油田水處理新工藝研究及應用

蘇琦

摘要：在我國油田開采行業發展期間，針對復雜水質特性的油田采出水，企業必須提高對采出水處理工藝的研究力度，深入了解采出水處理機理，明確工藝研發重點，積極引進國內外先進處理工藝，及早構建起多元化的采出水處理工藝體系，實現采出水無害化處理目標。本文主要分析油田水處理新工藝研究及應用。

關鍵詞：油田;生產污水;注水

引言

我國油田開采工藝技術起步較晚，工業發展較發達國家來說也相對平緩，一些地區油田采出水含有氯化鈣、氯化鎂等物質，且污水的礦化度也一般較高。一些油田污水處理廠的處理效率不高，一些工藝流程、化學試劑及技術設備的選擇優化，對于油田采出水治理有明顯的積極意義。結合水質特征，進行污水處理，最大程度達成污水回用與污水資源化，是油田采出水治理的目標。

1、油田采出水水質特性與處理機理

1.1水質特性

在油田開采期間，所產生采出水中含有多種有機和無機物質，水體具有毒性與污染性，處理難度較大，主要含有溶解態與分散態油類、聚合物與表面活性劑等化學物質、懸浮雜質、溶解態礦物質等成分，可將油田采出水中的物質分為以下五類。（1）油類物質。油田采出水中常見油類物質為分散態油類、溶解態油類與乳化態油類，針對不同種類的油類物質，所采取采出水處理工藝與處理機理存在差異。例如，在采出水中含有大量的乳化態油類物質時，可選擇采取聚結沉降法與膜技術進行去除。針對采出水中的溶解態油類物質，可采取生化法與吸附法進行降解去除。而針對采出水中的分散態油類物質，則采取重力法去除。（2）懸浮雜質。由于多數石油均分布在具備較強滲透性的地層內，在油田采油期間，受到地下注水等活動的擾動，雖然可以將石油在地層間隙中洗脫，但所抽采油氣水三相混合物中含有大量的懸浮雜質，如微小巖石沙粒、石油中的瀝青石蠟成分、化學污垢、蒙脫石、石英等固體懸浮顆粒。（3）堿/表面活性劑/聚合物。近年來，在我國部分油田開采項目中，采取了全新的三次采油技術，組合運用聚合驅采油技術、A/S/P驅采油技術與S/P驅采油技術，注水中含有聚合物、表面活性劑等化學物質，以此替代傳統采油工藝中注水所含的驅替液，明顯改變了油水界面張力，這對原油采收率的提升有著重要意義。然而，在運用三次采油技術的前提下，所產生聚合驅采廢水中含有大量化學物質，致使采出水具有高溫度、低生物降解性、含油量高、高礦化度等全新特性，對采出水處理工藝提出了更高的要求。

1.2采出水處理機理

根據相關研究結果顯示，受到聚合物絮凝作用影響，聚合物濃度與采出水粘度及含油量有著密切聯系，在聚合物濃度達到一定標準后，采出水中的含油量會隨著聚合物濃度的增高而出現下滑趨勢，在聚合物濃度提升后，采出水含油量也將隨之上升，且聚合物濃度與采出水粘度二者保持正比關系，如果將聚合物濃度控制在合理范圍內，可以起到提高采出水含油量、保證乳化液穩定狀態、有助于油水分離等多重作用。與此同時，在采出水中含有表面活性劑時，如果有效控制表面活性劑濃度與堿濃度，將起到迅速降低界面張力與增強油水界面剛性的效果。例如，在表面活性劑濃度不超過400m/L時，將起到快速降低界面張力的作用，且界面張力在之后的一段時間內不發生明顯變化。因此，油田采出水處理主要從Zeta電位、界面流變性、界面張力、界面剛度等方面著手，通過采取波紋板分離、離心法、氧化法、電化法等處理工藝，去除油田采出水中分布的雜質，將聚合物、表面活性劑等物質濃度控制在合理范圍內，確保處理后的水體滿足油田回注水使用標準。

2、油田采出水的處理工藝

2.1物理法

波紋板的分離。波紋板分離技術是利用重力分離油田采出水所含的油類物質，去除水中懸浮的固體顆粒，完成采出水的處理任務。與其他處理工藝相比，波紋板分離法操作簡單，處理成本低，處理速度快。但該工藝難以有效去除采出水所含的微油滴，分離器底部容易沉淀懸浮顆粒泥，配套設備維護成本相對較高。因此，波紋板分離技術主要用于處理含油量在1000米/升以上的高含油廢水..

射流氣浮法。射流氣浮又叫噴射氣浮法，是通過射流泵和射流裝置創造負壓環境。吸入后產生大量微氣泡，附著在油田產出水中的油類物質表面，吸附水中所含的懸浮固體顆粒和油滴。然后，微氣泡漂浮到水面，將氣泡從水中分離出來，從而完成采出水處理任務。與其他處理工藝相比，射流氣浮具有設備結構穩定、操作簡單、油滴聚結效果顯著等優點，但處理效率較低，且產出水的處理效果受氣泡分布、微氣泡直徑等因素影響，處理效果不穩定。根據實際處理情況，采用噴射氣浮時，油田采出水的除油率可保持在80%以上，固體懸浮物的去除率可保持在75%左右。

2.2物化法

氧化法。在采用氧化法的過程中，適當類型的強氧化劑被添加到處理過的水中，從而在水中產生羥基自由基，從而使所產生的水中的污染物發生氧化降解反應，溶解物質沉淀，以及沉淀物等副產品去除油液-水界面附著的表面活性劑，引起一系列反應，如重新排列、聚合和分離油滴。

改變水質的方法。水質變化方法主要用于處理高油、高鹽度、不穩定狀態和復雜組成的水。根據水質構成，適當類型和數量的水質調節器被添加到生產的水中。調節器與水表接觸后，會產生一系列化學反應，可能會改變水表中某些離子的濃度，形成穩定的分布狀態，并改變懸浮顆粒的表面潛力，從而使懸浮固體和所生產水中的油能夠迅速沉積和分離出來。

2.3生物法

生物過程是指根據微生物在生產和繁殖過程中的代謝作用，將無法溶解的有機污染物溶解到油田的水中，它可以將有機污染物轉化為一種無害物質，不會引起二次污染，具有簡單操作的優點，即但是，生物處理系統很復雜，處理效率取決于設備、環境溫度和pH值等因素。目前，在油田的水開采和處理領域，最常用的生物技術是活性污泥和濕地處理其中活性污泥法是在水中生產石油降解微生物，在空氣條件下處置重金屬、懸浮固體和其他分散在水中的物質，并產生污泥。濕地處理是從動植物的自然氧化中提取水的懸浮和溶解雜質，經過處理后提取的水分為微生物、溶解氣體和固體沉淀。

2.4膜超濾技術

在該技術中，膜裝置采用超濾膜作為主要工具，加上一定的壓力，并利用多孔材料的截獲能力，實際截獲水中的菌絲體、有機大分子和顆粒，從而能夠對廢水的不同組成部分進行測量。這種分離技術有許多優點，例如固液分離效率、相變、易維護性和室溫操作，近年來已越來越多地得到使用。

2.5油田水處理劑

殺菌劑。一般來說，常用的殺菌劑可分為兩類：氧化殺菌劑和非氧化殺菌劑。在氧化劑方面，最常見的用途是氯和相關產品。此外，臭氧和溴是比較常見的殺菌劑。由于存在腐蝕問題，不能應用于油田的水系統。此外，非氧化劑主要包括季銨鹽。目前，亞胺酸硫化物作為一種新的非氧化殺菌劑在國外使用。

除垢劑。在我國開發、引進和應用的水處理抗氧劑通常可分為兩類：有機磷酸鹽或有機磷以及羧酸及其衍生物。一般來說，5-10mg/l的防韃靼過濾器可達90 %，具有較高的兼容性，不會對土壤層造成損害，從而基本上保證了防韃靼工作的效率和質量。

結束語

水力旋流器+聚結除油罐水處理工藝流程已在多個油田項目工程設計中應用，將對中國海油今后同類工程項目的開發積累經驗，提供良好借鑒。同時，隨著注水開發油田的日益增加，納濾膜二價離子脫除工藝也將具有比較廣闊的應用前景。

參考文獻：

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