聯(lián)合站采油污水回注處理工藝技術(shù)研究

黃河 李景山 鄭曉陽 陳震

摘 要：隨著油田的持續(xù)開發(fā)和注水范圍的擴(kuò)大，油田綜合含水不斷上升，采油污水已成為阻礙油田發(fā)展的一大問題。采油污水回注是提高油田開發(fā)效益和油井產(chǎn)量、降低開發(fā)成本的最有效方法之一。但在注水開發(fā)過程中，其對(duì)回注水有著嚴(yán)格的要求，除要求回注水中的懸浮固體顆粒、乳化油、細(xì)菌和腐蝕結(jié)垢產(chǎn)物不堵塞儲(chǔ)層孔隙、喉道外，還要求注入水與儲(chǔ)層巖石及儲(chǔ)層流體相配伍，即注入水在儲(chǔ)層不會(huì)產(chǎn)生水敏、鹽敏、乳化、結(jié)垢等各種損害，并能進(jìn)行有效地殺菌和防腐阻垢處理、確保凈化水具有很好的穩(wěn)定性。本文是以某聯(lián)合站為研究對(duì)象，通過大量實(shí)驗(yàn)，詳細(xì)、系統(tǒng)地研究聯(lián)合站所在油田采油污水的組成性質(zhì)特點(diǎn)和變化規(guī)律，污水腐蝕、結(jié)垢和細(xì)菌生長(zhǎng)繁殖及回注水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)的原因及影響因素，篩選評(píng)價(jià)出適合采油污水組成性質(zhì)特點(diǎn)的各種水處理藥劑及配方，確定出采油污水綜合處理方法和回注處理工藝，確保采油污水達(dá)標(biāo)回注。

關(guān)鍵詞：油田聯(lián)合站;采油污水回注;配伍;水處理藥劑;處理工藝

1采油污水回注的意義

注水開發(fā)是提高油田開發(fā)效益和油井產(chǎn)量、降低開發(fā)成本的最有效方法之一，但在注水開發(fā)過程中，除要求回注水中的懸浮固體顆粒、乳化油、細(xì)菌和腐蝕結(jié)垢產(chǎn)物不堵塞儲(chǔ)層孔隙、喉道外，還要求注入水與儲(chǔ)層巖石及儲(chǔ)層流體相配伍，即注入水在儲(chǔ)層不會(huì)產(chǎn)生水敏、鹽敏、乳化、結(jié)垢等各種損害造成儲(chǔ)層孔隙、喉道堵塞。由于采出污水的組成性質(zhì)決定著腐蝕結(jié)垢原理和影響因素，腐蝕結(jié)垢和細(xì)菌繁殖又會(huì)導(dǎo)致水中懸浮物增加、水質(zhì)穩(wěn)定性變差;所以，采油污水回注處理不僅要求除去水中的懸浮固體顆粒、乳化油、細(xì)菌和腐蝕結(jié)垢產(chǎn)物，還要求進(jìn)行有效地殺菌和防腐阻垢處理，確保凈化水具有很好的穩(wěn)定性，真正實(shí)現(xiàn)從凈化水罐到配水間、井口和井底水質(zhì)的“四點(diǎn)”一致。

2采油污水處理回注研究現(xiàn)狀

目前，國(guó)外油田含油污水處理采用的主要設(shè)施和附屬設(shè)施等與國(guó)內(nèi)基本一致，主要區(qū)別和標(biāo)志是將水力旋流器引入流程，強(qiáng)調(diào)設(shè)備與工藝的整體性、匹配性與實(shí)效性。高效的油水分離器、過濾器、新型的水力旋流器及新工藝膜生物反應(yīng)器（MBR）等的應(yīng)用，使污水處理高效、簡(jiǎn)便、快捷和實(shí)用。隨著國(guó)內(nèi)油田開發(fā)的逐步深入，各項(xiàng)先進(jìn)、成熟的污水處理技術(shù)逐漸引進(jìn)，同時(shí)國(guó)內(nèi)油田水化學(xué)的研究和應(yīng)用水平也有了提高，水處理劑的品種增多，超聲波技術(shù)的不斷發(fā)展，徐有生等大力推廣的微波能水處理技術(shù)，張登慶應(yīng)用的電氣浮技術(shù)，使污水處理技術(shù)得到了一定的發(fā)展。但由于油田地層、處理過程及措施工藝不同等原因，各油田污污水組成性質(zhì)復(fù)雜多變，油分含量及油在水中的存在形式也不相同，且多數(shù)情況下常與

其它廢水相混合，這為油田污水的處理帶來困難。現(xiàn)在油田污水處理方法主要有物理法、化學(xué)法、物理化學(xué)法和生物法，其中物理法主要應(yīng)用于油田各污水處理站、低滲透區(qū)塊污水站的污水處理，重點(diǎn)是去除廢水中的礦物質(zhì)和大部分固體懸浮物、油類等;化學(xué)法主要應(yīng)用于油田各污水處理站，通過添加一定的濃度的化學(xué)藥劑達(dá)到提高水處理效果的目的，主要用于處理廢水中不能單獨(dú)用物理法或生物法去除的一部分膠體和溶解性物質(zhì)，特別是含油廢水中的乳化油;物理化學(xué)法通常包括氣浮法和吸附法兩種，氣浮法是將空氣以微小氣泡形式注入水中，以形成水、氣及被去除物質(zhì)的三相混合體，在界面張力、氣泡上升浮力和靜水壓力差等多種力的共同作用下，使微小氣泡與在水中懸浮的油粒粘附，形成浮渣層從水中分離，常投進(jìn)浮選劑提高浮選效果。吸附法主要是利用固體吸附劑去除廢水中多種污染物;生物法主要應(yīng)用于注氣鍋爐給水的處理，是利用微生物的作用，將復(fù)雜的有機(jī)物分解為簡(jiǎn)單的物質(zhì)，將有毒的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無毒的物質(zhì)，從而使廢水得以凈化。同時(shí)，因各種方法都有局限性，加之各油田的生產(chǎn)方式、環(huán)境要求以及處理水的用途的不同，使油田污水處理工藝差別較大，在實(shí)際應(yīng)用中通常是兩三種方法聯(lián)合使用，使出水水質(zhì)達(dá)到排放效果。

3采油污水回注需要完成的內(nèi)容

對(duì)于油田聯(lián)合站的采油污水回注來說，要確保污水回注達(dá)標(biāo)，必須詳細(xì)、系統(tǒng)地研究聯(lián)合站所在油田采油污水的組成性質(zhì)特點(diǎn)和變化規(guī)律，污水腐蝕、結(jié)垢和細(xì)菌生長(zhǎng)繁殖及回注水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)的原因及影響因素，篩選評(píng)價(jià)出適合采油污水組成性質(zhì)特點(diǎn)的各種水處理藥劑及配方，確定出采油污水綜合處理方法和回注處理工藝，確保采油污水達(dá)標(biāo)回注。其需要完成的研究?jī)?nèi)容如下：

3.1采油污水組成性質(zhì)分析和水質(zhì)變化規(guī)律研究

采用化學(xué)容量法和儀器分析相結(jié)合的方法，對(duì)采油污水的pH、Na+（K+）、Ca2+、Mg2+、Sr2+、Ba2+、Fe2+、Fe3+、Cl-、S2-、SO42-、HCO3-、CO32-、SS、油、溶解氧（DO）、硫酸鹽還原菌（SRB）、腐生菌（TGB）、鐵細(xì)菌（FB）、腐蝕速率等進(jìn)行跟蹤分析，并進(jìn)一步研究采油污水的水質(zhì)特性和水質(zhì)變化規(guī)律。

3.2采油污水腐蝕原理和影響因素研究

通過高溫高壓動(dòng)態(tài)腐蝕測(cè)定儀、掃描電鏡（SEM）、能譜分析等手段詳細(xì)分析研究二氧化碳、硫化氫、溶解氧、細(xì)菌、礦化度、pH值、溫度等對(duì)采油污水腐蝕性的影響，確定出采油污水產(chǎn)生腐蝕的原因和主要影響因素，并確定出相應(yīng)的防腐措施。

3.3采油污水結(jié)垢原理和影響因素研究

主要研究采油污水的離子組成、溫度、壓力、pH值等對(duì)結(jié)垢的影響，并通過結(jié)垢趨勢(shì)預(yù)測(cè)和室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)，確定出采油污水結(jié)垢的主要影響因素，并確定出相應(yīng)的防垢措施。

3.4注入水與儲(chǔ)層配伍性研究

通過巖心流動(dòng)實(shí)驗(yàn)，研究注入水與儲(chǔ)層的配伍性;并以注入水與地層水組成性質(zhì)分析結(jié)果為基礎(chǔ)，采用飽和指數(shù)法等預(yù)測(cè)注入水在儲(chǔ)層條件下與地層水以不同比例混合后的結(jié)垢趨勢(shì)，根據(jù)結(jié)垢趨勢(shì)預(yù)測(cè)結(jié)果，判斷儲(chǔ)層結(jié)垢與否及結(jié)垢類型，有針對(duì)性地篩選評(píng)價(jià)出合適的阻垢劑，確定出保護(hù)儲(chǔ)層的技術(shù)措施。

3.5高效、低成本采油污水處理劑的篩選評(píng)價(jià)

根據(jù)采油污水組成性質(zhì)分析結(jié)果和污水產(chǎn)生腐蝕、結(jié)垢、細(xì)菌生長(zhǎng)繁殖的原理及影響因素，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，通過各種實(shí)驗(yàn)，篩選評(píng)價(jià)出適合采油污水組成性質(zhì)特點(diǎn)的高效、低成本的絮凝劑、緩蝕阻垢劑、殺菌劑等各種水處理藥劑的種類、配方和投加量。

3.6采油污水處理方法和處理工藝研究

根據(jù)采油污水的組成性質(zhì)特點(diǎn)和污水產(chǎn)生腐蝕、結(jié)垢、細(xì)菌生長(zhǎng)繁殖的原理及影響因素，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，將各種實(shí)用、可行的處理方法進(jìn)行有機(jī)組合，配以篩選出的污水處理劑進(jìn)行處理方法和工藝研究，最終確定出適合采油污水組成性質(zhì)特點(diǎn)的處理方法和處理工藝，確保采油污水處理后達(dá)標(biāo)回注。

4采油污水處理回注時(shí)需要注意的事項(xiàng)

4.1采油污水腐蝕影響因素

采出水處理及回用系統(tǒng)中的鋼構(gòu)筑物腐蝕環(huán)境為采出水（內(nèi)表面腐蝕）、土壤和大氣（外壁腐蝕），主要腐蝕影響因素包括溶解氧、硫化氫、CO2、PH值、微生物、溫度、Cl-離子、礦化度、水中含油、水流速度等，這些因素的存在都是導(dǎo)致采出污水在回注過程中經(jīng)常在彎頭、變徑處腐蝕加劇的主要原因。

4.2采油污水結(jié)垢原理及影響因素

結(jié)垢是油田水質(zhì)控制中遇到的最嚴(yán)重問題之一。結(jié)垢可以發(fā)生在地層和井筒的各個(gè)部位，也可以發(fā)生在礫石填充層、井下泵、油管管柱、油嘴及儲(chǔ)油設(shè)備、集輸管線和注水及排污管線等設(shè)備及水處理系統(tǒng)的任何部位。結(jié)垢會(huì)給生產(chǎn)帶來嚴(yán)重危害，因?yàn)樗甘菬岬牟涣紝?dǎo)體，水垢的形成大大降低了傳熱效果;水垢的沉積會(huì)引起設(shè)備和管道的局部腐蝕，在短期內(nèi)穿孔而破壞;水垢還會(huì)降低水流截面積，增大了水流阻力和輸送能量，增加了清洗費(fèi)用和停產(chǎn)檢修時(shí)間。

4.3注入水與儲(chǔ)層配伍性研究

注入水與地層流體不配伍主要表現(xiàn)在注入水與地層水混合后產(chǎn)生沉淀和結(jié)垢，衡量注入水配伍性的三個(gè)主要參數(shù)是懸浮固體含量、粒徑和含油量，其它參數(shù)如pH值、溫度、壓力、流動(dòng)速度及停留時(shí)間等對(duì)結(jié)垢也會(huì)產(chǎn)生影響。