新疆是我國重要的油氣生產(chǎn)基地，2013年生產(chǎn)石油天然氣(油氣當(dāng)量)達(dá)5000萬噸以上，預(yù)計未來十年新疆油氣產(chǎn)量將占到我國陸上油田產(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，由于含有高分子聚合物、各類化學(xué)助劑、重質(zhì)原油等，水質(zhì)極端復(fù)雜，迄今沒有理想和成熟的低成本治理技術(shù)，多年來存放在蒸發(fā)池中，通過蒸發(fā)實現(xiàn)減量化。隨著油田產(chǎn)能持續(xù)擴(kuò)大，蒸發(fā)池數(shù)量不斷增加，對環(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)保部門的高度關(guān)注。近年來，國內(nèi)各大油田均開展了作業(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階段。

　　受中石油新疆油田分公司的委托，在中國科學(xué)院西部行動計劃項目的支持下，中科院新疆生態(tài)與地理研究所卞衛(wèi)國研究團(tuán)隊，聯(lián)合中科院長春應(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)過攻關(guān)已經(jīng)取得重要突破，現(xiàn)已實現(xiàn)工程化應(yīng)用。

　　研究團(tuán)隊提出并確定了“催化氧化-反應(yīng)吸附-氣浮分離-深層過濾”的工藝技術(shù)路線，研制合成了針對性強(qiáng)的陽離子、陰離子類型的水介質(zhì)分散型聚丙烯酰胺專用藥劑，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)，以及對可溶性高聚物有去除能力的深層過濾專用改性粘土材料及其過濾裝置等關(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。與國內(nèi)已開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12項專利，6項已獲得授權(quán)(其中發(fā)明專利3項)。

　　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，銷售收入約1800萬元。2013年末至2014年初，在克拉瑪依油田采油五廠百口泉聯(lián)合站完成了處理能力每小時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)含油污泥處理廠處理能力每小時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30m3的成套移動車載裝置(附圖3)，于2014年8月在吐哈油田三塘湖采油廠完成了安裝調(diào)試并試投產(chǎn)。至今這3套裝置已累計處理各類作業(yè)廢水50萬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，得到了新疆油田公司的高度肯定和認(rèn)可，計劃在所轄采油廠中推廣應(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)出良好的市場前景。

　　新疆油田作業(yè)廢水處理技術(shù)與設(shè)備雖已實現(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)備分類和標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，形成系列型號。同時，要根據(jù)作業(yè)廢水的水質(zhì)情況，進(jìn)一步研發(fā)專用處理藥劑，提升處理效率、降低成本。

　　致密油田及頁巖氣是當(dāng)今能源開發(fā)的新熱點，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)隊與新疆油田勘探開發(fā)公司、工程技術(shù)研究院等單位聯(lián)合，正在開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(估計儲量十億噸)壓裂返排液資源化利用提供技術(shù)支撐。

作者：佚名　　來源：中國石油新聞中心