中原油田科研人员在测量采出水净化后的酸碱度。陈 涛 摄

    □杨静丽 王 峰

    从黢黑的采出水到清澈透亮的“纯净水”，在中原油田濮二采出水处理站，每天有近万立方米的采出水经过净化处理后重新回注地下油藏驱油。

    为解决采出水处理过程中加药量大、产生残渣多的难题，中原油田自主研发东濮老区油田采出污水低成本处理技术。新技术应用后，在保障水质达标的前提下，采出水处理的综合成本下降近1/5，残渣的产生量减少逾1/3。

    “接下来，我们还要将这项技术与老区其他采出水处理站进行适配，从源头减少含油残渣量、固废产生量，实现水处理工艺高效、低成本运行，助推油田效益开发和绿色低碳发展。”中原油田水务分公司水务技术专家苏三宝说。

    低成本处理采出水迫在眉睫

    油田采出水中含有大量的悬浮物和溶解杂质。当前水驱开发依然是老油田主要的稳产技术手段，如何高效、低成本、环保地处理油田采出水，成为老油田面临的重大课题。

    中原油田东濮老区整体处于高含水、特高含水期，含水率高（平均大于94%）、年产液量大（约2200万立方米），采出水低成本精细处理是油田效益开发的重要环节。东濮老区现有采出水处理站13座，主要采取“除油-水质改性-沉降过滤”三段式水处理工艺。

    “油田采出水处理面临药剂费用高、采出水处理残渣产量大的问题，给安全环保工作带来巨大压力。”苏三宝说，“此外，随着油田开展三次采油，采出水水性日益复杂，现有工艺难以满足差异化处理需求。”

    采出水低成本处理迫在眉睫。

    2022年3月，中原油田发挥“大兵团作战”优势，由中原油田水务分公司、石油工程技术研究院和濮城采油厂联合组建项目团队，选取药剂费用最高、残渣产生量最大的“濮二采出水处理站”为试验田，开启“治水”之路。

    经典理论失灵？

    “如何从源头减少残渣？是不是就像磨豆浆，豆子磨得越细，豆渣越少？”项目团队第一次集中讨论时，中原油田专家、项目团队技术首席黄雪松说，“豆子磨得细不细，还得看刀头锋利不锋利，这个刀头就是我们的理论认识，锋利不锋利就是我们的认识深入不深入。”

    大家决定从水质改性技术机理开始攻关，然而，研究刚起步就碰到了棘手问题。“分析化验时，我们发现采出水中的溶解酸性气和残渣产生量的关系竟然与1916年就建立的亨德森方程描述的经典理论不相符。”苏三宝说，“这意味着经典理论在东濮老区失灵了。”

    面对新问题，项目团队研学联动、集智攻关，反复优化分析方案，选取多座采出水处理站横向对比，历时数月分析水质近千项，层层解析内部联系、步步探寻普遍规律。最终，他们创新建立“气液固”多相水质净化反应机理，明确了溶解酸气，即游离二氧化碳才是残渣产生量的主控因素，建立起残渣产生量随药剂正比增加的数学关系；理论认识提升的同时，明晰了“残渣”“药剂”这两个卡脖子难题“共同一体”的内在联系，进一步验证了去除游离二氧化碳是实现低成本处理采出水的关键。

    在掌握油田采出水水质净化反应机理这一核心要点后，团队成员结合各自擅长的领域，分组建成化学法、物理法、原位封存法3个减少游离二氧化碳影响研究方向的攻关小组，全力破解高含二氧化碳的采出水处理难题。

    “相同的药剂种类配比不同，产生残渣的数量就不同，就像走平衡木，我们需要找寻到最佳平衡点。”苏三宝介绍，“经过多轮测试，我们发现当把酸碱度控制在6.7±0.1时，可实现油田水质标准条件下残渣量最少。”

    智能化支撑成果落地

    新的挑战接踵而来。即便掌握了最佳控制参数，团队还是在如何实现精准调控方面犯了难。濮二采出水处理站有大小水罐13座，其中4座容量1000立方米，要想精细控制水质酸碱度，依靠人工调节无异于蚍蜉撼大树。

    “既然人工调节做不到，那就交给智能化。”苏三宝说，“智能化是支撑我们科研成果落地的载体。”

    搭乘建设“数智赋能型油田”的东风，联手中原油田邢同征技师工作室自控团队，项目团队同步开展水质在线检测仪表选型、控制模块选型和机柜组装、控制方法优化和程序编写等工作；集中攻关多功能人机界面，完善远程实时监控程序，一系列工作有条不紊地展开。

    项目团队创新建立多参数水质监测系统和药剂自动反馈调节投加技术，全部实现自主设计和施工，做到了水质监测看得清、控制方法算得准、反馈调节做得实，实现水质酸碱值精细控制。

    濮东采油厂胡状采油管理区胡状集采出水处理站是最早装上智能调控系统的站场。“以前，一天要爬很多次三四米高的储罐。现在，足不出‘室’，我们就可以完成从加药到调控一系列的操作。”水务分公司油区水务服务项目部员工王桂臣感慨。通过值班室的电脑及安装在加药泵房的可逻辑控制柜，员工能实时、清晰地看到采出水处理的参数变化规律、水质波动情况等，并在线自动调节参数。

    当前，中原油田已实施了胡状、明二、濮二等采出水处理站的药剂投加自动化改造，开展药剂自动调控系统建设，优化数据采集点和控制点，安装在线监控仪表84台（套），大幅降低了岗位员工的劳动强度。

    应用新技术，中原油田采出水处理实现水质优、药耗减、残渣减和腐蚀受控，综合成本降低显著，出站水质达标率100%。“下一步，我们将继续在低碳绿色处理技术上发力，全力化解传统混凝剂需要较高碱度与高含二氧化碳采出水为酸性水之间的矛盾，努力做到在采出水处理过程中不直接或不间接增加二氧化碳排放量，以实现二氧化碳在采出水中原位封存。”苏三宝说。