高含盐气田水处理技术规范编制说明

《高含盐气田水处理技术规范》编制说明一、工作简况1.任务来源气田井生产过程中的采出水，含有大量的氯化物、硫化物、悬浮物和有机物、氨氮等污染物。氯离子含量高，从几百到几万mg/L不等；石油类等有机物含量高，其中COD可达几千甚至上万mg/L；总矿化度较高，可达几万到十几万mg/L；而且常溶解有Cd、Pb、Zn、Ba、As等有害物质；另外，地层水长期储存于地下，一些微生物和细菌也生存于其中。采气污水不仅水质复杂，排水采气产生的水产量差异很大，平均每日从几方到几百方不等。随着气田开发的持续推进，开采过程伴生的高含硫、高盐、高硬度、高有机物及氨氮废水逐年增加，例如随着四川盆地天然气产量的快速增长，2022年年产气田水约608万m³，安全风险和转运回注成本高，有效防水治水的需求愈发迫切且处理难度大。若不进行有效处理，限制天然气增产的同时，排入环境将对周边生态环境和人类健康造成严重影响。长期发展过程中气田水达标排放已经存在大量的技术研究与现场技术应用案例，处理技术也在实际应用中不断改进，部分成套处理技术在作业现场运行成熟。目前，石油天然气行业对气田水以回注为目的的处理工艺作了相关的技术规范要求，而且技术体系并不详细。由胜利油田胜利勘察设计研究院在2012年起草的《高含硫气田水处理及回注工程设计规范》SY/T6881对陆上高含硫气田和滩海陆采高含硫气田新建、扩建和改建的水处理及回注工程设计作了规范，其中对气田水的回注处理的工艺作了简单的要求。中国石油集团工程设计有限责任公司西南分公司在2015年起草的《气田集输设计规范》GB50349指导了陆上气田、滩海陆采气田和海上气田陆岸终端集输工程设计，其中对气田水的三种处理去向作出了一定要求。针对现场气田水的达标处理，处理处置单位往往是以目标为导向，成本为控制，根据以往工程经验进行处理技术的设计整合。所以，目前针对气田水达标外排的处理技术仍是依靠工程经验进行复制或改进，并无统一的技术标准予以参考，限制了行业的规范化发展。将气田水处理行业的技术经验整理转换成相关技术规范，有助于填补油气田行业、环境水处理行业等标准体系的空白，灵活地吸纳气田水处理行业内优质的新产品、新技术。2主要工作过程本标准的编制工作从2024年1月份开始，由四川兴澳环境技术服务有限公司牵头，西南石油大学、海天水务集团股份有限公司、四川绿境科兴环境科技有限公司、四川威泽福源环保工程有限公司、四川西油盈科环保科技有限公司等单位共同承担。根据项目实施要求，制定了详细的标准制定方案与工作分工，对相关高含盐气田水处理的国家标准、行业标准、地方标准及团体标准进行了收集与分析，并结合四川兴澳环境技术服务有限公司、西南石油大学、四川绿境科兴环境科技有限公司等标准制定单位在高含盐气田水处理方面积累的理论基础和工程技术积累，于2024年11月提出了《高含盐气田水处理技术规范》团体标准初稿。具体如下：2023年11月始，兴澳环境技术服务有限公司等标准编制组到川东地区、威远长宁、泸州泸县、重庆南川等多个采气井厂及周边配套水处理的设备设施进行了走访调研工作，与一线井队人员、水处理工作人员及当地环保局进行了座谈会，充分交流了解了气田水产生现状、处理处置方式及处理难点痛点，征求了采气、气田水处理行业从业人员对标准工作的意见和建议。2024年2月，规范编制组在广泛调研和收集资料的基础上，结合目前气田水处理行业现状、新形势新技术，并考虑到科学性和可行性，起草了高含盐气田水处理技术规范》（初稿），经有关专家多次讨论、反复修改、形成标准编制组讨论稿。2024年2月，编制组提出《高含盐气田水处理技术规范》立项申请，标准工作办公室收到申请后组织领域专家立项论证会议，经领域专家充分论证，并在官网进行公示15天后，标准正式立项；2024年11月，编制组根据立项意见多次修改完善，形成《高含盐气田水处理技术规范》（征求意见稿），并提交至标准办公室。3主要起草人及所做工作《高含盐气田水处理技术规范》主要起草单位为四川兴澳环境技术服务有限公司、西南石油大学、海天水务集团股份有限公司、四川绿境科兴环境科技有限公司、四川威泽福源环保工程有限公司、四川西油盈科环保科技有限公司。四川兴澳环境技术服务有限公司张涛主持标准起草全面工作；西南石油大学教授刘宇程、四川兴澳环境技术服务有限公司周胜、四川兴澳环境技术服务有限公司王官均、四川绿境科兴环境科技有限公司黄福友、海天水务集团股份有限公司潘志成负责标准的起草工作；四川威泽福源环保工程有限公司童锐、四川西油盈科环保科技有限公司何雄鹰等负责标准的审查和校核工作。二、标准制订原则按照《成都市环境科学学会团体标准管理办法》（成环学会[2020]1号）文件要求，和《标准化工作导则》（GB/T1.1—2020）的标准格式、结构等要求和规定，按照以气田水的达标处理为首要原则，促进油气田行业、环境水处理行业健康发展的原则，科学性和可操作性原则，以及公开透明的原则。四川兴澳环境技术服务有限公司等单位《高含盐气田水处理技术规范》团体标准编制小组编写了本标准的征求意见稿。本标准的编制旨在指导高含盐气田水的处理工作，为其提供依据。三、标准主要条文或技术内容的依据；专利情况说明；修订标准应说明新旧标准水平的对比情况《高含盐气田水处理技术规范》团体标准主要条文的制定主要基于《污水综合排放标准》（GB8978）、《反渗透水处理设备》（GB/T19249）、《工业无水硫酸钠》（GB/T6009）、《城镇污水再生利用工程设计规范》（GB50335）、《室外排水设计标准》（GB50014）、《生产过程安全卫生要求总则》（GB/T12801）、《危险废物鉴别标准通则》（GB5085.7）、《膜分离法污水处理工程技术规范》（HJ579）、《水污染源在线监测系统（CODCr、NH3-N等）运行技术规范》（HJ355）、《危险废物鉴别技术规范》（HJ298）、《水质pH值的测定电极法》（HJ1147）、、《电渗析技术脱盐方法》（HY/T034.4）、《水质污染指数的测定》（DL/T588）等标准作为本标准起草制定的基本依据。本标准的内容结合了理论研究与示范经验，兼具科学性与可操作性。标准中无涉及相关的专利。四、主要试验、验证及试行结果（1）巴中市通江县某气田水处理站达标排放研究相关试验、验证及试行结果针对这一区块高氯离子、高COD的气田水难以达标排放的问题，标准编制单位在巴中通江县某水处理站开展氯离子达标排放工艺研究，试验污水来自周围气井的采出水，主要污染指标硬度3000-5000mg/L、COD为2000-3000mg/L、氨氮20-70mg/L、氯离子60000-80000mg/L,经过工艺比选优化，最终采用“化学混凝+双碱法除硬+多效蒸发”组合处理工艺，硬度能去除95%，COD能去除90%，氨氮能去除90%，处理水达到《污水综合排放标准》GB8978-1996一级标准，氯离子指标降至220mg/L，达到《农田灌溉水质标准》GB5084-2005。另外，实验显示在氯离子大于60000mg/L时，直接蒸发处理比经过膜浓缩再蒸发处理成本更低。（2）重庆市武隆区某气田水处理站达标排放相关试验、验证及试行结果针对高含盐气田水的达标排放，标准编制单位在重庆武隆区某污水处理站开展氯离子达标排放工艺研究，污水来源于周围气井站，硬度1000-3000mg/L，COD200-1500mg/L，氨氮55-90mg/L，氯化物18000-35000mg/L经过实验小试、工艺、成本综合比选，最终采用“软化+混凝+氧化除氨氮+四效蒸发”工艺，对处理产出水测试结果显示，经过该套工艺，硬度从2000降至200mg/L以下，COD从800降至30mg/L以下，氨氮从75降至10mg/L以下，处理水达到污水综合排放标准一级，氯离子降至《农田灌溉水质标准》要求以下。（3）泸县某气田水处理站处理水回用相关试验、验证及试行结果水力压裂过程中注入的高压水会在页岩气产气的不同阶段返排回地面，即压裂返排液和地层产水。相比于一般地层水，压裂返排液水质更为复杂。标准参编单位在泸县某气田水处理站开展了废水回用的研究，采集实验废气田水主要包含大量的高盐分、高COD、组分极其复杂的压裂返排液。原水 TDS20000-45000mg/L，COD300-600mg/L，悬浮物400-1000mg/L，总硬度2500-3200mg/L。考虑到配置压裂液需要消耗大量水源，综合对比处理成本，最终确定处理后回用重新利用配置压裂液。根据《页岩气储层改造第3部分：压裂返排液回收和处理方法》（NB/T14002.3-2015）中压裂返排液回用水质指标，结合压裂返排液成分对降阻剂性能和岩层的影响分析，确定影响压裂返排液回用的主要因素为细菌、SS以及高价金属离子（Ca2+、Mg2+、Fe3+）。经过实验小试，标准参编单位最终确定“化学双碱法除硬+絮凝沉淀+氧化杀菌”的联合工艺，经过处理后总硬度小于2000mg/L，总铁小于10mg/L，硫酸盐还原菌、铁细菌等微生物指标经过氧化杀菌后能达到回用标准。五、与相关标准的关系分析本标准编制依据《中华人民共和国标准化法》等相关法律、法规、规章和规定；与《气田水注入技术要求》SY/T6596、《气田水回注技术规范》Q/SY01004中处理后回注水质水质指标相关内容保持一致；与《城市污水再生利用工业用水水质》GB/T19923中处理后回用水质指标相关内容保持一致；与《污水综合排放标准》GB8978一级标准中处理后外排的水质指标相关内容保持一致；与《水质钙和镁总量的测定EDTA滴定法》（GB/T7477）、《工业循环冷却水总碱及酚酞碱度的测定》（GB/T15451）、《水质悬浮物的测定重量法》（GB/T11901）、《水质浊度的测定》（GB13200）、《工业循环冷却水和锅炉用水中固体物质的测定》（GB/T14415）、《水质钙和镁的测定原子吸收分光光度法》（GB11905）、《水质钾和钠的测定火焰原子吸收分光光度法》（GB11904）、《水质铁、锰的测定火焰原子吸收分光光度法》（GB11911）、《水质铁、锰的测定火焰原子吸收分光光度法》（GB11911）、《水质pH值的测定电极法》（HJ1147）、《水质化学需氧量的测定重铬酸盐法》（HJ828）、《水质硫化物的测定碘量法》（HJ/T60）、《水质总有机碳的测定燃烧氧化非分散红外吸收法》（HJ501）、《水质石油类和动植物油类的测定红外分光光度法》（HJ637）、《水质氨氮的测定纳氏试剂分光光度法》（HJ535）、《水质无机阴离子（F-、Cl-、NO2-、Br-、NO3-、PO43-、SO32-、SO42-）的测定离子色谱法》（HJ84）、《水质污染指数的测定》（DL/T588）中水质检测项目及分析化验方法相关内容保持一致；与《国家危险废物名录》、《危险废物鉴别标准通则》（GB5085.7）、《危险废物鉴别技术规范》（HJ298）中有关固体废物属性明确及处置、利用方式的内容保持一致。标准的规范性引用文件，所设定指标值与以上标准没有矛盾。本标准在已有相关标准的基础上将气田水处理行业的技术经验整理转换成相关技术规范，有助于填补油气田行业、环境水处理行业等标准体系的空白。六、采用国际标准的程度