挑戰(zhàn)世界級難題 稠油污水循環(huán)利用
在新的歷史時期，石油企業(yè)的內(nèi)涵在不斷拓展，不僅與“我為祖國獻石油”緊緊相連，更與和諧、文明、綠色緊密關(guān)聯(lián)。在大規(guī)模開發(fā)建設(shè)30多年后的今天，中國石油旗下第二大油田、國內(nèi)最大稠油、高凝油生產(chǎn)基地遼河油田公司，展現(xiàn)出一個綠色油田的魅力與生機——葦田、稻田、蟹田、油田交相輝映，工業(yè)生產(chǎn)與自然生態(tài)和諧共生。
坐落于渤海灣畔、世界第一大葦蕩中的遼河油田，每年生產(chǎn)原油1200萬噸，其中大部分是通過注入高干度蒸汽開采出的稠油，與之相伴產(chǎn)生的是數(shù)千萬噸的稠油污水。如何經(jīng)濟合理地處置這些數(shù)量巨大的稠油污水，是擺在遼河油田的一個技術(shù)難題。同時，每年幾千萬元的污水無效回注費用、排污費，成為制約油田持續(xù)發(fā)展的一大包袱。經(jīng)過10年的刻苦攻關(guān)，遼河油田走出了一條稠油污水循環(huán)利用之路，將昔日沉甸甸的包袱變成滾滾而來的財富，每年3000萬立方米污水經(jīng)過處理后回用鍋爐可創(chuàng)造4.1億元的經(jīng)濟效益，截至目前，應(yīng)用該技術(shù)累計創(chuàng)效近10億元。而最大的效益是保持了污水零排放，保證了遼河濕地的生機盎然。
循環(huán)利用迫在眉睫
遼河油田既是產(chǎn)能大戶，又是耗能大戶。據(jù)測算，稠油熱采年耗油100萬噸，而且還需要2至4噸蒸汽，同時會產(chǎn)生2至4噸稠油污水。稠油污水是在稠油蒸汽開采過程中產(chǎn)生的含鹽量較大、乳化嚴重、成分復(fù)雜的高溫污水。如果只是經(jīng)過簡單處理后外排，會嚴重污染當?shù)氐娜斕铩⒌咎、蟹田和河流?br />
目前，國內(nèi)外稠油污水處理的方法主要有達標外排、無效回注、循環(huán)利用三種。對水資源比較豐富而又沒有循環(huán)利用技術(shù)的地區(qū)，達標外排占優(yōu)勢；既無循環(huán)利用也無達標外排技術(shù)的地區(qū)，就只能采用無效回注。而遼河油田的很多采油區(qū)塊在國家級自然保護區(qū)里，地處環(huán)境敏感區(qū)域，同時稠油生產(chǎn)所消耗的清水與產(chǎn)生的污水數(shù)量相當，因此，循環(huán)利用成為兩全其美的首選方案。稠油污水循環(huán)利用不僅可以節(jié)約寶貴的清水資源，而且利用污水中的殘余熱能，降低鍋爐燃料消耗，另外污水的循環(huán)利用可以有效避免環(huán)境污染，從而達到節(jié)能降耗減排的目的。因此，稠油污水循環(huán)利用勢必成為遼河油田公司卸下“包袱”的最佳選擇。
挑戰(zhàn)世界級難題
“稠油污水循環(huán)利用是一個世界級難題。難就難在它的水質(zhì)特性。”遼河油田公司的科研人員指著一樣瓶黝黑的稠油污水這樣介紹。
稠油污水具有油水密度差小、乳化嚴重、生物降解性能差、水質(zhì)水量變化大、礦化度高、水溫高、黏度大、成分復(fù)雜等特點，這些特點決定了它的處理難度相當大。而且在國內(nèi)外還沒有這方面的深入研究和工程應(yīng)用，因此沒有成熟的經(jīng)驗可借鑒，大規(guī)模工程應(yīng)用存在理論和實踐空白，一系列工程技術(shù)難題需要攻克。與此同時，稠油污水循環(huán)利用沒有相關(guān)的設(shè)計規(guī)范和設(shè)計參數(shù)，只能借鑒其他污水回用處理的設(shè)計規(guī)范和設(shè)計參數(shù)，缺乏工程設(shè)計的針對性。
“稠油污水循環(huán)利用系統(tǒng)研究與推廣應(yīng)用”項目于1998年被列為中國石油股份公司和遼河油田重大科技項目，項目組科研人員走上了十年磨一劍，攻克技術(shù)堅冰之路：首先提出一系列有針對性的、行之有效的思路，其中包括原油脫水與污水處理要綜合考慮，水質(zhì)調(diào)節(jié)是整個污水處理系統(tǒng)成功的基礎(chǔ)，高效凈水藥劑的研制是污水處理成功的關(guān)鍵等。同時，確定稠油污水回用熱注鍋爐工藝流程的核心是由除油系統(tǒng)、過濾系統(tǒng)、軟化系統(tǒng)和加藥系統(tǒng)等方面有機組成。如何發(fā)揮各自優(yōu)勢達到最佳組合，是這項研究的關(guān)鍵。根據(jù)稠油污水中主要污染物（油、懸浮物、硬度和二氧化硅等）對鍋爐危害的分析，結(jié)合油田蒸汽發(fā)生器給水水質(zhì)的要求，公司技術(shù)人員提出了詳細的、科學(xué)的總體研究思路，確定了強化除油，針對加藥，逐步處理，分段控制，分段達標的具體操作步驟。
實驗室研究，現(xiàn)場小試、中試……科研人員開始了一場智慧和意志的較量。他們對稠油污水的出路選擇、水質(zhì)特性、油和懸浮物的去除、硬度和二氧化硅的去除、有機物的去除等方面進行了系統(tǒng)全面深入的研究，取得了6項關(guān)鍵技術(shù)突破，建立了一套完整的稠油污水處理工藝技術(shù)路線，確定了經(jīng)濟合理的工藝流程和工程設(shè)計參數(shù)。
應(yīng)用效果凸顯
閥門輕輕一擰，經(jīng)過凈化的稠油污水汩汩流出，冒著熱氣，清澈透明，這些達標的污水回用于鍋爐，變成開采稠油的蒸汽源源注入地下，實現(xiàn)了循環(huán)利用。
2001年12月，在稠油污水回用熱注鍋爐技術(shù)成型后，遼河油田公司在三座大型聯(lián)合站分別建起三個稠油污水深度處理中心，六年來，所處理的稠油污水經(jīng)水質(zhì)分析和爐管檢測，出水水質(zhì)完全達到進熱注鍋爐的給水指標，爐管結(jié)垢速率也在正常范圍內(nèi)，制水成本大幅度下降，單位水量凈效益達到每立方米10元以上。這些工程的成功標志著多年來一直影響油田生產(chǎn)和制約油田的可持續(xù)發(fā)展的一大難題得到徹底解決。
“我們每年處理500萬立方米稠油污水的同時，還能從中回收一萬多噸原油！”提起稠油污水循環(huán)利用項目，冷一聯(lián)稠油污水處理中心的負責(zé)人喜不自禁。這是遼河油田公司最新投產(chǎn)運行的第五座稠油污水深度處理站，目前，第六座稠油污水深度處理工程正在緊鑼密鼓地施工中，年處理能力800萬立方米。通過六項工程的規(guī)模化推廣應(yīng)用，年處理污水可達3000萬立方米，不僅實現(xiàn)了稠油污水的資源化，而且具有較大的經(jīng)濟、環(huán)境和社會效益，達到節(jié)能減排、變廢為寶的目的。每年可以為油田所在地盤錦市節(jié)約近3000萬立方米的清水，緩解該地區(qū)日益嚴重的缺水問題。同時，稠油污水的循環(huán)利用，實現(xiàn)了零排放，每年可以減少排放到遼河流域的CODcr1.14萬噸，BOD52850噸，并可增油705萬噸，間接經(jīng)濟效益達289億元。
推廣前景廣闊
“稠油污水循環(huán)利用系統(tǒng)研究與推廣規(guī)模達到世界之最，成果具有開拓性、先進性和實用性，解決了多年來一直困擾我國稠油污水處理的難題，促進了行業(yè)技術(shù)進步，效益顯著，推廣價值高，具有重大的節(jié)能節(jié)水和環(huán)境保護示范意義。”近日，遼寧省科技廳在“稠油污水循環(huán)利用系統(tǒng)研究與推廣應(yīng)用”科技成果鑒定書上蓋上了大紅戳，該項目榮獲2007年度遼寧省科技進步一等獎。
經(jīng)過十年的磨礪，遼河油田公司在稠油污水循環(huán)利用技術(shù)領(lǐng)域畫出一條漂亮的軌跡：研制開發(fā)出適用于稠油污水處理的高校破乳劑和絮凝劑，解決了油水密度差小、黏度高等關(guān)鍵性難題，在國內(nèi)外首次采用大孔弱酸樹脂軟化技術(shù)去除稠油污水中的硬度，并首次提出了稠油污水回用于注氣鍋爐的工藝流程及設(shè)計參數(shù)。“稠油污水深度處理工程”相繼被評為2004年度國家重點環(huán)境保護實用技術(shù)示范工程，005年度國家優(yōu)質(zhì)工程銀質(zhì)獎。填補了國內(nèi)稠油污水循環(huán)利用技術(shù)的研究空白，為油田污水處理提供了可供借鑒的技術(shù)和經(jīng)驗，為稠油熱采提供了優(yōu)質(zhì)方便的水源，對加速油田稠油開采以及形成新的經(jīng)濟增長點具有重要意義。
據(jù)悉，我國稠油資源分布很廣，儲量豐富，陸上稠油資源約占石油總資源量的20%以上，目前已在12個盆地發(fā)現(xiàn)了70多個稠油油田，主要分布在遼河油田、新疆油田、勝利油田、河南油田等。我國每年產(chǎn)生的稠油污水總量大約為2億噸。
“奉獻能源，創(chuàng)造和諧是我們的宗旨，節(jié)能減排，構(gòu)建生態(tài)文明企業(yè)更是國有大型企業(yè)義不容辭的責(zé)任，我們會不遺余力地抓好這項工作，保證每天消耗的15萬立方米淡水可以走上循環(huán)利用道路。”談起構(gòu)建生態(tài)文明企業(yè)，公司領(lǐng)導(dǎo)信心十足。遼河油田公司在生動的企業(yè)實踐中，開辟了一條安全生產(chǎn)、清潔生產(chǎn)、節(jié)約生產(chǎn)的成功之路。尤其是稠油污水深度處理技術(shù)的成功應(yīng)用為遼河油田增添了更多的綠色魅力，讓遼河油田成為人與自然和諧相處的“樣板田”。
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“稠油污水循環(huán)利用系統(tǒng)研究與應(yīng)用”是遼河油田公司節(jié)能減排的一個重要科研項目。公司總經(jīng)理謝文彥作為項目主要負責(zé)人，帶領(lǐng)科研人員勇敢地破解世界級難題，開發(fā)出適用于稠油污水處理的高效破乳劑和絮凝劑，解決了油水密度差小、黏度高等難題，在國內(nèi)外首次采用大孔弱酸樹脂軟化技術(shù)去除稠油污水中的硬度，首次提出了稠油污水回用于注氣鍋爐的工藝流程及設(shè)計參數(shù)，使遼河油田每天生產(chǎn)的15萬立方米稠油污水走上循環(huán)利用之路。這個項目被評為國家環(huán)境保護重點實用技術(shù)示范工程，并榮獲國家優(yōu)質(zhì)工程銀質(zhì)獎。
油氣生產(chǎn)是集團公司節(jié)能減排工作的重點，而稠油生產(chǎn)更是重點和難點，遼河油田不遺余力抓好這項工作，不斷提高自主創(chuàng)新能力，以SAGD、蒸汽驅(qū)、水平井技術(shù)為引領(lǐng)，一批世界領(lǐng)先、自主研發(fā)、系統(tǒng)配套、具有獨立知識產(chǎn)權(quán)的勘探開發(fā)技術(shù)，成為增儲上產(chǎn)、節(jié)能減排的“撒手锏”。
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