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1、The trouble-shooting of a produced water processing systemin Changbei natural gas central process facilityYU Zhibin1，2，LI Pengjiang2，CHANG Chao2，ZHANG Zhanping2，WANG Hudan2（1.Xian Shiyou Uneversity，Xian Shanxi 710065，China；2.Gas Pruduction Plant 2of PetroChina Changqing Oilfield Company，Yulin Shanxi
2、 719000，China）Abstract:This article presented a typical process of the produced water processing system inChangbei central process facility（CPF）,showed the issues of the current system and did a rootcause analysis（RCA）for these issues.Meanwhile,solutions rose respectively based on the RCAresults to
3、handle the issues of like high existing solid suspension,and etc.The results after improvement were characterized.Key words：produced water processing；trouble shooting；root cause analysis长北处理厂污水处理系统存在问题分析及解决方法余志斌1，2，李朋江2，常超2，张占平2，王虎丹2（1.西安石油大学，陕西西安710065；2.中国石油长庆油田分公司第二采气厂，陕西榆林719000）摘要：介绍了长北天然气处理厂污水
4、回注系统的主要流程，指出了目前处理厂在污水处理过程中存在的问题，分析了污水处理系统不能正常运行的根本原因，并针对处理污水存在的固体悬浮颗粒过多、处理设施不完善等问题提出了解决方法，对改进后的效果进行了评价。关键词：污水回注；存在问题；改善措施doi:10.3969/j.issn.1673-5285.2013.06.033中图分类号：TE934.1文献标识码：A文章编号：1673-5285（2013）06-0114-05*收稿日期：201305-20作者简介：余志斌，男（1983-），2007 年毕业于河海大学工程力学专业，现为第二采气厂作业一区副经理。长北天然气处理厂污水处理系统于 2006
5、年 6 月建成，12 月正式投入使用，设计处理量为 240 立方米/天。长北天然气处理厂污水由三部分组成，生产污水、检修污水和生活污水。目前生产污水占污水总量的95.3%，检修污水占 1.4%，生活污水占 3.3%（日均）。污水处理流程简图（见图 1）。其中，生产污水主要来自甲醇再生单元的塔底废水，废水通过废水泵打入污水回注单元净水罐，经检验达到回注指标后，再通过污水回注泵直接注入回注井S213。检修污水,主要来自各个单元检修排污，污水先进入污水罐后由机泵输送到污水处理单元经过过滤器过滤，检测合格后回注地层。生活污水,生活污水来自生活区，目前生活污水外运处理。1目前存在问题及原因分析长北处理厂
6、污水处理系统自投运以来，回注泵 P-4004 频繁损换，严重时每天要停泵更换两次，导致污水不能及时回注，严重影响生产。针对这个问题，找出了影响回注泵损坏的主要原因。石油化工应用PETROCHEMICAL INDUSTRY APPLICATION第 32 卷第 6 期2013 年 6 月Vol.32 No.6June.2013图 1污水处理系统流程图1.1生产污水水质差，机杂含量大生产污水主要来自甲醇再生单元的塔底废水，废水通过废水泵打入污水回注单元净水罐，经检验达到回注指标后，再通过污水回注泵直接注入回注井S213，但在实际的运行过程中，回注泵的阀板阀座频繁损坏，阀板和阀座被污水中的泥沙冲刷出
7、坑槽，面与面之间的吸合力被破坏，无法进行密封，回注泵也就无法正常上量。经过分析，发现影响回注污水机杂含量的主要因素有。1.1.1大量井底泥沙随气层水进入处理厂长北区域绝大部分气井为水平井，采用裸眼完井，各井丛到天然气处理厂采用湿气输送模式，在生产过程中井底泥沙被气带到地面管线，随气层水一起进入处理厂各装置。液体中固体悬浮颗粒含量平均在 300550 mg/L。1.1.2污水系统工艺不合理长北处理厂甲醇富液处理厂甲醇富液由三项分离器分离出来后，进入甲醇再生单元 V2501 缓冲后，然后再到罐区 T0602A/B 罐进行沉降，沉降后去甲醇再生单元进行处理。由于沉降时间短，固体颗粒不能完全沉降，就带
8、大量机杂的液体进入甲醇再生单元。而且富液甲醇罐出水口位置不合理。用来做沉降的甲醇富液罐，出水口位置过低，沉降在罐底的机杂随液体进入甲醇再生单元。1.1.3污水处理设施不完善进入甲醇回收单元的污水机杂含量较高，而甲醇回收单元的废水在回注前没有任何后续处理装置就直接进入了净水罐进行回注，水中的固体悬浮颗粒没有被去除。以上三个原因导致了污水回注泵回注的污水中含有大量的固体悬浮颗粒，而回注泵由于设计时回注清水，采用的阀板和阀座是面与面接触，来保持密封，污水中的这些颗粒很容易破坏密封，导致回注泵频繁损坏，严重影响装置的运行。1.2回注压力高长北处理厂污水采用三柱塞往复高压泵进行回注，为了减轻对环境和地下
9、水资源的破坏，注水层在地下2 800 m 的储气层，回注压力平均在 27.528.6 MPa。回注压力高也就决定了泵的出口压力也要高，现在长北处理厂选用的两台回注泵出口压力设计为 40 MPa，工作压力大概在 2728 MPa，如此高的压力决定了回注泵内各部件的接触压力也很大，只要污水悬浮物高就会打坏阀板阀座，导致停泵。1.3回注污水粘度大，出现乳化还对回注污水进行了取样分析，发现污水乳化严重，也无法满足回注泵输送清水介质的要求。通过以上分析，生产污水水质差，机杂含量高；回注压力高；回注水乳化严重是影响回注泵损坏的主要原因。2解决办法及实施效果2.1针对大量泥沙随液进入处理厂的问题2.1.1找
10、出出砂原因，制定防砂计划并实施（1）确定泥砂来源，红外光谱衍射显示，回注井S213 井口样品中悬浮固体与泥浆相似，所以污水中的悬浮固体主要来自泥浆。（2）用盐水代替钻井泥浆，完钻后用盐水顶替第二条腿中的泥浆减少井内泥浆量。如果开窗侧钻两条腿都可以替换。（3）充分利用洗井作业来清洗新井，优化洗井标准，把固体含量由 20%降到 10%。利用在线分离器建立洗井天数和反出泥浆及固体含量的关系进一步优化洗井作业。接入新井后控制固体颗粒含量在井口安装暂时性的固体过滤装置。如果不用分离器，以较小的产量投产，密切监测长北天然气处理厂水质，根据水质结凝析油处理单元污水、检修污水污水调节罐污水调节罐纤维球过滤器甲
11、醇再生单元污水净水罐核桃壳过滤器高效聚结斜管除油器污水罐回注井污水回注泵余志斌等长北处理厂污水处理系统存在问题分析及解决方法第 6 期115果决定下一步的开井计划。如果用分离器，新井投产时缓慢开到最大产量，密切监测长北天然气处理厂水质评估分离效果。（4）用 Clampon 出沙设备检测仪监测出砂情况，建立合适的生产制度防止出砂。2.1.2改造甲醇富液罐出水口，进一步提高机杂沉降效果在今年 6 月检修期间对 T0602A/B 罐的出水口进行改造，将出水口抬升 70 cm，避免了罐内液位过低时，大量机械杂质进入甲醇再生单元。同时，也根据进入处理厂的水质情况，对加药配方进行了调整和优化，进一步提高机
12、杂沉降效果。2.2针对工艺不合理、污水处理设施不完善的问题对现有的污水处理系统流程进行改善。（1）现有富甲醇储罐目前被用来起沉降作用，但这是浮顶罐，按原设计是作为储罐用的，并不能稳定和连续地排油和排泥。需要通过停罐检修才能除去罐底沉积的泥。富甲醇浮顶罐内上方的浮油聚积并逐渐增厚，但也需要通过操作者的判断和人工排油，这既难于操作又不便于判断。所以在甲醇富液罐区新建 500 m3罐作为沉降罐，具有除油和除泥功能。这样在来流含油量在 5 00010 000 mg/L 和悬浮物含量为 1 000 mg/L 时，经沉降罐处理后其出口气田水（即富甲醇）含油量和悬浮物含量指标可分别降至1 000 mg/L
13、和 100 mg/L 以下。（2）在新建沉降罐下游设置水力旋流器，并在污水处理单元设置气浮装置和精细过滤器，设置一个转输泵，将新建沉降罐（T-0620）出口的富甲醇升压送至水力旋流器，进一步除油，处理后油含量可从 1 000 mg/L降至 100 mg/L。富甲醇经水力旋流除油后，通过现有的 3 级过滤器进入甲醇再生塔。可考虑只保留 2 级过滤。塔底水去污水处理单元，经气浮装置处理后含油量和悬浮物含量分别降至 30 和 10 mg/L在净水罐 T-4002 入口设置 5 m 精细过滤器以控制回注水悬浮物粒径。这样就可以防止甲醇塔底废水携带杂质直接进入净水罐进行回注。2.3回注压力高的问题针对回
14、注压力高的问题，采取了回注井清洗及酸化的方法。2.3.1清洗 S213 井用连续油管将机杂循环出来，接着进行酸化。这样可以重新启动下面的注水层，改善回注水层的污染情况。2.3.2酸化作业2010 年 10 月 11 号对回注井 S213进行酸化作业。总共注入36m3酸液，注酸压力为23MPa。（配方：20%HCl+1.5%防腐蚀剂+0.15%铁离子控制剂）。恢复注水后压力为26.11MPa（酸化前为27.89MPa），上次酸化后压力为 26.32 MPa,注水能力基本恢复到2008 年水平，有效的降低了回注压力。自 2009 年初到现在一共进行过 4 次酸化作业，酸化后回注压力平均降低 1.8
15、1 MPa。图 2改造后流程图石油化工应用2013 年第 32 卷1163效果检验3.1实施效果3.1.1干线来液中固体悬浮物明显减少通过与钻井组联合作业，制定完善的洗井程序，严格新井配产制度，干线来液中固体悬浮颗粒明显减少，由原来的443 mg/L 减少到平均 215 mg/L（见图 3）。3.1.2甲醇处理单元来液水质得到改善经过对甲醇富液罐出水口改造，加药配方的调整，进入甲醇处理单元含醇污水的固态悬浮颗粒明显减少，由原来的 246 mg/L减少到目前的 103 mg/L。3.1.3回注压力下降经过对 S213 的酸化作业和洗井作业，回注压力有了明显下降，平均在 1.5 MPa 左右（见图
16、 4）。3.2效益对比通过各种措施，保证了污水的水质，降低了回注压力，从而减少了回注泵维修频率、降低了劳动强度，5个月内维护维修成本从 32.6 万元降低到 20.3 万元。通过这一系列措施，我们达到了预期的目标，不仅干线来液中固体悬浮物明显减少、水质得到了改善、回注压力也降低了，而且还降低了不少成本，大大减轻了员工的劳动强度。表 1成本对比表4巩固措施及建议针对长北天然气处理厂污水处理系统存在的问题，目前虽然采取了一些措施，降低了回注污水中的机杂含量，减少了回注泵的损坏次数，使得污水处理系统暂时能够连续运行，不会影响到长北天然气处理厂的天然气生产，但这些仅仅是权宜之计。要从根本上解决问题，还
17、需要对污水处理系统不合理的工艺流程进行改造。因此，在日常的工作中还要注意以下几点：（1）继续跟踪水质情况，密切监测处理厂水质，根据水质结果决定下一步的开井计划。（2）在新投产井井口安装 Clampon 探头监测新井出砂情况，合理计划生产。（3）根据处理厂回注压力情况，及时对回注井进行酸化。60050040030020010002010.02.132010.03.172010.05.232010.05.262010.06.012010.06.032010.06.052010.06.062010.07.192010.07.242010.08.02线性（Total solids）435 mg/LTo
18、tal solids435 mg/L图 32010 年入口分离器机杂含量图 4酸化作业效果图lnjection Pressure Time（mPa Day）1200010000800060004000200000500010000150002000025000Injection Volume/m3酸化CB12-2 接入Below the red line injectivity is good红线以下注水能力好Above the red line injectivity is damaged红线以上注水能力受到损害时间更换阀板阀座/套人工用时/h费用/万元改造前20010.01-2010.06
19、2492 49732.6改造后2010.07-2010.121321 12720.3余志斌等长北处理厂污水处理系统存在问题分析及解决方法第 6 期（下转第 122 页）117作压力在 1 个大气压以上，显然此类流量计在负压法气体流量标准装置无法检定。即使有个别的厂家，比如韩国昌民公司的产品，虽然可以在负压法装置上进行检定，但由于这类流量计一般都使用在非常重要的计量场合，担负着非常重要的作用，按现在的通行做法，要求在进行现场工艺仿真的基础上使用实液检定，一般来说都不认可在空气介质中的检定结果。所以用负压法气体流量标准装置也不能解决天然气计量中使用的超声波流量计的检定问题。3结论负压法气体流量标准
20、装置有很多的优点，但也存在一定的局限，表现在对一些新型流量计检定有不足的地方。以上是我对负压法气体流量标准装置的认识，也许是因为个人的理解问题，也许是这类流量标准装置的缺陷。希望通过本文的阐述，能在这些方面引起注意，在以后建立气体标准装置充分考虑这些问题，避免同样的问题再次出现，扬长避短，发挥装置的最大效能。参考文献：1 JJG1038-2008科里奥利质量流量计 检定规程 S.国家质检总局，2008.!（上接第 113 页）（4）继续跟进回注系统改造工作。参考文献：1 张忠祥，钱易.城市可持续发展与水污染防治对策 M.北京：中国建筑工业出版社，1994：6-7.2 赵宝江.污水处理厂节能减排
21、的实现途径分析 J.环境保护与循环经济，2010，（11）：49-52.参考文献：1 高剑，姜长印，应皆荣，万春荣，等.Li4Ti5O12的合成及性能研究 J.电源技术，2006，30（5）：362-365.2 刘东强，赖琼钰，郝艳静，卢集政，吉晓洋，等.Li4Ti5O12溶胶-凝胶法合成及其机理研究 J.无机化学学报，2004，20（7）：829-832.3 唐致远，高飞，韩彬，等.锂离子电池负极材料 Li4Ti5O12的研究进展 J.化工进展，2006，25（2）：159-162.4 于海英，谢海明，杨桂玲，颜雪冬，王荣顺，等.锂离子电池新型快充负极材料 Li4Ti5O12的改性研究 J.
22、高等学校化学学报，2007，28（8）：1556-1560.5 高剑，姜长印，应皆荣，万春荣，等.锂离子电池负极材料钛酸锂的研究进展 J.电池，2005，35（5）：390-392.6 郭志红，张治安，赖延清，等.二步煅烧法制备高振实密度钛酸锂负极材料J.中国有色金属学报，2012，22（8）：2387-2392.7Daisuke Yoshikawa，Yoshihiro Kadoma，Jung-Min Kim，Koichi Ui，Naoaki Kumagai，Naoto Kitamura，Yasushi Idemoto，et al.Spray-drying synthesized Lithiu
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