隨著油田開發(fā)的不斷深入

1、隨著油田開發(fā)的不斷深入.國內(nèi)大部分油田已進入高產(chǎn)水期，一般綜合含水率在80%以上。以勝利油田為例， 目前綜合含水率超過90%.每年產(chǎn)生2億多m3采出污水，但污水利用率僅為80%.大量的剩余污水無效回灌 地層或外排，同時在低滲透油田開發(fā)、i采配聚用水、熱采鍋爐給水等方面每年還要消耗清水約2.0 xl07m3。 可見，開展好油田采出水處理方法的研究.將有效地緩解石油行業(yè)污水外排和清水消耗的矛盾，保證油田的 持續(xù)發(fā)展。1油田采出水的構(gòu)成與特性油田采出水是伴隨采油作業(yè)采出的經(jīng)原油脫水分離后的含油污水。由于各油田具有不同的地質(zhì)條件、 原油特性、采油方法、集輸及分離條件.因而各油田采出水的水質(zhì)和特性也不盡

2、相同，但又有一定共性。一一般油田采出水的主要組分包括以下幾種：（1）固體懸浮物，粒徑一般為l100um，包括黏土顆粒、粉砂、細(xì)砂、各種腐蝕產(chǎn)物、垢等；（2）原 油，采出水中一般含有1 0002 000 mg/1的原油，有些油田采出水含油質(zhì)量濃度可達(dá)5 000 mg/l以上；（3） 溶解物質(zhì)，主要包括溶解鹽類（0.001um以下，如Ca2+、Mg2十、C1 一等）和溶解氣體（3x1O-4-5x10-4um， 如溶解氧、硫化氫等）；（4）微生物，常見的有硫酸鹽還原菌（SRB）、腐生菌（TGB）、鐵細(xì)菌等；（5）有 機物成分，主要包括膠質(zhì)瀝青類、重質(zhì)油、驅(qū)油劑、破乳劑、絮凝劑等?？偟膩碇v，各地油田采

3、出水均具有水溫較高、礦化度高、懸浮物含量高、離子組分復(fù)雜、有機物多樣 的特點。2 油田采出水的主要處理方法將采出水處理后回注地層。不但可以節(jié)省淡水資源、減少環(huán)境污染，而且由于采出水具有水溫高、礦 化度較高、與地層配伍性好等特點有利于驅(qū)油，所以將油田采出水處理后回注采油是各油田采出水的主要 出路。目前國內(nèi)用于回注的油田采出水處理一般以碎屑巖油藏注水水質(zhì)推薦指標(biāo)及分析方法 （SY/T5329-1994）作為指導(dǎo).主要控制指標(biāo)為油、懸浮物及懸浮物的粒徑。處理工藝主要采用傳統(tǒng)的“老 三套”工藝對采油污水進行處理.即以“混凝一沉降一過濾”為基礎(chǔ).再輔以阻垢、緩蝕、殺菌或生化法處理、 吸附法、膜分離等，從

4、而使采油污水達(dá)到回注標(biāo)準(zhǔn)。2.1油田采出水中油的去除油田采出水中油的存在狀態(tài)大體可分為4類：懸浮油和分散油的含量在90%以上，漂浮在污水表面或 以微小油珠形態(tài)懸浮于水中，油珠粒徑為l0150um；乳化油約占5%8%，以極小微粒油珠狀態(tài)穩(wěn)定地形 成乳化液，油珠粒徑為O.0110um；約有2% 5%的油在水中以溶解態(tài)存在。研究發(fā)現(xiàn)注水中的油滴和固體顆粒的共同作用是引起巖心滲透率下降的主要原因，主要堵塞地層孔隙 和喉道。減小地層滲透率，采出水中乳化油對地層的損害形式是吸附和賈敏效應(yīng)。2.1.1 懸浮油和分散油的去除（1）重力分離法。重力分離法是利用油和水的密度差及油和水的不相溶性.在靜止或流動狀態(tài)下

5、實現(xiàn) 油珠、懸浮物與水分離的方法。重力除油的主要設(shè)備有橫向流除油器、波紋板聚結(jié)油水分離器、聚集型油 水分離器、立式除油罐和斜板式隔油池等。新出現(xiàn)的密置波紋板除油器能除去最小粒徑為40 um的油珠。 波紋板聚結(jié)油水分離技術(shù)是將重力分離和聚結(jié)分離結(jié)合于一體的新型油水分離技術(shù).具有能耗低、分離效率 高、設(shè)備簡單、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點。（2）離心分離法。離心分離法是使裝有采油污水的容器高速旋轉(zhuǎn)，形成離心力場，因顆粒和污水的質(zhì) 量不同，受到的離心力也不同，相對密度大的水受到較大的離心作用被甩到外側(cè)，相對密度小的油珠則被 留在內(nèi)側(cè)并聚結(jié)成大的油珠而上浮，達(dá)到分離的目的。常用的設(shè)備是水力旋流器，能去除粒徑在101

6、5 um 以上的油珠.（3）粗?；ā４至；ㄊ抢糜鸵凰畠上嘞鄬劢Y(jié)材料親和力的不同來進行分離。含油廢水通過裝 有粗粒化材料的裝置，水中油分在潤濕聚結(jié)、碰撞聚結(jié)、截留、附著等過程的作用下，油珠由小變大。從 而得到去除。該技術(shù)主要用于處理分散油，只有聚結(jié)作用，沒有破乳功能。其技術(shù)關(guān)鍵是粗?；牧?。粗 ?；牧嫌杏H油性材料、親水性材料以及石英砂、煤粒等無機材料。該法具有體積小、運行方便、操作簡 單的優(yōu)點，缺點是易堵塞。（4）絮凝法。絮凝法是向含油水中投加絮凝劑，通過絮凝劑的作用使水中的油滴變大.便于后續(xù)工藝 分離。絮凝劑在除油過程中可通過絮凝沉降除菌，能去除油田污水中50%以上的SRB.此外絮凝

7、劑還有利于 殺菌劑對菌量的控制。常用的無機絮凝劑包括聚合氯化鋁和聚合硫酸鐵，油田含油廢水處理用絮凝劑逐漸 由無機向有機轉(zhuǎn)化，單一型向復(fù)合型轉(zhuǎn)化，以利于對“三采”采出水的處理。（5）懸浮污泥過濾技術(shù)。懸浮污泥過濾技術(shù)（SSF）的核心包括加藥部分和污水凈化器，它是一種物 理化學(xué)方法。使用該技術(shù)在大慶油田杏十五一 1污水站試驗，發(fā)現(xiàn)處理后的污水油含量基本為0，COD去 除率達(dá)94.8%，另外對懸浮物和SRB均有一定的處理效果。該法具有工藝簡單、投資少、運行費用低、 出水指標(biāo)優(yōu)良等優(yōu)點。2.1.2乳化油和溶解油的去除（1）化學(xué)破乳法。乳化油的存在狀態(tài)相對穩(wěn)定，要達(dá)到油水分離首先要破乳?；瘜W(xué)破乳是通過向

8、水中 投入化學(xué)藥劑完成的。藥劑在水中水解后能形成帶正電荷的膠團，并能與帶負(fù)電荷的乳化油發(fā)生電中和作 用，降低其表面電位，再經(jīng)過其他處理使油粒聚集，粒徑變大，從而達(dá)到油水分離的目的。化學(xué)破乳法包 括鹽析法、酸化法、凝聚法，最傳統(tǒng)和常用的藥劑是鋁鹽及鐵鹽系列。（2）氣浮法。氣浮法是依靠氣泡表面能吸附油滴或懸浮物的特性達(dá)到分離目的。根據(jù)氣泡的生成機理， 大致分為溶氣氣浮、散氣氣浮和電解氣浮3類。溶氣氣浮產(chǎn)生氣泡的機理主要是將氣體（油田上多用天然 氣、惰性氣體）在一定水溫和壓力下溶解于水，并盡量使其接近或達(dá)到飽和溶解度，然后經(jīng)釋放器或壓力 控制閥使溶氣水突然消能減壓，從而在水中產(chǎn)生大量微細(xì)氣泡；散氣氣

9、浮產(chǎn)生氣泡的機理是用機械、水力 或采用二者相結(jié)合的方式，將吸入的空氣（或天然氣、甲烷、其他惰性氣體）打碎而形成微細(xì)氣泡：電解 氣浮是利用不溶性電極電解采油污水，在電解分解作用和初生態(tài)的微小氣泡的上浮作用下，使乳化油破壞， 并使油珠附著在氣泡上。溶氣氣浮產(chǎn)生的氣泡的直徑為20-60um或更小，且稠密均勻，對乳化油處理效果 最好，但由于乳化油含量較低，故現(xiàn)場一般采用散氣氣浮。（3）電化學(xué)法。包括電凝聚和電火花法。電凝聚是利用溶解性電極電解采油污水，從溶解性陽極溶解 出金屬離子，金屬離子水解生成氫氧化物，它能吸附和凝聚乳化油與溶解油，然后沉淀可除去油；電火花 法是利用交流電來去除采油污水中的乳化油和

10、溶解油。在電場作用下筒內(nèi)的導(dǎo)電顆粒間會產(chǎn)生電火花，在 電火花和水中均勻分布的氧的作用下，油分被氧化和燃燒分解。（4）吸附法。吸附法是利用親油性材料來吸附水中的油，對溶解油的處理效果最好。根據(jù)固體表面吸 附力的不同，吸附可以分為表面吸附、離子交換吸附和專屬吸附3種類型?；钚蕴渴浅Ｓ玫奈讲牧?但由 于活性炭處理成本高、再生難，使用上受到一定的限制，一般僅用于含油廢水的深度處理。2.2 油田采出水懸浮物的去除注人水中懸浮固相的含量及顆粒大小是影響注水水質(zhì)的重要指標(biāo)，是造成地層傷害的重要因素，懸浮 顆粒對地層孔隙的堵塞主要是在巖石的端面、斷面附近和巖石的深部。2.2.1 過濾法過濾法是將采油污水通過

11、設(shè)有孔眼的裝置或通過由某種介質(zhì)組成的濾層.去除污水中的懸浮物的方法， 它是去除懸浮物，特別是去除低懸濁度中微小顆粒的一種有效操作它是利用顆粒介質(zhì)的截流、慣性碰撞、 篩分、表面黏附、聚并等作用，將水中油分去除。一般所用過濾器有壓力式和重力式2種，我國油田過濾 器普遍采用壓力式，在油田廢水普通站和深度站過濾處理工藝中廣泛使用核桃殼過濾器。2.2.2膜分離法膜分離法是利用膜所具有的選擇透過性.對污水中的某些微?；螂x子性物質(zhì)進行分離和濃縮的方法。目 前膜技術(shù)在油田采出水處理中應(yīng)用最為廣泛的是微濾（MF）、超濾（uF）和反滲透（RO）系統(tǒng)，而國內(nèi)外 研究較多的是管狀陶瓷微濾、中空纖維微濾、管狀聚合物超濾

12、和反滲透系統(tǒng)。MF能去除0.1100um以上 的固體懸浮顆粒，UF能去除0.0010.02um的大分子物質(zhì)和固體懸浮物，可見MF和UF對控制懸浮物顆粒 粒徑非常有效，另外對采出水中油的去除也有一定效果.RO系統(tǒng)主要是針對采出水的脫鹽。2.3 油田采出水中細(xì)菌的去除影響油田注水水質(zhì)的主要微生物是硫酸鹽還原菌、腐生菌和鐵細(xì)菌。注入水中的細(xì)菌可腐蝕注水設(shè)備， 菌體及其代謝產(chǎn)物又可污染水質(zhì)、堵塞油層。2.3.1高級氧化技術(shù)高級氧化技術(shù)包括臭氧氧化、二氧化氯氧化等。利用臭氧、二氧化氯殺滅SRB實驗研究發(fā)現(xiàn)。兩種方 法對細(xì)菌有很好的殺滅能力.極低的投加量就能達(dá)到很好的殺菌效果，并且同時還可以氧化降解水中的

13、有機 物，切斷SRB的營養(yǎng)源，從根本上控制細(xì)菌含量。2.3.2電解鹽水殺菌技術(shù)電解鹽水殺菌技術(shù)是利用次氯酸鈉發(fā)生裝置電解飽和鹽水產(chǎn)生次氯酸鈉溶液。由于次氯酸鈉不穩(wěn)定。 在水中產(chǎn)生的強氧化劑原子態(tài)氧，能夠氧化細(xì)菌，使細(xì)菌中的蛋白質(zhì)變性，失去復(fù)制和生存能力，從而達(dá) 到殺滅細(xì)菌的目的。該法殺菌效果好，處理后水中的SRB為0.660 mL-1，但在高礦化度污水中作用效果 差，且電極板結(jié)垢問題突出。2.4油田采出水中各種離子的去除油田采出水中離子組成復(fù)雜，其中的鈣、鎂等結(jié)垢離子容易反應(yīng)生成CaSO42H 0、CaCO3等成垢物 質(zhì)，在管道和容器中結(jié)垢；Fe2+是導(dǎo)致污水穩(wěn)定性差的主要原因.Fe3+反應(yīng)生

14、成的Fe (OH)膠狀物或絮團 以及Fe2+與S2-生成的FeS顆粒沉淀可堵塞地層。電化學(xué)預(yù)氧化技術(shù)是用于去除油田采出水中Fe2+的一種方法.該技術(shù)是利用油田污水中富含NaC 1的特 點，使污水在電化學(xué)設(shè)備中被氧化，生成新生態(tài)02、HO 和Cl2等氧化性物質(zhì)，將Fe2+氧化成Fe3+，之 后可以利用沉降和過濾技術(shù)將Fe (OH) 3,沉淀去除，達(dá)到除鐵的目的。對于油田采出水中的其他離子組 分，一般無專門的處理方法，隨油、懸浮物等物質(zhì)的處理一并去除。2.5油田采出水中有機物的去除采出水中有機物種類多、COD高，這些物質(zhì)的大量存在有利于微生物的繁殖，容易導(dǎo)致管線腐蝕和地 層堵塞.其中某些處理劑會使

15、巖石毛細(xì)管壓力上升、增加水驅(qū)阻力，這種問題在低滲透油藏中的表現(xiàn)尤為突 出。2.5.1生物法生物法主要是通過微生物的新陳代謝過程使采出水中的有機物被降解.轉(zhuǎn)化為新的生物細(xì)胞及簡單的 無機物，從而達(dá)到去除有機物的目的。生物法可分為好氧生物法、厭氧生物法和厭氧一好氧生物法。同其 他處理方法相比.生物法具有成本低、操作簡便、有機污染物降解效果好等優(yōu)點。國內(nèi)外均進行了大量研究。 GT.Tellez等利用活性污泥法處理采油污水。研究表明停留時間為20 d時，能去除采油污水中98%99%的 碳?xì)浠衔铩｝彔庉x等結(jié)合氣浮技術(shù)和生物法的優(yōu)勢研發(fā)的氣浮一生物接觸氧化技術(shù)，在孤島油田采油廢 水進行現(xiàn)場試驗，發(fā)現(xiàn)處理

16、后污水COD去除率為42.2% .石油類去除率為89.3%.2.5.2 化學(xué)氧化法化學(xué)氧化法能將污水中呈溶解態(tài)的無機物和有機物轉(zhuǎn)化為微毒、無毒物質(zhì)或轉(zhuǎn)化成容易與水分離的形 態(tài)，分為氧化劑氧化法和電解氧化法。氧化劑氧化法是指利用強氧化劑氧化分解污水中的油和COD等污染 物質(zhì)以達(dá)到凈化采油污水的一種方法；電解氧化法是指在污水中插入電極并通過一定的直流電，使污水中 的油和COD等污染物質(zhì)在陽極發(fā)生電氧化作用或與電解所產(chǎn)生的氧化性物質(zhì)發(fā)生作用以達(dá)到凈化采油污 水的一種方法。每種油田采出水處理方法在高效處理特定對象的同時，對其他對象也有一定作用，如電解氣浮法主要 側(cè)重處理廢水中的油狀物和懸浮物，同時陽極

17、還具有降低BOD和COD的功能.陰極還具有沉積重金屬離子 的能力。各油田可根據(jù)自身的特點，選擇合理的處理方法組合設(shè)計處理工藝.既保證采出水的處理效果，又 能降低處理成本。3油田采出水處理亟需解決的關(guān)鍵問題3.1低滲透油田回注用采出水處理方法研究在我國低滲透油田廣泛分布在全國的各個油區(qū)，探明儲量約為63億t，約占探明儲量的28%。近5 a 探明儲量中低滲透油儲量比例已增至50%60%，低滲透油田的開發(fā)將成為日后油田增產(chǎn)的重點。低滲透油 田最基本的特點是油藏物性差、流體滲透能力差，不清潔水的注入將降低低滲透油藏1O%的注入能力，進 而減小油藏壓力，所以很多油田受采出水處理技術(shù)的限制。一般采用注清水的方式進行開發(fā)。3.2聚合物驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)采油污水處理方法研究聚合物驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)油方法在有效地提高原油采收率的同時，也增大了油田采出水處理的難度。聚 合物的存在使得含油污水黏度增加、油珠粒徑變小、原油乳化程度嚴(yán)重、泥沙量增大等，使得水中的油和 固體懸浮物難于去除。雖然國內(nèi)外開展了很多針對性的研究，但收效甚微，今后應(yīng)針對含聚合物污水的特 點，進一步研制高效的油水分離工藝。3.3進一步加強稠油污水處理方法研究稠油污水一般具有懸浮物含量高、油水密度差小、水溫高、含有較高的瀝青質(zhì)和膠質(zhì)、黏滯性大、易 形成水