一、联合站概况
延长油田地处黄土高原，油区内沟壑纵横，部分开发区块未建成完善的密闭集输系统，单井产液首先进入井场储罐，再通过汽车运至附近联合站集中处理。汽车运输方式导致联合站来液集中，污水处理量波动大，水质不稳定，因此需通过技术改造提高污水处理抗冲击能力。针对不同油田的不同情况，有人提出了专门的解决方案，但未见处理油田间歇性来液，提高污水处理水平的相关文献。为此，专门针对间歇来液污水处理工艺进行讨论，通过技术改造，最终提升了污水处理水平，满足了间歇来液处理要求。
联合站于2005年建成投产，具有原油加热、脱水、存储外运、污水处理、注水等功能。站内污水处理系统采用一级重力除油+油水分离器+烧结管过滤的工艺，设计处理规模为1200m3/d，设500m3除油罐1座、100m3缓冲罐1座、油水分离器4台、烧结管过滤器8台。设计处理后水质需达到含油量≤3mg/L、悬浮物<2mg/L、粒径中值≤2pm的注水水质标准。
1.1 来水水质
该站污水量实际最低为400m3/d，最高为1400m3/d，波动范围较大。污水主要为三叠系延长组产出液，水质分析见表1。
由表1可知，该污水属于CaCl2型水质，矿化度、Cl-和硫化物含量均较高，腐蚀性强，CaCO3饱和指数为1.52，存在明显结垢趋势。另外，来水SRB、TGB超标。
1.2 改造前工艺及存在的问题
改造前采用的处理工艺为一级重力除油+油水分离器+烧结管过滤，设计连续24h运行，处理能力为50m3/h，但实际每日运行约12h，平均处理量为100m3/h，处理能力严重不足。另外，该工艺缺乏混凝沉降段，导致处理负荷全部由过滤段承担，油水分离器填料为亲油疏水性弹性材料，主要依靠填料吸附除油，当填料失去吸附能力时，通过挤压脱油再生，恢复吸附功能。其进水含油量要求小于10mg/L，而改造前油水分离器进水含油量平均为160mg/L，导致油水分离器再生频繁且效果差，出水水质不达标。另外，该污水处理辅助系统也存在问题，污泥主要依靠简单沉降后外运处理。
改造前连续投加除铁剂、絮凝剂、助凝剂、缓蚀剂、阻垢剂和杀菌剂等6种药剂，投加点都设在除油罐进口处，也影响药剂效果。根据水质检测数据(见表2)，处理后水样自然静置存放2h后，会出现浑浊现象。
二、工艺改造
2.1 主工艺流程改造
根据存在的问题，改造思路为完善核心工艺，优化设备选型，提升配套辅助系统。污水处理主工艺流程由以前的“一级重力除油+油水分离器+烧结管过滤”改造为“一级重力除油+高效气浮+双滤料过滤+多介质过滤+超滤”，其中高效溶气气浮采用高溶气量、蛇形管混合药剂、管道溶气、内置斜板，处理量为30~100m3/h。改造前、后工艺流程如图1所示。
采用双滤料与多介质过滤器组合，进水采用微涡反应分离原理，反洗采取旋流搓洗结构，填料粒径由大至小，密度由小至大，超滤选用PTFE膜，具有耐污染、化学药剂耐受性，耐温、再生能力强，强度高，抗老化、使用周期长等特点。改造后滤后出水含油量≤3mg/L、悬浮物≤2mg/L、粒径中值≤2ixm，满足超低渗透率油藏注水水质要求。
2.2 辅助流程改造
增加叠螺浮渣脱水机，气浮装置的浮渣及污泥等均排至新建浮渣池内，经污泥泵增压排至浮渣脱水机房进行处理，处理后的浮渣暂放浮渣堆存场，定期外运，处理后的污水排至已建污水池内，解决以往污泥无法及时排出而在系统中恶性循环的问题。
改造加药间，投加絮凝剂、助凝剂、杀菌剂、阻垢剂、缓蚀剂等5种药剂，投加位置及方式见表3。
2.3 主要设备设计参数
①气浮装置
按最大处理能力100m3/h设计，考虑到当前站内场地有限，采用整体厢房设计，尽可能减少占地空间。进水含油量≤200mg/L、悬浮物≤100mg/L，出水含油量≤20mg/L、悬浮物≤20mg/L，回流水量不小于20%。厢房自带抽风排风系统、检测探头、各装置间管汇、阀门、配电控制柜、采暖设施等。
②过滤装置
过滤装置内含双滤料和多介质两种过滤罐。双滤料和多介质过滤罐各2台，单台直径为2.2m，处理水量为1200m3/d，进水含油量≤20mg/L，悬浮物≤20mg/L，出水含油量≤5mg/L，悬浮物专2mg/L，粒径中值≤3pm，反冲洗强度为14L/(m2·s)，反冲洗时间为15min，反洗方式为气、水反洗。正常运行时，分两组串联运行，双滤料和多介质滤罐先各自串联后再并联运行，反洗和设备检修时，单台双滤料和多介质滤罐串联运行。
主要附属设施：防爆过滤反洗泵，Q=6m3/min，H=98kPa，N=15kW，防爆滤前提升泵：(Q=60m3/h，H=350kPa，N=7.5kW，滤后缓冲水箱，钢制，玻璃钢防腐内衬。
③超滤膜
膜材质为PTFE，外压式膜元件，产水率为90.9%，进水含油量≤5mg/L、悬浮物≤2mg/L，出水含油量≤3mg/L、悬浮物≤2mg/L、粒径中值≤2μm。膜组件共分两组，正常运行时，并联运行，一组反洗、清洗和设备检修时，另外一组运行。
④污泥脱水
污泥脱水设备主要包括叠螺脱水机、加药装置、污水外输泵、污泥泵。叠螺污泥脱水机：=3.6~9m3/h，N=0.8kW，无轴螺旋输送机：(Q=7.4m3/h，N=1.5kW，加药罐F=1m3，加药泵：Q=80L/h，P=0.8MPa，N=1.5kW，污水外输离心泵：(Q=25m3/h，H=1.2MPa，N=18.5kW，污泥螺杆泵：(Q=15m3/h，H=600kPa，N=15kW。
三、改造后处理效果及效益
通过改造，来液集中时高效溶气气浮可进行有效的预处理，减轻了精细过滤的负担，滤后水质满足技术要求，见表4。
通过检测数据看出，改造后出水达到含油量≤3mg/L、悬浮物≤2mg/L、粒径中值≤2pm的注水水质要求。
改造后污水处理成本相对减少，改造前滤料更换周期为12个月，改造后延长至30个月，污水处理费用由5.6元/m3降至5.2元/m3，同时改造站场费用约600万元，而新建一座相同规模站场需1200万元，效益明显。另外，污水处理后实现100%有效回注，减少了清水用量，同时有效降低了油田污水污染环境的风险。
四、结论
一级重力除油+高效气浮+双滤料过滤+多介质过滤+超滤处理工艺适应联合站间歇性来液、下午集中来液的生产工况，尤其是高效溶气气浮提高了处理流程的抗冲击性。将主工艺与辅助系统同时改造，实现净化水达到回注水水质标准，延长了滤料更换周期，污水处理费用由5.6元/m3降至5.2元/m3，效益明显。(来源：陕西延长石油〈集团〉有限责任公司研究院：延长油田股份有限公司勘探开发技术研究中心：西安石油大学外国语学院：延长油田股份有限公司)
