我国油田采出水处理回注的现状及技术发展

的地层水 。由于地层不同 、采油过程不同 ,采出水的
除氧剂 、表面活性剂 、润滑剂 、杀菌剂 、防垢剂等 。采
成分十分复杂 ,一般不能直接排放或回注 。
出水的性质和原油产地的地质条件 、注水的性质以
目前 ,我国大部分油田已进入石油开发的中期
及原油集输及初加工的整个工艺过程有关 ,不能一
和后期 ,采出油中的含水量为 70 %～80 % ,有的油
旧 : ≤10 旧 : ≤015
≤01076
≥20
≥15
n ×102
≤10 3
n ×103
≤10 3
n ×104
0
≤10 2
0
≤10 2
0
n ×102
n ×103
n ×104
新标准 :试片各面都无点腐蚀 ;旧标准 :没有要求
≥10 ≤103 ≤102
< 015 ≤011
≤1 000 ≤100
水处理站及老处理站的改造提出了新的挑战 。
膜技术可以从根本上控制悬浮物的粒径 ,虽然 存在投资大 、膜污染后清洗难 、运行费用高等缺点 , 但它的技术潜力仍使得它已成为油田采出水处理研 究的一个方向 。 214 采出水处理剂
80 年代末 ,为了去除油田污水中的乳化油 、胶 体颗粒以及解决污水处理系统的腐蚀 、结垢等现象 , 分别向水中投加大量的水质调节剂 ,如 :絮凝剂 、浮 选剂 、阻垢剂 、缓蚀剂 、杀菌剂 、除氧剂等 ,获得了比 较好的综合结果 。
滤前水的处理是影响整个工艺的重要环节 ,气 浮与水力旋流器因为具有停留时间短 ,设备紧凑 ,除 油效率高等特点 ,成为目前比较受青睐的水处理构 筑物 。其中 ,气浮自 80 年代引入国内以来 ,在油田 采出水处理中已得到广泛的应用 ,尤其是一些高效 适用浮选剂的出现 ,使得气浮法在处理分散油滴粒 径较小 ,原油比重大 ,乳化严重的采出水时 ,较之水 力旋流器的除油效率高 ,适应性强 ,有明显的优势 。 水力旋流器是 80 年代中期开始用于油田采出水处 理的 。与气浮法相比 ,占地减少 90 %以上 ,重量相 应减少 80 %左右 ,而且无需或仅需少量化学药剂 。 根据粗略统计 ,我国已有 9 %的油田采出水用旋流 器处理 ,它已成为采出水处理的一种常规设备 。但 是 ,当油水密度差 ≤0105g/ mL 时 ,如果再采用旋流 器 ,除油效率会很差 ;如果采用气浮法 ,就可以避免 这一点 。
≤310
≤3
≤510
≤5
≤110
≤2
≤210
≤3
≤310
≤5
≤510
≤5
≤810
≤10
≤1510
≤10
新标准 :溶解氧作为辅助性指标 ,当腐蚀率不达标时 ,注水中的溶解
氧 < 0150mg/ L ;旧标准 :矿化度小于 5 000mg/ L 时为 015 ,矿化度大
于 5 000mg/ L 时为 0105
絮凝剂通过电中和作用和架桥作用使各种胶态 粒子及油滴脱稳聚结成为易沉降的大絮体 ,达到净 化水质的目的 。目前 ,我国各大油田所采用的絮凝 剂多为含高价阳离子的铝盐 ,同时辅以一些有机高 分子助剂 ,从电中和 、架桥两方面协同作用使水质达 到处 理 要 求 。例 如 : 聚 铝 , CG2A ( 主 要 成 分 聚 合 AlCl3) ,PSAA (主要成分聚硅酸铝) , SB21 、SH21 (主
40～80
455
5133 013 1111 112 2815 0109 2～3 7～8
油 / mg/ L 300
94 400
68 27 1216 483
4169
60 100 867
温度 /℃ 45
55
平均腐蚀率 MF / mm/ a 滤膜系数 212
017
8102
01013 9
01024 8
14
313
01217
T GB 腐生菌 / 个/ L 104 104
25 100 60 215 ×105 1 000
104
SRB 硫酸盐 还原菌/ 个/ L
104 104
6 000 1 000 250 215 ×105 100
106
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图 1 我国油田采出水处理回注的四种主要流程
差大 ,且油水比较容易分离的情况 。这两种流程在 我国油田水处理站应用比较普遍 。流程 Ⅲ一般用于 注水要求不高 ,采出水的水质比较好的油田或区块 , 如华北油田 ;流程 Ⅳ是四种流程中对悬浮物的去除 效果最好的一种工艺 ,其中的滤芯过滤器能很好地 控制采出水中的悬浮物粒径 ,适用于注水水质要求 比较高的低渗透油田 。 213 采出水处理设备及技术
油田采出水的原水经脱油处理之后 ,一般要经 过自然沉降罐的预处理去除水中的悬浮物及部分的 分散油 ,出水在进入二次沉降罐之前必须加适量絮 凝剂 ,破乳并形成小的矾花 ,在二次沉降罐中去除大 部分的乳化油以及悬浮物 ,此时出水中含油量可以 降至 200mg/ L 以下 。如果出水直接过滤 ,一方面加 重过滤器的负担 ,同时由于过滤器本身的性能限制 , 往往出水无法达标 ,所以滤前一般还要加一级气浮 或水力旋流器 ,使出水的含油小于 50mg/ L ,才可以 进行过滤 。
表 2 总公司的注水新旧指标及华北某局注水指标对照
总公司推荐指标
某石油局标准
项目
< 011
渗透率/μm2 011～016
> 016
渗透率/μm2 ≤011
> 011
新
旧
新
旧
新
旧
污水
清水
污水
清水
悬浮物含量/ mg/ L 悬浮物粒径/μm 水中含油量/ mg/ L 溶解氧含量/ mg/ L
≤110
≤1
中原油田
8万
018大港油田
3万
1144
江苏油田 4 万～5 万 115
大庆油田
吉林油田
1915
辽河油田
2 000
8
塔里木油田 23 万
淮东油田
克拉玛依油田
510
吐哈油田
8 647
012
110
40
46
012
61
015
110
30
0～6
015
015
0105 0
28 3 30 8314
纤维球过滤器是我国近几年发展起来的深床高 精度过滤器 ,在食品 、制药 、酿造等工业领域应用较 多 。其滤料纤维细密 ,过滤时可以形成上大下小的 理想滤料空隙分布 ,纳污能力大 ,去除悬浮物的效果 高过石英砂 、核桃壳滤料 ,而且反洗时不会出现滤料 流失的现象 。目前 ,在某些低渗透油田已有应用 ,但 是由于滤料的亲油性 ,反洗时仍需采用清洗剂 。笔 者目前正与清华同方合作 ,拟从滤料改性着手根本 解决纤维球反洗难的问题 。
采出水经过沉降 、水力旋流或气浮等前处理后 , 大部分悬浮物及油已被去除 ,但还有部分小分子油 以及悬浮物没有去除 ,不满足注水指标 。其中悬浮 物的指标远远高于回注指标 。而悬浮物正是注水时 地层堵塞的主要因素 ,因此采出水必须进行过滤 。
过滤技术是整个油田采出水处理工艺的关键技 术 ,从其出现至今 ,已取得了很大的进展 。油田采出 水所用的过滤器有压力式和重力式两种 。压力式过 滤器滤速高 ,适用范围广 ,目前在我国油田普遍采用 的有 :石英砂过滤器 、核桃壳过滤器 、双层滤料过滤 器 、多层滤料过滤器[9 ]以及双向过滤器[10 ]等 。重力 式过滤器由于效果差 ,目前基本已不再使用 。
根据《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方
法》( S Y/ T5329294) 行业标准 ,采出水如果回注 ,主 要控制指标为油 、悬浮物及悬浮物粒径 。综合文献 中的资料[4～8 ]及笔者调研结果 ,采出水处理回注工 艺主要有以下几种 ,见图 1 。 其中 ,流程 Ⅰ主要适用于油水密度差小 ,悬浮物 粒径小的油田 (或区块) ;流程 Ⅱ则适合于油水密度
我国油田回注水处理设备种类很多 ,其中应用 较普遍的有自然沉降罐 、粗粒化罐 、重力沉降罐 (包 括斜板) 、气浮池 、水力旋流器 、过滤罐与精细过滤装 置等 ,主要用于去除水中的油及悬浮物 。
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与旧标准相比 ,新标准对于注水中的悬浮物粒 径以及引起管道腐蚀 、减少污水处理系统和注水系 统寿命的指标提出了更加严格的要求 ,对新建的污
表 1 我 国 各 主 要 油 田 采 出 水 水 质[1]
项目
总矿化度 硫化物 溶解氧 悬浮物 总铁 / mg/ L / mg/ L / mg/ L / mg/ L / mg/ L
≤2
≤1
≤3
≤2
≤15
≤4
≤2
≤5
≤3
≤20
同旧标准
硫化物含量/ mg/ L 游离 CO2 含量/ mg/ L 水中含铁量/ mg/ L 平均腐蚀率/ mm/ a 膜滤系数 腐生菌/ 个/ mL 硫酸盐还原菌/ 个/ mL 铁细菌/ 个/ mL 点腐蚀
新 :0
旧 : ≤10
新 : - 110 ≤CO2 ≤110 新 :辅助指标
但是 ,注水的水质要求越好 ,技术越复杂 ,投资 越大 ,因此各油田管理者常常是根据自己的油田 (或 区块) 的特点 ,运用技术经济界限 ,综合确定自己的 地方注水标准 ,如中国某一北方油田[3 ] ,见表 2 。 212 采出水处理回注工艺