油田產(chǎn)出水的管理及處理

阮少華

摘 要：近年來我國石油生產(chǎn)能力呈逐年下降的趨勢，為了提高石油的采收率，國內(nèi)很多油田都步入了二次采油和三次采油階段，高含水率產(chǎn)出水管理成為關(guān)鍵任務(wù)，油田產(chǎn)出水的特征各異，使得處理過程復(fù)雜。本文就常規(guī)的產(chǎn)出水管理方法進(jìn)行了論述，即診斷、減少、再利用、處理外排。總結(jié)了當(dāng)前正在采用的產(chǎn)出水管理新方法，指出研制開發(fā)新型處理藥劑、技術(shù)和工藝是油田發(fā)展的需求，水管理應(yīng)納入油田整體開發(fā)方案。

關(guān)鍵詞：油田產(chǎn)出水 水質(zhì)評價(jià) 管理方法 處理方法

中圖分類號：TE866 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）05（b）-0127-01

由于各油田已開發(fā)到中后期，含水率的增加使處理油田產(chǎn)出水成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。生產(chǎn)水主要來源于地層水或注入水，它是石油行業(yè)產(chǎn)量最高的液體，隨著石油或天然氣采出。如果油田產(chǎn)出水管理不當(dāng)，水的相關(guān)處理成本會(huì)嚴(yán)重影響項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性。然而，正確地管理產(chǎn)出水可顯著地降低成本，提高油氣生產(chǎn)的收入。為了環(huán)境保護(hù)和節(jié)約資源，需要對這些油田污水進(jìn)行處理，以實(shí)現(xiàn)油田污水的資源化利用。進(jìn)入“綠色環(huán)保時(shí)代”是發(fā)展的必然，油田公司須做好準(zhǔn)備，走可持續(xù)發(fā)展道路。

1 油田產(chǎn)出水

油田產(chǎn)出水組分包括有機(jī)物和無機(jī)物兩部分，油藏類型不同，地層水的組分差別也很大。而隨著產(chǎn)出水回注、油藏增產(chǎn)措施的實(shí)施、油藏內(nèi)細(xì)菌活動(dòng)的影響、油田地理位置的不同以及儲(chǔ)集的地層水和所形成的烴類的不同，產(chǎn)出水物理和化學(xué)性質(zhì)都有很大差異。同時(shí)在生產(chǎn)過程中往往會(huì)添加各種化學(xué)處理劑，化學(xué)處理劑的應(yīng)用使得產(chǎn)出水中殘留各種化學(xué)物質(zhì)。化學(xué)處理劑包括：結(jié)垢抑制劑、腐蝕抑制劑和生物殺傷劑和破乳劑、反向破乳劑、凝結(jié)劑、絮凝劑、消泡劑、石蠟和瀝青處理劑[1]。

以下污染物是水處理的關(guān)鍵：總?cè)芙夤腆w（TDS）的含量高；油和油脂；懸浮固體；溶解和揮發(fā)性有機(jī)化合物；重金屬；放射性核素；溶解的氣體和細(xì)菌；殺菌劑，腐蝕抑制劑，如生產(chǎn)中使用的化學(xué)添加劑、乳化劑和反向破乳劑[2]。

2 水質(zhì)評價(jià)

油田產(chǎn)出水一般是地層水和注入水的混合物，其水質(zhì)主要取決于注入水的影響，油田對注入水質(zhì)的基本要求為“不腐蝕注水流程，不堵塞油層”。即就是要嚴(yán)格控制注入水中懸浮固體的濃度和粒經(jīng)，控制注入水中溶解氧的含量、二氧化碳、硫化氫的含量，從而有效的抑制細(xì)菌的活動(dòng)，并且注入水要與油層巖石地層水相配。

制定注入水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)是為了利用最廉價(jià)的水，來滿足油田注水井對注入水量的需要。或在能滿足注水井長期配注要求的前提下，水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)可放寬。一般注水水質(zhì)需達(dá)到機(jī)械雜質(zhì)含量小于2 mg/L和總鐵離子含量小于等于0.5 mg/L的指標(biāo)。

3 常規(guī)管理方法

水影響著石油開采的每一個(gè)階段，從勘探、開發(fā)、生產(chǎn)，到最終放棄。采出水問題主要取決于油藏地質(zhì)、油藏條件、流體性質(zhì)、流入井內(nèi)水的來源和流入井筒流入點(diǎn)。水從附近的一個(gè)含水層或由注入水產(chǎn)生的，最終將與油混合，并與油一起產(chǎn)出。水流通過油藏，到生產(chǎn)油管和表面處理設(shè)施，并最終進(jìn)行處理或注入儲(chǔ)層來保持壓力。水的運(yùn)動(dòng)被稱為“水的循環(huán)”。

一般水管理為診斷，減少，再利用和處理。診斷是找到水的來源；減少意味著最大限度地減少產(chǎn)出水；再利用是指變水為寶，處理之后的水，以滿足環(huán)保的要求。如圖2所示，美國殼牌公司的“水變錢”項(xiàng)目，他的基本觀點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)和環(huán)保，項(xiàng)目的主要目標(biāo)是降低產(chǎn)水量，降低常規(guī)水處理方法的成本和增加現(xiàn)有設(shè)施水平的處理能力，采用水管理計(jì)劃中最重要的一點(diǎn)就是盡量使采出水最少，其次“變廢為寶”[3]。

3.1 診斷

在處理之前應(yīng)進(jìn)行產(chǎn)出水識別，水管理的第一步是評估和診斷水源。過量的產(chǎn)出水是由各種原因引起的，因此，治療產(chǎn)出水的問題，實(shí)現(xiàn)較高的成功率，首先必須正確識別問題的根源。然而，實(shí)際油田應(yīng)用過程中，由于不正確診斷水產(chǎn)出問題，堵水成功率低。

診斷常見出水問題是非常復(fù)雜的任務(wù)，出水問題的原因需進(jìn)行詳細(xì)討論。例如，套管泄漏問題可由密封性試驗(yàn)，如液壓試驗(yàn)、地溫測量、流量剖面工具，如放射性示蹤劑測井、旋轉(zhuǎn)測驗(yàn)、生產(chǎn)測井工具、水泥膠結(jié)測井、井下電視儀、壓力干擾測試等實(shí)驗(yàn)測量。

3.2 減少產(chǎn)出水排放

盡量減少水的產(chǎn)出是水管理的不懈追求，將采出的水量最小化，可以降低生產(chǎn)、水處理等成本，并且消除了對環(huán)境的影響。減少產(chǎn)出水量的技術(shù)有治水、井下油水分離、水平生產(chǎn)井和雙層完井滲水坑[4]。

3.3 再利用

油田污水處理后的用途主要有三種：處理達(dá)到石油行業(yè)回注標(biāo)準(zhǔn)后作為回注用水，作為聚合物水溶液用水，處理達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后外排。產(chǎn)出水有雙重的潛在利益：減少產(chǎn)出水的合理處置費(fèi)用，如果產(chǎn)出水能在生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行儲(chǔ)量并且用于配置壓裂液，生產(chǎn)成本將大幅度降低；減少油田生產(chǎn)中注水、壓裂等所用的大量淡水。經(jīng)過液體穩(wěn)定劑處理產(chǎn)出水配置糖基壓裂液，成功應(yīng)用于壓裂和治沙作業(yè)。

4 處理方法

4.1 常規(guī)處理方法

油田產(chǎn)出水的處理方法，包括物理法（去除采出水中的大部分油類和固體懸浮物等），重力分離、離心分離、粗粒化、過濾分離、膜分離等方法。化學(xué)法（用于處理采出水不能單獨(dú)用物理法或生物法去除的一部分膠體和溶解性物質(zhì)，特別是含油污水中的乳化油），混凝沉淀、化學(xué)轉(zhuǎn)化和中和法。物理化學(xué)方法包括氣浮法和吸附法。生物法常用的方法有：活性污泥法、生物膜法、自然處理法、厭氧生物法和生物強(qiáng)化技術(shù)[5]。

4.2 新型處理方法

產(chǎn)出水處理技術(shù)和經(jīng)濟(jì)可行性取決于水的初始成分、待用處理技術(shù)類型和處理后水的質(zhì)量。通常而言，近年來新型產(chǎn)出水的處理方法主要有：避免產(chǎn)出水；除去有毒的特殊成分，例如脫硼，從而有效的用于農(nóng)業(yè)灌溉；調(diào)節(jié)鈉吸附比率參數(shù)（SAR），避免用于灌溉；滲濾及地下水回注時(shí)對粘土層的破壞；減少需要處理的鹽水量；采用注氣開采等。

5 結(jié)論

產(chǎn)出水的處理是一個(gè)重大的問題，幾乎影響著整個(gè)油井的經(jīng)濟(jì)效益。產(chǎn)出水是由各種因素引起的，關(guān)鍵是要理解產(chǎn)出水的根本原因，設(shè)計(jì)一個(gè)有效的處理方案，將井的周期和利益最優(yōu)化。對于每一個(gè)油田來說，需要的是一套完整的采出水經(jīng)營管理方法而不是單獨(dú)的地面解決方案。

制定有效的產(chǎn)出水管理方法，需要綜合考慮設(shè)備的完善程度、油藏類型、開采速度、油田位置、需要遵守的法律和開發(fā)歷史等因素。從可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的角度來看，避免油田產(chǎn)出水和產(chǎn)出水回用是最有效的處理方法。研制開發(fā)新型處理藥劑、技術(shù)和工藝，是油田發(fā)展的需求，水管理應(yīng)納入油田整體開發(fā)方案。

參考文獻(xiàn)

[1] 李劍英.油田產(chǎn)出水的凈化及資源化研究[D].華南理工大學(xué)，2010.

[2] 袁玲，江啟勝.油田產(chǎn)出水的處理與再利用[J].廣東化工，2012.

[3] 王晶玫.油田產(chǎn)出水處理技術(shù)及經(jīng)營管理新理念[D].石油科技論壇，2005.

[4] 劉建興，袁國清.油田采出水處理技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].工業(yè)用水與廢水，2007.endprint