油氣田開發水資源高效利用探討

楊述

（新疆油田公司石西油田作業區，新疆 克拉瑪依 834000）

1 油氣田水資源開發利用中存在的主要問題解析

1.1 廢水注入的風險

在開展油氣田生產階段中，廢水的形成長期存在且無法全面規避。而伴隨著油氣田生產技術的不斷革新與改進，專業領域的生產體量有了顯著的提升，這也出現了廢水系統體量無法有效順應生產需求的情況。固井不良、油屋損壞等問題對周邊環境的地下水與有關的土壤形成很大的環境隱患并帶來顯著的環境風險。

1.2 地下水管理力度亟待提升

因為多種外部因素的共同影響，也導致相關生產企業為有效控制好生產區域內地下水的環境品質，特別是有針對性地建立基于地下水質量的專項數據系統。針對于地下水環境質量的主要簡化信息更多是體現在初期的生產調研報告當中。此種運作背景之下，無疑無法有效契合對地下水資源嚴密監管的需求，同時更是會面對著較為嚴峻的環境風險。

1.3 鉆井

鉆井廢水是開展鉆井運作階段中對水環境帶來核心影響的污染物。鉆井廢水本質上是鉆井液高倍稀釋之下所產生的，其中主要包含有沖洗鉆井平臺、鉆具、定期進行內部泥漿清洗的水資源、下鉆階段造成的鉆井液損耗、鉆井液運作循環系統滲漏所引發的廢水、沖洗鉆井巖屑的廢水等。通常其普遍具有著氫離子濃度指數較高、有機、無機污染物含量相對較高等特點，此些廢水通過井場地面管道排到專項的處理池中。在通常情況下，廢水通過系統化地處理之后可以運用于調配鉆井液。完井運作之后，鉆井廢水保存于井場的專項處理池之中。在相對干燥的區域亦或者是夏季，鉆井廢水通過一定周期的自然蒸發與滲漏，便可以充分恢復到起初的井場地貌；而在下雨量相對較高的時節，鉆井廢水往往無法實現自然的蒸發及滲漏，廢水較長周期存放在專項處理池之中，在雨季廢水較為容易溢出同時對周邊水環境帶來負面影響。廢鉆井泥漿的產生主要來自于鉆井與完井兩項進程，核心包括有以下幾個方面：（1）因為地層性質的改變，鉆井液性能需求不同而更替鉆井液體系所產生的鉆井液；（2）完井階段井筒內部被更替而出的鉆井液；（3）鉆井運作完畢之后廢棄到井場的鉆井液；（4）鉆井液循環系統的跑、冒、滲漏所產生的鉆井液。

1.4 采氣與集輸

采油、采氣等過程中影響水質的核心污染物包含有采油氣廢水與落地原油。其中，采油廢水是油氣田開發從地層采集而進行的。一般而言，去除油氣層之外也同時包含有水層的存在，亦或者是油氣層中自身就擁有著共生水。在開展采油氣階段，水層中的水分亦或者是氣層的共生水會伴隨著油氣一同開采而變成采油氣廢水，當中需要包括有石油類、有機物等。采油氣與集輸落地原油具體所指的是采氣階段中，沒有進入集輸管線而散落在多區域的伴生原油，落地后與地面的水源、砂石等組成混合物。這當中，一些原油滲透到土壤之后，也會造成對土壤與地下水體的嚴重污染，因為井場土油池未進行規范化的養護，落地原油會伴隨著地表直接流入到河流，這無疑會在很大程度上對地表水體帶來較為嚴重的負面影響。

1.5 井下作業

井下作業主要包含有修井、壓裂、酸化等多樣化的舉措，每一項工藝都會產生一定的污染物，這當中，影響水環境的核心污染物是作業廢水與落地原油。這當中，作業廢水除了包含有井下作業階段諸如的外部添加劑之外，也同時包含有井下的污染物，同時其主要的特征包括以下幾個方面：懸浮物含量相對較高，井底擁有著大批量的懸浮固體與泥沙會隨著洗井水返排而出；包含有大批量的有機物；色度相對較深，通常呈現出重黑的顏色特征。井下運作落地原油，包含在修井、壓裂等諸多的運作流程中，從井口帶出的原油；起下油管、抽油桿散落在地面的原油等。

1.6 其他

油氣田的開發是一項多工序整合性的生產過程。除了鉆井、采油、集輸等核心生產運作流程之外，同時還包括有地面建設、運輸等輔助類型的生產活動，相關活動所排出的廢水也無疑會在很大程度上對水環境帶來負面性的影響。

2 自然水資源的科學化運用舉措介紹

2.1 全面推廣應用節水鉆探技術

針對于部分自然水資源較為匱乏的區域來說，普通的鉆井技術在生產運作中需要面對較為嚴重的水資源過度損耗問題，所以需要進一步優化鉆探技術，特別是需要深入運用具有綠色化特征的節水鉆探技術，以實現水資源的高效化運用。

轉變鉆井循環介質類型。首先，可有效運用泡沫鉆井液。其是借助專業化的機械攪拌設施將氣體填入到鉆井液之中，運用活性劑來有效控制氣液界面的整體張力，切實將大氣泡轉變成為結構細小化的氣泡，并實現將氣泡均衡地布控在鉆井液當中，以真正意義上形成平穩可泵的多相硬膠泡沫。此種類型的鉆井液與常規的鉆井液相對比而言，其可將水資源的損耗量整體降低約三分之一。同時，可有效運用立足于孔內底層區域循環的綠色鉆探技術。此項技術是立足于孔內底層水區域循環的水資源節約思維，運用指定的地表水渠道井下潛水泵可推動井內地層水的區域循環，以切實達到全面控制地表水損耗的目標，整體的水資源損耗降低控制可高達八成。

2.2 壓裂運作深入運用節水壓裂技術

（1）轉變壓裂運作介質的類型。第一，二氧化碳泡沫壓裂。通常而言，泡沫壓裂所運用的專項壓裂液是由液化二氧化碳、氣泡添加劑等構成。在朝井下開展注入操作的實際階段當中，伴隨著內部溫度的提升，特別是高于標準的臨界溫度之后，二氧化碳也會發生物理反應，出現與水基壓裂液形成泡沫效果。通過具體的生產實踐證明，此類泡沫壓裂生產用水的體量僅僅是普通水力壓裂的六分之一。第二，液態二氧化碳壓裂。此種壓裂是運用超臨界二氧化碳取代水資源作為壓裂液，在不加入水資源亦或者是其他外加劑的背景下，運用液態二氧化碳作為支撐劑的傳輸液，將支撐劑灌入地層的方式。早在20世紀80年代，國外已經運用以液態二氧化碳為基礎的壓裂液系統開展存儲層的改進，而在上個世紀的九十年代進一步運用以液態二氧化碳為核心的壓裂系統開展相應操作，也被實踐證明具有著顯著的節水效果。第三，液化石油氣壓裂。其主要是運用丙烷作為核心的壓裂介質來取代水資源的綠色壓裂方式。液化石油氣在較高壓力的整體影響之下會形成凝膠狀的結構物體，其具有著較為優異的粘稠度。與水資源有著區別的地方在于，液化石油氣可以與地下存儲的油氣類能源進行有機結合，同時不會被鹽類等物質所溶解，其與油氣資源在一同回歸到地上時，也較為有效地消除了有毒物質的排放。

（2）革新與調控水力壓裂技術。此項技術是油氣田生產體量增加過程中較為經常運用到的代表性技術，在壓裂完畢之后，通常會約15%以上不等的液體會被返排到地上。相關液體的產生無疑會在很大程度上給相關的生產企業帶來諸多的負面問題，這當中主要包含有生產與環境防護成本的顯著提升、地下水污染嚴重化等諸多的問題。所以，對水力壓裂技術開展有效地革新與調控，以全面控制對水資源的運用體量是現有技術條件下進一步亟需改進的重點問題所在。

而為了有效改建壓力管網、全面控制水資源運用與全面生產能力，致力于全球石油開發服務的美國貝克休斯公司融合了專業化的模型系統、泵注技術與支撐劑工藝，研發一項行之有效的壓裂技術，其名為AscentTM。其的有效結合運用于油氣田生產過程中，顯著控制了油田水資源與壓裂液的整體運用體量，特別是水資源的運用體量整體縮減了約兩成左右。

3 加強廢水的可循環化運用

3.1 深入研發并運用可回收清潔工作液體系

（1）綠色型鉆井液處理劑材料與鉆井液體系。可用來作為綠色型鉆井液處理劑的原材料基本來自于某些植物的內部成分，比如淀粉、纖維素等，其獲取的渠道較為廣泛、性價格比高，更為關鍵的是可高效化實現生物降解。其中最具代表性的包括有硫酸鹽鉆井液、合成基鉆井液等。

（2）聚合物體系壓裂液。其主要是以2-丙烯酰胺作為核心構成，依據在非離子表面活性劑上融入不飽和鍵，運用專用乳液聚合的有效模式，在指定溫度與壓力環境之下以進一步合成優質的壓裂液主劑；有效運用表面活性劑基團之間的接入作用力，可以推動性成為多維結構，以可展現出較為突出的攜砂功能。聚合物壓裂排液通過較為簡易的過濾拋砂處理之后，便可以真正意義上實現重復循環利用。

3.2 處理后調配工作液體

結合我國某大型油田舉例，其開展油田生產通常是運用叢式組亦或者是水平來開發運作，這不僅需要可觀體量的水資源來開展配液操作，同時后續也會產生較大批量的生產廢水。倘若可以將廢水進行科學的處理后實現再次循環利用，這無法可以更好控制對水資源的嚴重損耗問題，特別是在管控油田生產成本支出與環境方面也會起到較為積極的促進作用。

（1）科學化調配工作液。鉆井液運用的性能很大程度上與配漿水的性質緊密關聯，特別是水資源中的各類雜質都會對鉆井液的性能帶來較為顯著性的影響。所以，在開展廢水回收與重復利用調配鉆井液的前期，可妥善運用諸如化學沉淀法來對其開展全面化地處理。

（2）合理調配壓裂液。生產廢水中的氫離子濃度指數、金屬陽離子等都是影響調配壓裂液的核心因素。可借助混凝沉淀、精準化過濾等方式對以上指標開展管控，對酸化壓裂廢水還需要進一步提升諸如中和等預處理流程的科學性。

3.3 運用于油田注水的開發

注水開發是保持地層基礎壓力、提升原油采集率的關鍵方法。特別是對于地理環境相對嚴苛的某些油田生產區域而言，因為油層整體的滲透率較為不理想，倘若將生產的廢水經過科學處理之后作為回注水，不單單可以有效解決注水需求開發的目的，也可有效降低多余廢水所帶來的負面性問題。因此而言，可以結合低滲透油藏注水水質的要求，可以在儲層敏感性評定的基礎上，對油田廢水運用殺菌防垢等技術開展有針對性地處理。

某某采油廠稀油處理廠采用微生物處理采出水處理裝置，處理后采出水指標穩定在出水含油量為0mg/L、懸浮物4～9mg/L，整個項目實現了“五減三省”良好效果。五減是：減少水質波動，“倍加清”特種微生物對來水中的油等污染物進行充分降解，出水水質好，波動小，水質穩定達標。減少化學藥劑，微生物處理工藝，不需要添加凈水劑、絮凝劑、殺菌劑等化學藥劑，不產生二次污染，只需經電解鹽水殺菌，即能達到油田注水標準。減少污泥產量，經微生物處理后，污水中的有毒有害物質得到徹底降解，其最終產物為H2O和CO2等無機物，污泥減量效果良好。減少日常運行、維護工作量，微生物處理規模3000m3/d，處理工藝各設備之間高度集中，建設工程量小、占地面積小，操作簡單，全自動處理流程。減少施工工作量，采出水采用模塊化撬裝工藝，即可以根據生產情況，增減模塊，又能實現模塊化移動、拆卸，重復利用。三省：一是微生物工藝水處理相比原混凝沉降水處理工藝費用二是微生物工藝處理后產生的污泥具有活性、環保，減少外排污染，省去拉泥費用。三是微生物處理工藝模塊化，減少施工費用。

4 結語

綜上所述，在開發油氣田過程中，需要切實關注對生產用水與生產廢水的科學化運用。第一，優化工作液體系，以推動廢水“免處理”的再次運用。對所產生廢水的處理無法規避地會引發二次廢物的產生，這無疑進一步提升了應對安全亦或者是環境問題的解決成本。所以，可以借助科學化調控工作液體系，以更好運用油氣田生產過程中所產生的廢水；第二，創建油氣田開發水資源管理的專項體系。伴隨著如今油田生產集成化模式的深入應用，集中大規模的水資源運用、排水頻次提升，鉆井、壓裂、產出水構成了較為完善的水系統，切實做好對水資源的科學化管控，可進一步提升水資源的利用率，以有效解決油氣田開發與水資源緊缺之間存在的問題。以更好保證油氣田階段中，水資源得到科學化的運用與保護。