于气田产出的地层水成分复杂，各个气井开采的层位又不尽相同，水质差异较大，但大都具有高浊度、

6、高矿化度、高腐蚀性、高含铁量、低pH值显著“四高一低”的特点，给甲醇回收过程带来如堵塞、结垢、腐蚀等一系列难度。经化验分析结垢主要成分有Fe（OH）3及CaCO3/MgCO3晶体，以及一些有机絮体。4 脱甲醇废水处理工艺流程图2：脱甲醇废水处理工艺流程参照回注水执行气田水回注方法（SY/T6595-2004）具体数值与实测数据比较。表2：污染物名称回注指标回注数据pH值696.11SS15.0mg/L82.6mg/L含油30mg/L23.74mg/L浊度472电导率35500甲醇含量0.47%Cl-20683.5mg/LHCO3-218.6mg/LSO42-174.1mg/LCa2+9257.

7、7mg/LMg2+1748.3mg/L总铁5.27mg/LSr2+Ba2+385.2mg/L从表2中可以看出，回注水中含有Sr2+、Ba2+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+等阳离子，氯、重碳酸根、二价硫、硫酸根等阴离子。处理后的水质pH值在6左右，略呈酸性，水中离子极易生成碳酸盐、硫酸盐结垢，造成回注管网堵塞、腐蚀。5 氯离子的危害： 水含有超过100106的氯化物、超过100106的硫化物，或50106硝酸盐，这些离子被认为富有侵蚀性。氯化物、硫化物和硝酸盐破坏金属表面的防护层，导致腐蚀。氯离子和硫酸根离子均属水中腐蚀性离子，特别是氯离子会破坏金属表面形成的钝化膜，它能穿过细孔而产生

8、点蚀，特别在污垢存在时。由于污垢下是个贫氧区，一般成阳极；而水中Cl-可以扩散进入阳极区，形成金属氯化物，即： Fe Fe2+2e Fe2+2Cl FeCl2，而金属氯化物又可进一步水解产生HCl，这又使铁的溶解速度加剧， FeCl2+2H20Fe（OH）2+2HCl这样垢下小孔中pH不断下降，使得小孔中溶液不断酸化，又促进腐蚀，故氯离子还有自催化的特征。1Cl-不仅易产生点蚀，而且对不锈钢设备，特别对具有一定浓缩的水质处理设备损坏特别大，预处理后的污水经过甲醇提馏后，废液与原液相比有一定的浓缩倍数，由于Cl-浓缩产生应力腐蚀开裂，对管网破坏很大。如何降低污水中氯离子含量，对改善设备腐蚀状况有

9、一定作用。但由于污水中的Cl-含量极高，混合液Cl-含量在23万毫克每升之间，根据现场试验去除Cl-比较麻烦，大大增加了水质处理的经济成本，所以在污水进入管网装置前投加缓释剂来缓解Cl-对管网的腐蚀速度。6 铁元素的危害：由于污水中具有高含铁量，有二价铁和三价铁，二价铁是不稳定的，容易被氧化生成不溶性的氢氧化铁。二价铁能促进管网中铁细菌的生长，在管网内形成黏性膜，加快对管网的腐蚀速度。腐蚀所产生的腐蚀产物可以形成管垢，管垢可以起到钝化层的作用以阻止进一步腐蚀，同时也可以由溶解和电化学作用直接向管网污水释放铁，铁释放现象可以破坏管垢结垢，并进一步加剧腐蚀。不仅在管道内壁结垢，造成能耗增加，而且还

10、腐蚀破坏管网，降低管网的使用寿命。2从现场实际加药配比情况来看，当pH值调节至88.5时，可有效去除铁离子，降低污水对后期管网及设备的影响。7 pH值的影响在自然界，正常温度下，水的pH值一般在4.310.0之间，碳钢在这样的水溶液中，它的表面常常形成Fe(OH) 2覆盖膜。此时碳钢腐蚀速度主要决定于氧的扩散速度而几乎与pH无关，在pH值为410之间，腐蚀率几乎是不变的。pH在10以上时，铁表面被钝化，腐蚀速度继续下降。当pH低于4.0时，铁表面保护膜被溶解，水中H+浓度增加因而发生析氢反应，腐蚀速度将急剧增加。实际上，由于水中钙硬的存在，碳钢表面常有一层CaCO3保护膜，当pH值偏酸性时，则

11、碳钢表面不易形成有保护性的致密的CaCO3垢层，故pH值低时，其腐蚀率要比pH值偏碱性时高些。3而我厂污水原液pH值一般为60.5，呈酸性，但根据现场水处理试验调节pH值至88.5时水处理效果达到最佳，为减少污水原液对管网及设备的腐蚀、离子结垢情况，在前期投加少量缓蚀阻垢剂加以解决铁离子对管网和设备的腐蚀。8 设计存在问题现在的加药计量泵运行时全部在最大量工作，无法再加大加药量。如果减小转水量，在冬季运转作业时严重影响生产；增大配方浓度，在加药箱溶解不完全结果，例如UT6-1药剂，一旦出现药剂溶解饱和，就会造成加药管线堵塞；药与药加入后混合时间间隔太短，药效没有充分体现；管网腐蚀堵塞严重，特别

12、是UT6-1含有大量NaOH溶液对管网腐蚀严重，UT6-7易形成粘稠块状造成管网堵塞；原液沉降时间严重不足，现在一天来液量约800m3左右，转水处理后基本可以保证其沉降10小时左右，但如在冬季生产，平均每天来液1200m3左右，最高峰时近1800m3污水，加药后基本没有沉降时间，使得管网、装置结垢堵塞严重；另外，由于每年污水处理所产生的大量污泥，导致污泥储存能力严重不足，制约了清池清罐作业的效及时开展，生产时频繁倒灌，从而使原料罐中沉降物进入管网、装置，严重影响到装置的生产效率。9 人为因素影响现场人员责任心不到位，规章制度执行落实不扎实，在配制药品时没有严格按照配方配制；巡检不仔细，发生泄漏、堵塞等没有及时发现。10 总结综合以上诸多原因会使水质在预处理系统的不到有效控制，从而使没有得到有效处理的污水进入处理装置处理，最终使管网腐蚀，装置堵塞，塔盘结垢等问题的产生，所控制的各项指标多项都达不到设计要求，增大后续处理的难度。水处理界有句行语叫“三分药剂，七分管理”，这是国内外水处理专家们共同得出的一条经验，所谓“三分药剂，七分管理”，主要体现在平时的水质管理上，它所强调的是管理的重要性。4有了好的药剂，还需有高质量的管理来操作，才能使药剂达到应有的效果，解决系统本身存在的问题。如果现场能够把水质的各个指标都控制好，无论是谁家的药剂都好使，都能达到污水处理的最终目的。