聯合站采油污水回注處理工藝技術研究

黃河 李景山 鄭曉陽 陳震

摘 要：隨著油田的持續開發和注水范圍的擴大，油田綜合含水不斷上升，采油污水已成為阻礙油田發展的一大問題。采油污水回注是提高油田開發效益和油井產量、降低開發成本的最有效方法之一。但在注水開發過程中，其對回注水有著嚴格的要求，除要求回注水中的懸浮固體顆粒、乳化油、細菌和腐蝕結垢產物不堵塞儲層孔隙、喉道外，還要求注入水與儲層巖石及儲層流體相配伍，即注入水在儲層不會產生水敏、鹽敏、乳化、結垢等各種損害，并能進行有效地殺菌和防腐阻垢處理、確保凈化水具有很好的穩定性。本文是以某聯合站為研究對象，通過大量實驗，詳細、系統地研究聯合站所在油田采油污水的組成性質特點和變化規律，污水腐蝕、結垢和細菌生長繁殖及回注水水質不達標的原因及影響因素，篩選評價出適合采油污水組成性質特點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，確保采油污水達標回注。

關鍵詞：油田聯合站;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

注水開發是提高油田開發效益和油井產量、降低開發成本的最有效方法之一，但在注水開發過程中，除要求回注水中的懸浮固體顆粒、乳化油、細菌和腐蝕結垢產物不堵塞儲層孔隙、喉道外，還要求注入水與儲層巖石及儲層流體相配伍，即注入水在儲層不會產生水敏、鹽敏、乳化、結垢等各種損害造成儲層孔隙、喉道堵塞。由于采出污水的組成性質決定著腐蝕結垢原理和影響因素，腐蝕結垢和細菌繁殖又會導致水中懸浮物增加、水質穩定性變差;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、細菌和腐蝕結垢產物，還要求進行有效地殺菌和防腐阻垢處理，確保凈化水具有很好的穩定性，真正實現從凈化水罐到配水間、井口和井底水質的“四點”一致。

2采油污水處理回注研究現狀

目前，國外油田含油污水處理采用的主要設施和附屬設施等與國內基本一致，主要區別和標志是將水力旋流器引入流程，強調設備與工藝的整體性、匹配性與實效性。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器（MBR）等的應用，使污水處理高效、簡便、快捷和實用。隨著國內油田開發的逐步深入，各項先進、成熟的污水處理技術逐漸引進，同時國內油田水化學的研究和應用水平也有了提高，水處理劑的品種增多，超聲波技術的不斷發展，徐有生等大力推廣的微波能水處理技術，張登慶應用的電氣浮技術，使污水處理技術得到了一定的發展。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復雜多變，油分含量及油在水中的存在形式也不相同，且多數情況下常與

其它廢水相混合，這為油田污水的處理帶來困難。現在油田污水處理方法主要有物理法、化學法、物理化學法和生物法，其中物理法主要應用于油田各污水處理站、低滲透區塊污水站的污水處理，重點是去除廢水中的礦物質和大部分固體懸浮物、油類等;化學法主要應用于油田各污水處理站，通過添加一定的濃度的化學藥劑達到提高水處理效果的目的，主要用于處理廢水中不能單獨用物理法或生物法去除的一部分膠體和溶解性物質，特別是含油廢水中的乳化油;物理化學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;生物法主要應用于注氣鍋爐給水的處理，是利用微生物的作用，將復雜的有機物分解為簡單的物質，將有毒的物質轉化為無毒的物質，從而使廢水得以凈化。同時，因各種方法都有局限性，加之各油田的生產方式、環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，在實際應用中通常是兩三種方法聯合使用，使出水水質達到排放效果。

3采油污水回注需要完成的內容

對于油田聯合站的采油污水回注來說，要確保污水回注達標，必須詳細、系統地研究聯合站所在油田采油污水的組成性質特點和變化規律，污水腐蝕、結垢和細菌生長繁殖及回注水水質不達標的原因及影響因素，篩選評價出適合采油污水組成性質特點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，確保采油污水達標回注。其需要完成的研究內容如下：

3.1采油污水組成性質分析和水質變化規律研究

采用化學容量法和儀器分析相結合的方法，對采油污水的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）、鐵細菌（FB）、腐蝕速率等進行跟蹤分析，并進一步研究采油污水的水質特性和水質變化規律。

3.2采油污水腐蝕原理和影響因素研究

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

3.3采油污水結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值等對結垢的影響，并通過結垢趨勢預測和室內模擬實驗，確定出采油污水結垢的主要影響因素，并確定出相應的防垢措施。

3.4注入水與儲層配伍性研究

通過巖心流動實驗，研究注入水與儲層的配伍性;并以注入水與地層水組成性質分析結果為基礎，采用飽和指數法等預測注入水在儲層條件下與地層水以不同比例混合后的結垢趨勢，根據結垢趨勢預測結果，判斷儲層結垢與否及結垢類型，有針對性地篩選評價出合適的阻垢劑，確定出保護儲層的技術措施。

3.5高效、低成本采油污水處理劑的篩選評價

根據采油污水組成性質分析結果和污水產生腐蝕、結垢、細菌生長繁殖的原理及影響因素，結合現場實際情況，通過各種實驗，篩選評價出適合采油污水組成性質特點的高效、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

根據采油污水的組成性質特點和污水產生腐蝕、結垢、細菌生長繁殖的原理及影響因素，結合現場實際情況，將各種實用、可行的處理方法進行有機組合，配以篩選出的污水處理劑進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特點的處理方法和處理工藝，確保采油污水處理后達標回注。

4采油污水處理回注時需要注意的事項

4.1采油污水腐蝕影響因素

采出水處理及回用系統中的鋼構筑物腐蝕環境為采出水（內表面腐蝕）、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致采出污水在回注過程中經常在彎頭、變徑處腐蝕加劇的主要原因。

4.2采油污水結垢原理及影響因素

結垢是油田水質控制中遇到的最嚴重問題之一。結垢可以發生在地層和井筒的各個部位，也可以發生在礫石填充層、井下泵、油管管柱、油嘴及儲油設備、集輸管線和注水及排污管線等設備及水處理系統的任何部位。結垢會給生產帶來嚴重危害，因為水垢是熱的不良導體，水垢的形成大大降低了傳熱效果;水垢的沉積會引起設備和管道的局部腐蝕，在短期內穿孔而破壞;水垢還會降低水流截面積，增大了水流阻力和輸送能量，增加了清洗費用和停產檢修時間。

4.3注入水與儲層配伍性研究

注入水與地層流體不配伍主要表現在注入水與地層水混合后產生沉淀和結垢，衡量注入水配伍性的三個主要參數是懸浮固體含量、粒徑和含油量，其它參數如pH值、溫度、壓力、流動速度及停留時間等對結垢也會產生影響。