探究油田廢水來源、水質(zhì)特點、注水及排放標準-

1、探究油田廢水來源、水質(zhì)特點、注水及排放標準中國大部分陸上油田采出液綜合含水率高達80%以上,部分油田已超過90%,中國海洋石油的大部分油田也已相繼進入二次開采(即注水開采階段,二次開采階段的到來一方面增大了對注水量的需求,另一方面也大大增加了油田采出水的量,采出水量的增加對油田污水處理提出了更高的要求;同時,隨著油田開發(fā)的深入,各種新的驅(qū)油技術(shù)如聚合物驅(qū)、三元復(fù)合驅(qū)進一步推廣后,采出水的處理難度加大,處理成本上升;另外,對一些低滲透油田的利用開發(fā),也提出了更高的水質(zhì)要求。因而,油田污水處理技術(shù)的研究在生產(chǎn)中有著重要的作用。1.油田污水來源油田污水的來源主要包括以下幾個方面:(1采出水;(2洗井

2、水及其污染物;(3鉆井污水;(4礦區(qū)雨水及其污染物。這些污水需要全部回收處理凈化,減少污染,滿足環(huán)保要求。2.油田污水特點由于原油產(chǎn)地地質(zhì)條件、原油性質(zhì)、注水性質(zhì)以及原油集輸和初加工的整個工藝不盡相同,我國部分油田含油污水水質(zhì)有較大的差異,但從總體上看,油田含油污水都具有以下共同特點,見表1所示。表1含油污水特征及其危害指標特征危害含油量含油量高,一般在1000mg/L以上回注堵塞地層,外排造成污染懸浮物懸浮物含量高,顆粒細小,沉降緩慢容易造成地層堵塞礦化度礦化度高,一般在1000mg/L 以上,最高可達14×104mg/L加速腐蝕,給廢水生化處理造成困難結(jié)垢離子含有Ca 2+、Mg

3、 2+、HCO 2+、Ba 2+、Cr2+等容易在管道、容器中結(jié)垢有機物含有原油和采油過程中的各種化學(xué)藥劑,COD 高有利于微生物繁殖,造成腐蝕和堵塞微生物常見有鐵細菌、腐生菌、硫酸鹽還原菌等容易腐蝕管線,堵塞地層溶解氣體污水中溶解有O 2、H 2S、CO 2等多種氣體易導(dǎo)致管線結(jié)垢,加劇金屬設(shè)備的腐蝕含油污水中的油以浮油、分散油、乳化油,溶解油、油濕固體等五種形態(tài)存在:(1浮油:鋪展在污水表面形成油膜或油層,這種油的油滴粒徑較大,一般大于100m,占總含油量的70%80%以上;(2分散油:以油粒形狀分散在污水中,不穩(wěn)定,經(jīng)靜置一段時間后往往變成浮油,這種油的粒徑在100m25m;(3乳化油:

4、在污水中呈乳濁狀,細小的油珠外邊包著一層水化膜且具有一定量的負電荷,水中又含有一定量的表面活性劑,使乳化物呈穩(wěn)定狀態(tài),油粒徑一般在25m0.1m,油粒之間難以合并,長期保持穩(wěn)定,難以分離;(4溶解油:油以化學(xué)方式溶解于水中,油粒直徑在0.1m以下,甚至可小到幾納米,極難分離,一般為515mg/L;(5油濕固體:油粘附在顆粒表面上。含油污水中的其它雜質(zhì)還有:(1懸浮固體其顆粒直徑范圍取1m100m,因為大于100m的固體顆粒在處理過程中很容易沉降下來。此部分雜質(zhì)主要包括a.泥砂:0.05m4m的粘土、460m的粉砂和大于60m的細砂;b.各種腐蝕產(chǎn)物及垢:Fe2O3、CaO,MgO,FeS,Ca

5、SO4,CaCO3等;細菌:硫酸鹽還原菌(SRB5m10m,腐生菌(TGB10m 30m;c.有機物:膠質(zhì)瀝青質(zhì)類和石蠟等重質(zhì)油類。(2膠體粒徑為1×10-3m1m,主要由泥砂、腐蝕結(jié)垢產(chǎn)物和微細有機物構(gòu)成,物質(zhì)組成與懸浮固體基本相似。(3溶解物在水中處于溶解狀態(tài)的低分子及離子物質(zhì),主要包括:溶解在水中的無機鹽類,基本上以陽離子和陰離子的形式存在,其粒徑都在1×10-3m下,主要有Ca2+,Mg2+,K+,Na+,Fe2+,Cl-,HCO3-,CO32-等,此外還包括環(huán)烷酸類等有機溶解物;溶解的氣體。如溶解氧、二氧化碳、硫化氫、烴類氣體等,其粒徑一般為3×10-4

6、m5×10-4m。3.油田污水注水及排放標準從國內(nèi)外油田生產(chǎn)情況來看,油田含油污水經(jīng)處理后可用于以下三個方面:(1回注:代替清水資源直接回注地層或配制聚合物后回注地層。(2回用:處理后作為熱采鍋爐的給水。(3外排:處理后達到國家污水排放標準,直接排放。我國采油污水的處理凈化水90%以上用于回注(包括稠油的熱采鍋爐給水,外排較少。3.1注水水質(zhì)要求由于各油田或區(qū)塊油藏孔隙結(jié)構(gòu)和喉道直徑不同,相應(yīng)的滲透率也不相同,因此注水水質(zhì)標準也不盡相同,目前我國主要油田都制訂了本油田的注水水質(zhì)標準,盡管各標準差異較大,但都要符合注水水質(zhì)基本要求,即:(1水質(zhì)穩(wěn)定,與油層水相混不產(chǎn)生沉淀;(2水注入油

7、層后不使粘土礦物產(chǎn)生水化膨脹或懸濁;(3水中不得攜帶大量懸浮物,以防堵塞注水井滲濾端面及滲流孔道;(4對注水設(shè)施腐蝕性小;(5當(dāng)采用兩種水源進行混合注水時,應(yīng)首先進行室內(nèi)試驗,證實兩種水的配伍性好,對油層無傷害才可注入;(6具有一定的洗油能力,以確保注水時采收率不低于儲量的60%。主要是水中的表面活性劑含量不宜過多;(7必須嚴格控制注入水中的機械雜質(zhì)、油含量,以使注水井保持一定的吸收能力。我國推薦注水水質(zhì)主要控制指標見表2所示。表2碎屑巖油藏注水水質(zhì)推薦指標(SY/T5329-2012 水質(zhì)的主要控制指標已達到注水要求,可以不考慮輔助性指標;如果達不到要求,為查其原因可進一步檢測輔助性檢測項目

8、及指標。注水水質(zhì)輔助性檢測項目包括溶解氧、硫化氫、侵蝕性二氧化碳、鐵、pH值等。輔助性檢測項目的指標見表3。主要指標如下:（1）溶解氧 水中溶解氧時可加劇腐蝕。 腐蝕率不達標時， 應(yīng)首先檢測氧濃度。 油田污水溶解氧濃度<0.05mg/L，特殊情況不超過 0.1mg/L；清水中 溶解氧含量要小于 0.5mg/L。 （2）硫化氫 硫化物含量過高，說明細菌增生嚴重，引起水中懸浮物增加。 油 田污水中硫化物含量應(yīng)小于 2.0mg/L。 （3）侵蝕性二氧化碳 侵蝕性 CO2 是指除了保持平衡的 CO2 以外多出來的那些 CO2，它們 會與巖石中的 CaCO3 反應(yīng)從而侵蝕巖石，故稱為侵蝕性 CO2

9、。 侵蝕性二氧化碳含量分為三部分：等于 0，穩(wěn)定；>0，可溶 解 CaCO3 垢，但對設(shè)施有腐蝕作用；<0，有碳酸鹽沉淀析出。一般 要求侵蝕性二氧化碳含量為-1.01.0mg/L。 （4） pH 值 控制在 6.5-7.5 為宜。 （5）鐵 當(dāng)水中含有亞鐵離子時，鐵細菌可將其轉(zhuǎn)化為三價鐵離子，生成 氫氧化鐵沉淀，水中含有硫化物（H2S）時，生成 FeS 沉淀，使水中 懸浮物增加。 表 3 推薦水質(zhì)輔助性控制指標 3.2 排放水質(zhì)要求 如采出水外排， 則要求去除石油類、 懸浮物、 有機物及硫化物等。 國內(nèi)油田外排水各項指標均嚴格遵循 GB8978-1996污水綜合排放標 準中相關(guān)規(guī)定

10、（該標準對某些行業(yè)已停用，但仍適用于石油行業(yè)）。 3.3 水質(zhì)分析 3.3.1 回注水水質(zhì)分析 根據(jù)凈化水的不同去向，需要選擇不同的分析項目。凈化污水回 注時的分析項目主要有： （1）陽離子 鈣：油田原水的主要成分之一，含量高達 30000mg/L，能很快與 碳酸根或硫酸根離子結(jié)合，生成沉淀附著的垢或懸浮固體，是造成地 層堵塞的主要原因之一。 鎂：通常鎂離子濃度比鈣離子低得多，但與碳酸根離子結(jié)合能形 成碳酸鎂（MgCO3）垢，也會引起結(jié)垢和堵塞問題。 鐵：地層水中天然鐵含量很低，因此在水系統(tǒng)中鐵的存在并達到 一定含量，通常標志著金屬的腐蝕。在水中的鐵可能以高鐵（Fe ） 或低鐵（Fe ）的離子

11、形式存在，也可能作為沉淀出來的鐵化合物懸 浮在水中。沉淀出來的鐵化合物會引起地層的堵塞。 鋇：鋇離子在原水中之所以重要，主要是由于它能與硫酸根離子 結(jié)合生成極其難溶的 BaSO4，即使少量硫酸鋇的存在也能引起嚴重的 堵塞。與此類似，原水中的鍶離子（Sr ）也會導(dǎo)致嚴重結(jié)垢和堵塞。 （2）陰離子 氯離子：氯離子的主要來源是 NaCl 等鹽類，因此有時其濃度被 用作水中含鹽量的度量。 隨著水中含鹽量的增加， 水的腐蝕性也增加。 氯離子濃度高更容易引起腐蝕，尤其是點蝕。碳酸根和碳酸氫根： 由 于這類離子能夠生成不溶解的垢， 因此在油田污水中也是很重要的陰 離子。在水的堿度測定中，以碳酸根離子濃度表示的堿度稱為酚酞堿 度，而以碳酸氫根離子濃度表示的堿度稱為甲基橙堿度。 硫酸根：由于硫酸根離子能與鈣、鋇或鍶反應(yīng)生成不溶解的垢， 因此其含量在原水中也是值得注意的一個問題。 （3）其它性質(zhì) pH 值；懸浮固體；濁度；總?cè)芙夤腆w量（TDS，總礦化 度）；溫度；相對密度；溶解氧；硫化物（H2S）；細菌 數(shù)量。以上回注水水質(zhì)分析方法可見碎屑巖油藏注水水質(zhì)推薦指標 及分析方法（SY/T5329-2012）。 3.3.2 排放水水質(zhì)分析