油田污水回注及回注泵耐蝕材料應用實踐

朱士春，趙彥女，張伊鮮，余靜

(1.長慶油田分公司第十一采油廠太白梁作業區，甘肅 慶陽 745000； 2.長慶油田分公司第二采氣廠神木天然氣處理廠，陜西 榆林 719000)

0 引言

現階段，我國的油田開發已經進入了高含水期，原油中水含量不斷提升，加大了油田采油廢水處理的難度。如果對油田廢水處理不當，會對開采區的生態環境造成很大的影響，給附近的居民帶來很大的安全隱患，所以必須加強對油田污水處理力度。同時經過處理的污水達標之后，可以進行回注。污水回注技術的運用，一方面可以減少油田在開采過程對環境的污染；另一方面可以有效提高油田產量。

油田污水回注對于注入水的水質要求十分嚴格，一旦注入水水質不達標，很有可能導致回注管道發生破壞，給油田企業生產過程帶來影響，甚至造成經濟損失。因此在注水時需要對污水進行處理，同時要確保其能夠達到相關標準。另外在實際開采過程中需要重點研究回注泵耐蝕材料，確保回注泵運行良好，延長使用壽命，才能減少原油的開采成本，為油田企業健康高質量發展奠定基礎。

1 影響回注水水質的主要因素

1.1 對油田污水回注的意義認識不到位

油田污水回注對解決水資源、提高油田開采效率、防止環境污染具有重要意義。但在實際應用該技術的過程中，其重要性并沒有得到足夠重視。相關負責人只是重點關注石油的開采效率，而忽視了注入水的水質，并且對注入水并沒有進行深入研究，導致注入水的質量達不到油田的開采需求，不僅對油田的開采環境帶來影響，還影響了原油的采收效率。

1.2 操作方面存在的問題

污水回注工作需要進行科學化的操作，因此在該過程中需要利用合理的工作流程完成污水回注工作，在該階段需要確保操作系統的正確性，才能有效提高污水回注的工作質量，確保工作流程達到規范化才能從根本上解決問題。

現場操作人員在實際操作中會出現不同程度的違規現象，導致油田的工作效率降低，另外藥劑添加不合理，造成藥劑用量無法滿足油井的開采需求，進而造成注入水水質受到影響，會導致污水回注效率降低[1]。

污水回收和沉降在實際操作時會出現問題，主要表現在沉降罐液位低，導致沉降時間無法滿足油水分離的效果。在污水回注過程中工作系統也容易受到污染，一些員工在濾管損壞的狀態下，仍然進行油水分離，導致水質出現問題。

1.3 濾料處理不全面

由于污水在處理工作過程中，大多會利用到石英砂、磁鐵礦等濾料來作為主要原料對污水進行處理。如果在這些方面的處理工作不夠深入，就會直接影響到污水水質。造成回注污水受到影響，嚴重的情況下會給環境帶來一定的影響，并且會降低油田產量和工作效率[2]。

2 提高油田污水回注的有效方法

2.1 加強管理，提高員工的綜合素質

(1)加強培訓工作，發揮組織作用，增強員工的綜合素質水平。油田企業需要建立健全管理隊伍，確保管理隊伍中各部門的相關職責得到落實。在開采時應當明確專職的管理人員，對污水回注水質進行檢測和化驗，并且根據檢測結果出具檢測報告。同時，也要定期對技術人員進行培訓工作，使其深入了解注水水質對于油田開發工作的重要性，只有不斷提高工作人員的專業技能和操作水平，才能有效提高注入水質量。

(2)建立完善的管理制度和考核體系。應當重點明確工作人員在操作過程中的規范，嚴格按照相應的管理要求對工作人員進行管理，同時需要將水質指標納入到日常管理工作過程中，與員工的績效考核掛鉤。

(3) 優化操作控制，建立水質管理方法。通過對注入水水質在工作過程中所出現的問題以及回注工藝的分析得知，要想實現污水處理工作效率的提高，就必須加強對污水水質的管理工作。污水回注工作所涉及的內容較多，因此需要從多個環節來控制污水水質，才能有效增強油田的開采效率[3]。

2.2 有效控制水質

大多數油田污水主要來源于三相分離器和生活污水，經過沉降罐和除油罐的處理，就可將污水輸送至處理場所，再經過相應的處理之后，就能有效滿足油田回注水質要求。在進行實際操作過程中，首先將油田污水在三相分離器中進行處理，降低水中的含油量。在沉降罐中，利用油水比重差將油水進行有效分離，確保原油在不被浪費的情況下，注入水水質也會得到保障。另外要及時對除油罐上方的油污進行處理，當油罐內的油污厚度達到一定要求時就需要對含油污水進行回收，減少含油污泥的積累，同時應當采取有效措施出去污油，才能減少含油污泥對水質的影響。

2.3 利用微生物凈化污水

通過將微生物注入到油田污水中，可以有效增加菌群對于物質的分解能力，可以在污水中迅速生成對各種有機物降解的生物群，可有效去除污水中含有的各種有害物質。微生物擴培裝置的運行能夠有效提高微生物的繁殖率，利用微生物參與的還原、氧化、合成等作用，將有機物進行有效分解并最終轉化成二氧化碳和水。

微生物反應的技術特點主要有以下兩點：第一，對于不同的油田污水，可以選擇有針對性的特殊微生物來進行凈化；第二，針對污水可生化性能進行提高，處理效率得到大幅度增長，并且會產生相對穩定的水質[4]。

3 污水回注效果

3.1 減少對地層的影響

利用污水回注，可以有效提高油田的水驅效果。由于回注水是從油田中所開采出來的，因此在進行污水回注之后能夠與油井中的流體形成良好的配伍性，減少水質對地層所帶來的損害，同時可以擴大注水波及體積，在儲層內形成良好的油水連接通道，擴大泄流面積，增加界面之間的阻力提高了流體在儲層中的流動速度，進而提高了油田的開采效率。但污水回注中，如果雜質含量過高，注水水質達不到相應的標準，則有可能堵塞地層孔隙，影響注水驅替效果，導致油田的開采效率下降[5]。

3.2 提高石油開采經濟性

利用污水進行回注是比較經濟的注水方式，井筒內流動的注入水是從井下氣層部位開采到地面的水，經過特定的污水處理措施以后，在注入到氣層當中可以實現水驅效果。通過分析油田污水的特點，應該采取最優的水質處理措施，提高回注水水質的相關標準，達到水驅效果，要防止回注水對井筒造成腐蝕，從而影響井筒的使用壽命，增加油氣井維護成本。

3.3 應對水資源短缺

利用污水回注可以確保水量充足，以及注水管網能夠實現連續注入，不會出現水資源短缺的情況，通過對污水回注壓力的控制，實現油井配注要求，可以有效提高油田的開采效率，進而達到油田生產目標的實現。

在利用污水回注過程中，如果污水處理達不到相關標準，會對管網造成腐蝕現象，因此在回注過程中需要提高污水水質的處理效果。污水中含有復雜的化學成分，如果污水得不到較好的處理，會導致注水設備發生損壞，進而影響注水效率，因此需要加強防護措施，才能確保污水回注效果[6]。

4 優化回注工藝降低運行成本

通過油田的實際情況可以看出，對污水進行處理以后，水質的標準還不能完全達到注入水的標準，注入油層之后會發生油層孔隙堵塞現象，因此需要采取清堵技術，才能夠延長水驅效果。因此在實際開采過程中，必須增加酸化和壓裂施工作業，同時需要對污水進行更加深化處理，在處理過程中，要加強處理工藝的監督和管理，在最大程度上提高回注水的水質。

結合現有的污水回注工藝設計，需要不斷對設備和工藝進行研究和創新。目前馬八區塊對污水回注實施方案主要有三種：第一，結合現有聯合站所利用的注水流程，增加一輛倒液罐車，并且安裝注水泵來增加油氣井注水量；第二，對集輸站的注水流程進行優化，將污水就地回注；第三，基建提供的帶水處理工藝。不同方案對污水回注效果影響不同，應該根據油井的實際情況還選擇合適的回注方案，降低油氣井運行成本。

對污水水質進行優化處理，提高油井的驅替能量，可以有效增加油井產量，進一步促進油田的發展，挖掘區塊潛能。通過對油田污水回注問題的不斷研究，努力開拓污水回注的新技術，提高污水回注標準，提升油井注水開發效果[7]。

5 優選回注泵材料延長使用壽命

在油田污水回注中，回注泵的作用至關重要。目 前我國各油田所使用的大型注水泵數量接近1 000 臺，其中大多數注水泵為8 kW 以上的大功率分段式離心泵。這些注水泵在運行過程中會消耗大量的電能，占整個油田消耗電能的40% 以上，因此提高注水泵的工作效率和確保注水泵的長期運轉，對增強油田企業的經濟效益有著非常重要的意義。例如我國長慶油田現在所使用的注水泵為2 000 多臺，提高注水泵的運行效率，1 年可以節約用電2.8 億度，節省一大筆電費。同時對現有的注水泵進行改造升級可以有效延長注水泵的使用壽命，并且定期對注水泵進行維護保養，還可以節省相應的維修費。

在延長注水泵使用壽命的同時，確保注水泵能夠得到高效運轉，研究人員在此過程中也做出了大量的研究工作，并且取得了非常優異的成績，但是與先進技術相比，在實際應用過程中仍然存在一定的差距。

一些發達國家非常重視延長注水泵的使用壽命和確保注水泵的高效長期運轉，進而可以達到節能目標。在實際工作過程中，除了添加緩釋劑以外，還可采用耐腐蝕的核心材料來制作葉輪、泵殼、導葉以及其他設備部件。這些材料中包括鈦、鈦合金和鉻鎳不銹鋼等。通過分析不同的污水成分，可以使用鈦合金來制作葉輪泵，當回注污水達到12 000 h 之后，注水泵仍然可以繼續使用，并且應用效果非常好。

根據用戶技術要求、注水泵所輸送的介質、注入水的化學性質，選擇不同的耐腐蝕材料，對增強注水泵的使用壽命有著重要意義。316 不銹鋼制造泵體、不銹鋼制造其他部件，在有抗應力腐蝕開裂的部件，采用合金材料、耐磨材料、鈷鉻鎢合金材料進行制作，另外有效提高注水泵內部構件的耐磨性。

與國外先進國家相比，我國注水泵的使用壽命較短，產生該現象的主要原因是由于油田污水成分復雜，且我國油田在開采過程中所形成污水中的氯離子含量較高、腐蝕性強；另一方面注水泵所使用的材質與先進國家相比存在一定的差距，耐腐蝕性較低。

我國油田污水中的氯離子含量高，并且具有強腐蝕因素，通過分析國外的先進注水泵，在注清水狀態下，注水泵的使用壽命可以達到15 000 h，而注入氯化物等雜質的地層水使用壽命可以達到7 000 h。在注入含氧污水時，壽命僅僅只有2 500 h。當注入硫化氫等腐蝕性介質時，平均的使用壽命在500 h。因此針對不同的注入介質，需要采用不同的回注泵材料，才能夠有效提高注入泵的工作效率，減少油田企業經濟成本的投入。

近年來，隨著我國科學技術的不斷發展，各大油田在注水泵耐腐蝕材料方面的研究也取得了很快的發展，使注水泵的壽命得到提高。例如，對注水泵結構進行改進，對注水泵的不銹鋼缸體進行離子軟氮化處理；適當調整泵的密度間隙，能夠有效提高泵效，使注水泵的使用壽命得到延長，并且注水泵的免修期可以超過5 700 h。因此，加強對注水泵的材質創新和完善，選用優秀的材料進行注水泵的制造，可有效提高注水泵的防腐性能，進而增強注水泵的工作效率和工作周期。

6 結語

將油田采出的污水回注到油井中，可以實現水驅的開發效果，在實際操作過程中，需要將分離出的污水進行特定處理，達到注水水質標準之后才能對油井進行回注。該方式可以有效解決注入水與油井配伍性問題，從而增強了油井的開采效率，同時通過優化回注泵耐蝕材料及結構可以減少油田在開采過程中的成本，提高了油田在開采過程中的經濟效益和社會效益。