一体化撬装压裂返排液处理设备的应用
2022年某油区进行勘探开发，每年产生的污水量(转油站计量)约为60x104m3。该油区转油站脱水系统的污水量为1600m3/d，含油质量浓度为240mg/L，悬浮物质量浓度为150mg/L，水质达不到《SY/T5329-2012》及对该油区注入水质的指标要求[1]。为最大程度利用处理过的含油污水，在油井中测试注入层的平均空气渗透率，根据注入层不同的平均空气渗透率得到不同注水水质的要求，然后再依据该油田生产、环境等因素处理含油污水，以使处理后的含油污水可以回注地层，因此开展了橇装式污水处理装置在采出水处理工程中的应用研究。
转油站主要设备包括沉降罐、橇装式污水处理装置及自动控制仪表等。通过一年的投产运行，在不加药的情况下水质得到明显改善，水质稳定且达到该油田对地层注水水质的要求。转油站采用的橇装式污水处理工艺流程如下:脱水系统来水→700m3调储沉降罐→橇装式污水处理装置(1套)→500m3注水罐→外输泵(3台)→去站外注水管线。
橇装式污水处理装置设计污水处理量为700 m3/d，装置由卧式沉隆罐、双滤料过滤罐和多介质过滤罐组成。为了方便橇装设备运输，将该装置分成三个橇块:
橇块一尺寸为7850mmx2680mm，主要布置有沉降罐、加药装置及配电柜等;
橇块二尺寸为8000 mmx2880mm，主要布置有多介质过滤罐及空气罐:橇块
三尺寸为8 700 mmx2 880 mm，主要布置有双滤料过滤罐及提升泵。
转油站橇装式污水处理工艺主要设备包括沉降罐、橇装式污水处理装置及自动控制仪表等。
2.1沉降罐
从脱水系统来的含油污水，先进入700 m3调储沉降罐，在沉降罐进口加入除油剂，含油污水在这个罐内经过较长时间的沉降后，含油量已经得到大幅度的降低，还可以容纳脱水器排放的油而不影响抽水，这些油又能直接回收。分离出来的污油通过中心筒集油槽和污油回收罐进入污油回收泵，再打回脱水站处理。
2.2橇装式污水处理装置
橇装式污水处理装置由卧式沉降罐、双滤料过滤罐、多介质过滤罐及橇块等组成。卧式沉降罐内部采用粗粒化段+横向斜流板结构，设有集泥斗及斜板冲洗装置(设计有超越流程)，在设备进口加入絮凝剂和助凝剂。设备运行一段时间后，采用超越卧式沉降罐流程，可对斜板进行冲洗。卧式沉降罐实物照片如图1所示。该设备的运行特点是:①无二次混合，采用卧式结构，污水以水平方式流过沉隆罐，克服了污水在常规的混凝或斜板沉降罐分离过程中重新混合产生一次污染。②层流稳定。附设整流组件，对水流有很好的整流作用，尽可能保持了污水在较大流速下处于稳定的层流状态。③聚结斜板板距较小。采用尽可能小的板距斜板，从而在一定平面尺寸的设备容器内，获得了尽可能多的沉积面积。④运行平稳。水出口采用先进的变频调速控制系统，从而使水室液位保持平稳，保证了设备的平稳运行。⑤利于排泥。罐体下部设锥形收泥槽，有效地增加了污泥沉降空间，同时也有利于排泥。由干处理含油污水缩短了污水沉降时间，因此沉降设备体积得到了有效降低。双滤料过滤罐内部采用无烟煤和石英砂作为滤料，并设计全密闭流程。过滤罐上层为无烟煤，下部为石英砂，石英砂厚度为400mm，因石英砂位于无烟煤层之下不易流失，可提高截流能力。这样，从整个滤层来看减轻了单层正向过滤器出现的纳污能力低、“表面过滤现象”和滤料流失等问题，而且可以显著提高单罐处理水量，可实现污水处理全密闭流程，杜绝污水与空气接触，减小设备腐蚀和细菌滋生堵塞地层。多介质过滤罐内部采用核桃壳、稀土瓷砂和磁铁矿作为滤料，以保证出水水质达标。该设备的运行特点是:1过滤罐采用相对密度为1.23的核桃壳作为上层[2]中部采用相对密度为2.4的稀土瓷砂，下部采用相对密度为4.5的磁铁矿;②配水采用均匀的放射配水和集流的筛管结构设计，筛管采用不锈钢材料制成，可防止罐内死区现象，过滤水头损失最大不超过0.05 MPa，反冲洗水头损失最大不超过0.1MPa;③过滤器采用了最新的设计，可确保在使用过程中上筛管不被挤弯，避免跑料现象的发生。
2.3自动控制仪表
沉降罐水室安装电磁浮球液位变送器，液位信号由液位变送器传送给变频调速器，通过变频调速器控制管道离心泵，将水提升进过滤器进行过滤，并保证沉降罐液位稳定。橇装式污水处理工艺在设备调试中，偶尔有含油质量浓度最高达11777.0 mg/L的来水，但对整个设备的冲击并不大，设备出水水质仍然能达标，说明整套设备的适应沧围较厂，机十扰能刀较强。在加约工况下，高效沉降罐出口水中含油息剧降，2~3h后沉降罐出口含油已为0，沉降罐的除油率达到了 100%。这样大幅度减轻了过滤罐的处理负荷，保证了最后的出水水质，进而也延长了过滤罐的反洗周期，减轻了员工劳动强度[3]。油田设计要求的注入水质指标见表12015年8月-2016年8月，在不加药的情况下，转油站生产运行情况见表2,实际处理后的水质指标见表3
(1)渭北油区通过对高效沉降除油技术、过滤技术和控制技术的研究，对污水处理工艺进行设计和设备选型[4]，处理后的主要水质指标为:含油质量浓度≤5
mg/L，悬浮物质量浓度≤3mg/L，悬浮物颗粒直径≤2um。
(2)橇装式含油污水处理装置占地少，集中布置并采用先进自控系统便于操作管理，保证了污水处理水质达到回注要求。
(3)转油站通过一年的投产运行，水质得到明显改善，水质稳定且达到该油田对地层注水水质的要求，收到了预期效果。
(4)转油站每年可减少污水处理量59x104m3，这部分污水在渭北就地处理成本为0.25元/m3，每年可节约污水处理费用14.8万元。
(5)建议根据现场实际情况定期对该装置填料进行清洗。