新疆是我國(guó)重要的油氣生產(chǎn)基地，2013年生產(chǎn)石油天然氣(油氣當(dāng)量)達(dá)5000萬(wàn)噸以上，預(yù)計(jì)未來(lái)十年新疆油氣產(chǎn)量將占到我國(guó)陸上油田產(chǎn)量的三分之一。新疆屬于干旱-半干旱區(qū)，水資源短缺、生態(tài)環(huán)境脆弱，油氣資源大多分布在廣袤缺水的荒漠區(qū)域，水資源高效利用與生態(tài)環(huán)境保護(hù)較之其它油田產(chǎn)區(qū)更為重要和緊迫。

　　油田開(kāi)發(fā)產(chǎn)生的廢水主要包括采出液油水分離后的污水、井下作業(yè)廢水等。經(jīng)過(guò)多年努力，新疆各油田原油采出液污水處理率已達(dá)到95%，回用率(主要用于回注地層增壓)達(dá)90%以上。目前面臨的緊迫問(wèn)題是作業(yè)廢水的處理。作業(yè)廢水是油田壓裂、酸化、調(diào)剖、堵水等井下生產(chǎn)作業(yè)產(chǎn)生的廢水的統(tǒng)稱(chēng)，由于含有高分子聚合物、各類(lèi)化學(xué)助劑、重質(zhì)原油等，水質(zhì)極端復(fù)雜，迄今沒(méi)有理想和成熟的低成本治理技術(shù)，多年來(lái)存放在蒸發(fā)池中，通過(guò)蒸發(fā)實(shí)現(xiàn)減量化。隨著油田產(chǎn)能持續(xù)擴(kuò)大，蒸發(fā)池?cái)?shù)量不斷增加，對(duì)環(huán)境的影響日益凸顯，作業(yè)廢水已成為各油田潛在的污染源和安全隱患，受到油田、地方環(huán)保部門(mén)的高度關(guān)注。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)各大油田均開(kāi)展了作業(yè)廢水處理技術(shù)相關(guān)研發(fā)，但目前仍處于工藝流程復(fù)雜、小流量處理、單位成本較高的試驗(yàn)階段。

　　受中石油新疆油田分公司的委托，在中國(guó)科學(xué)院西部行動(dòng)計(jì)劃項(xiàng)目的支持下，中科院新疆生態(tài)與地理研究所卞衛(wèi)國(guó)研究團(tuán)隊(duì)，聯(lián)合中科院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所、中科院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所、新疆油田公司工程技術(shù)研究院等單位，系統(tǒng)開(kāi)展了新疆油田作業(yè)廢水處理技術(shù)與裝備研制工作，經(jīng)過(guò)攻關(guān)已經(jīng)取得重要突破，現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)工程化應(yīng)用。

　　研究團(tuán)隊(duì)提出并確定了“催化氧化-反應(yīng)吸附-氣浮分離-深層過(guò)濾”的工藝技術(shù)路線(xiàn)，研制合成了針對(duì)性強(qiáng)的陽(yáng)離子、陰離子類(lèi)型的水介質(zhì)分散型聚丙烯酰胺專(zhuān)用藥劑，自主研發(fā)了臭氧與電化學(xué)復(fù)合的協(xié)同反應(yīng)裝置、內(nèi)循環(huán)罐式和管式反應(yīng)器、輻流式氣浮機(jī)，以及對(duì)可溶性高聚物有去除能力的深層過(guò)濾專(zhuān)用改性粘土材料及其過(guò)濾裝置等關(guān)鍵裝備，經(jīng)不斷優(yōu)化集成，形成了油田作業(yè)廢水處理的成套裝置，最大處理能力已達(dá)60m3/h。

　　與傳統(tǒng)的油田采出液污水的絮凝沉降處理工藝相比，成套裝置相同處理能力設(shè)備體積減小了1/3，反應(yīng)速度和效率大幅提高，加藥混合反應(yīng)時(shí)間從常規(guī)的3-5分鐘提高到15-60秒，處理效率提高1倍以上，處理能力提高50%以上。與國(guó)內(nèi)已開(kāi)展的油氣井壓裂作業(yè)返排液五步法工藝、油氣井酸化作業(yè)返排液的處理四步法工藝等試驗(yàn)裝置相比，研制的成套裝置處理效率高，適用性、穩(wěn)定性和可操作性強(qiáng)，作業(yè)廢水完全處理成本從25元/m3降低到12元/m3。相關(guān)技術(shù)已申請(qǐng)12項(xiàng)專(zhuān)利，6項(xiàng)已獲得授權(quán)(其中發(fā)明專(zhuān)利3項(xiàng))。

　　目前，已有3套成套處理裝置在新疆油田得到了工程化應(yīng)用，銷(xiāo)售收入約1800萬(wàn)元。2013年末至2014年初，在克拉瑪依油田采油五廠(chǎng)百口泉聯(lián)合站完成了處理能力每小時(shí)60m3的固定式作業(yè)廢水成套處理裝置安裝調(diào)試和應(yīng)用(附圖1)；克拉瑪依博達(dá)含油污泥處理廠(chǎng)處理能力每小時(shí)30m3的成套固定裝置(附圖2)，于2014年6月完成安裝調(diào)試、9月中旬正式投產(chǎn)；處理能力每小時(shí)30m3的成套移動(dòng)車(chē)載裝置(附圖3)，于2014年8月在吐哈油田三塘湖采油廠(chǎng)完成了安裝調(diào)試并試投產(chǎn)。至今這3套裝置已累計(jì)處理各類(lèi)作業(yè)廢水50萬(wàn)m3以上，處理后污水全部達(dá)標(biāo)回注油田(附圖4)，為企業(yè)節(jié)約清水費(fèi)和緩建廢液池投資3000多萬(wàn)元。

　　上述新疆油田作業(yè)廢水處理技術(shù)與設(shè)備解決了油田壓裂、酸化、調(diào)剖、堵水等井下作業(yè)產(chǎn)生的混合廢液處理回注難題，在工程化應(yīng)用方面表現(xiàn)出的高效率、低成本、使用方便、綜合經(jīng)濟(jì)效益好的特點(diǎn)，得到了新疆油田公司的高度肯定和認(rèn)可，計(jì)劃在所轄采油廠(chǎng)中推廣應(yīng)用。經(jīng)接洽，塔里木油田、青海油田、大慶油田以及中石油哈薩克斯坦油田等都表達(dá)了采用中科院研發(fā)的技術(shù)與設(shè)備的初步意向，相關(guān)技術(shù)與設(shè)備展現(xiàn)出良好的市場(chǎng)前景。

　　新疆油田作業(yè)廢水處理技術(shù)與設(shè)備雖已實(shí)現(xiàn)工程化應(yīng)用，但要在油田大規(guī)模推廣應(yīng)用，還需進(jìn)一步完善設(shè)備分類(lèi)和標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，形成系列型號(hào)。同時(shí)，要根據(jù)作業(yè)廢水的水質(zhì)情況，進(jìn)一步研發(fā)專(zhuān)用處理藥劑，提升處理效率、降低成本。

　　致密油田及頁(yè)巖氣是當(dāng)今能源開(kāi)發(fā)的新熱點(diǎn)，其使用的水力壓裂技術(shù)產(chǎn)生的大量壓裂返排液將成為重大環(huán)境隱患。研究團(tuán)隊(duì)與新疆油田勘探開(kāi)發(fā)公司、工程技術(shù)研究院等單位聯(lián)合，正在開(kāi)展致密油田壓裂返排液回用處理技術(shù)和設(shè)備研究，以期為新疆昌吉致密油田(估計(jì)儲(chǔ)量十億噸)壓裂返排液資源化利用提供技術(shù)支撐。

作者：佚名　　來(lái)源：中國(guó)石油新聞中心