油田采出水回注技术及化学品应用

油田含油污水一般具有以下特点: 油田含油污水一般具有以下特点: ① 含油量高。一般采油污水含有 1000～2000mg/L的原油, 1000～2000mg/L的原油, 有些含油量可达 5000mg/L以上。其中 90%以上为悬浮态 5000mg/L以上。其中 90%以上为悬浮态 油,漂浮在污水表面,或以微小油珠形态悬浮于水中,油珠 漂浮在污水表面,或以微小油珠形态悬浮于水中, 粒径在 10～150μm,另有 5%～8%油为乳化态油,以极小微 10～150μm,另有 5%～8%油为乳化态油, 粒油珠状态稳定地形成乳化液, 粒油珠状态稳定地形成乳化液,最后有 1～20mg/L的油在 20mg/L的油在 水中是以溶解态存在的; 水中是以溶解态存在的; ② 含有悬浮固体颗粒。颗粒粒径一般为 1～100μm,主要包 100μm,主要包 括粘土颗粒、粉砂和细砂等; 括粘土颗粒、粉砂和细砂等; ③ 有机难降解物质的含量高,含细菌较多; 有机难降解物质的含量高,含细菌较多; ④ 矿化度高,含有重金属物质; 矿化度高,含有重金属物质; ⑤ 水温高(40～80℃),易受酸碱污水的影响,pH值变化大。 水温高(40～80℃),易受酸碱污水的影响,pH值变化大。 目前, 目前,由于各油田或区块采出水的物理和化学性质差异较 大,油藏空隙结构和喉道直径不同,相应的渗透率也不同, 油藏空隙结构和喉道直径不同,相应的渗透率也不同, 因此对注水水质的要求也不相同。
(1)无机高分子絮凝剂主要有聚铝类高分子絮凝剂，
如聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚合磷酸铝等；聚铁类 高分子絮凝剂，如聚合氯化铁、聚合硫酸铁、聚合磷 酸铁等；聚硅酸金属盐类。这类絮凝剂具有沉降速度 快，适用范围广等特点，其中聚铝类高分子絮凝剂是 目前应用最广泛的絮凝剂。 (2)有机高分子絮凝剂包括人工合成类和天然改性 聚合物类 。 人工合成类目前研究和应用最广泛的是聚丙烯酰 胺及改性产品，我国聚丙烯酰胺的用量占人工合成高 分子絮凝剂总量的86%。 分子絮凝剂总量的86%。 天然改性聚合物类絮凝剂由于可生物降解，发展 前景较好，但目前市场应用较少。
2、油田采出水回注处理工艺
油田含油污水回注处理工艺与油田含油污水中 所含杂质的种类及性质、油层性质、原油性质等有 密切的关系, 密切的关系,根据油田含油污水的粘稠性质可将油 田含油污水回注处理工艺大体分为常规含油污水回 注处理工艺、含聚合物驱污水回注处理工艺, 注处理工艺、含聚合物驱污水回注处理工艺,并介 绍目前它们在油田中广泛应用的工艺流程。
1.2 油田采出水回注标准
油田回注水水质标准根据油层性质不同， 应有不同的注水水质标 准， 但概括起来注水水质应满足以下几点: 但概括起来注水水质应满足以下几点: ① 注入水中应尽量少含悬浮杂质，其含量和颗粒粒径应不对注水井 渗透端面和油层产生堵塞。 ② 注入水质不因温度 压力等的改变而产生结垢、沉淀现象 也不能 因地层水或地表水相混合时产生结垢或沉淀。 ③ 注入水质对注水设备不产生腐蚀。 ④ 注入水中的细菌繁殖不能产生新的悬浮杂质更不能影响注水系统 正常工作 ⑤注入水质应防止油层粘土膨胀。 目前各油田所执行的低渗透油田回注水水质标准为1995年中国石 目前各油田所执行的低渗透油田回注水水质标准为1995年中国石 油天然气总公司颁布的行业标准《 油天然气总公司颁布的行业标准《碎屑岩油藏注水水质推荐指标 (SY/T5329—1994)，其中规定渗透率<0.10µm2为低渗透油藏，回注水 (SY/T5329—1994)，其中规定渗透率<0.10µm2为低渗透油藏，回注水 水质要求满足A 水质要求满足A级指标。 油田回注水水质控制指标见表 1。
3、药剂处理技术
油田含油污水的水质处理包括分离和净化， 要达到回注地层时还必须采取缓蚀、阻垢、杀菌、 除铁、防膨等手段，以保护注水设备和管线的运 行安全及避免对地层造成的伤害。
油田污水常规处理工艺流程如下图：
除油剂
混凝剂 除铁剂
杀菌剂
除氧混凝除油
过滤器
回注水
回注
缓蚀剂 粘土稳定剂
2.1 油田含油污水回注处理工艺
2.1.1 油田常规含油污水回注处理工艺
国内各油田最初大部分都采用“ 国内各油田最初大部分都采用“自然除油 → 混凝除油 → 过滤除油的“三段式”常规处理流 过滤除油的“三段式” 程。该流程适应性强, 程。该流程适应性强,在污水含油量变化幅度较大 时,一般都能满足回注所需的水质要求,但是这种 一般都能满足回注所需的水质要求, 处理流程所需要的构筑物比较多。例如大庆杏十 六污水站、大港羊一污水站、华北霸一联等均采 用此种处理工艺。
2.1.2 用于回注中、低渗透层油层的工艺流程
(1)混凝除油 (1)混凝除油 -精细过滤流程 当采出水中油珠粒径较小时, 当采出水中油珠粒径较小时,可采用混凝除油加 精细过滤段流程,见下图。目前大庆的龙联污水站, 精细过滤段流程,见下图。目前大庆的龙联污水站, 大港马西污水站、华北岔北联、中原文东油田等均 采用这种工艺流程。
油区来水 自然除油罐 混凝除油罐 核桃壳过滤器
双滤料过滤器 或改性纤维球 （束）过滤器
回注水
(2)水力旋流 (2)水力旋流 - 精细过滤流程 当油水密度差大于0.05g/cm、乳化程度较低时可采 当油水密度差大于0.05g/cm、乳化程度较低时可采 用水力旋流加精细过滤段流程，见下图。该工艺已运 用于大港南三站、塔中四联合站、吉林新北采油厂联 合站、新木采油厂联合站、彩南污水站、新疆东河塘 联合站等。
回 注 来 水 自然除油罐 气浮选机 核桃壳 过滤器 改性纤维球过滤器 或双滤料过滤器 水 精细过滤段 三段常规流程
通过对三种工艺流程的对比与分析, 通过对三种工艺流程的对比与分析,可知： 这三种工艺的最大区别在于三段常规流程中所采用的个别 处理技术不同，后续的精细过滤段几乎没有大的区别。 ①混凝除油①混凝除油-精细过滤流程采用混凝除油，该法在许多油 田被广泛采用，其处理效果好坏受絮凝剂种类、水力条件 等因素的影响。 ②水力旋流-精细过滤流程采用了水力旋流器, ②水力旋流-精细过滤流程采用了水力旋流器,该设备去 除最小油滴尺寸在 5～10μm,含油废水处理后其出水油的 10μm,含油废水处理后其出水油的 质量浓度一般在 15～40mg/L,该流程的优点是技术可靠、 15～40mg/L,该流程的优点是技术可靠、 占地少,缺点是设备昂贵且压降大, 占地少,缺点是设备昂贵且压降大,通常与下游的脱气器一 起使用。
(3)微生物絮凝剂可称为第三代絮凝剂。它是利 (3)微生物絮凝剂可称为第三代絮凝剂。它是利 用生物技术，从微生物或其分泌物提取、纯化而 获得的一种安全、高效、能自然降解的新型水处 理剂，它克服无机高分子和合成有机高分子絮凝 剂本身固有的缺陷，最终实现无污染排放。微生 物絮凝剂具有高效、安全、不污染环境的优点。 NOCNOC-1是利用红平红球菌研制成功的生物絮凝剂， 它是目前发现的最佳微生物絮凝剂，我国微生物 絮凝剂的制品尚未见报导。
用膜分离技术处理含油污水，关键在于膜的选 择： （1）若油水体系中的油是以浮油和分散油为主， 则一般选择孔径在10～100µm之间的微滤膜。 则一般选择孔径在10～100µm之间的微滤膜。 （2）若油是稳定的乳化油和溶解油，则须采用 亲水或亲油的超滤膜分离，一则是因为超滤膜孔 径远小于10µm，二则是超细的膜孔有利于破乳或 径远小于10µm，二则是超细的膜孔有利于破乳或 有利于油滴聚结. 有利于油滴聚结.
③气浮浮选 -精细过滤流程采用气浮选，气浮选去除的 最小油滴尺寸在 2～10μm，气浮后出水油的质量浓度一 10μm，气浮后出水油的质量浓度一 般在 20mg/L，悬浮固体的质量浓度在 20mg/L左右，该流 20mg/L，悬浮固体的质量浓度在 20mg/L左右，该流 程优点在于其有效且相对简单，停留时间长，能有效去除 小油滴，缺点是设备大且重，运行需要稳定的条件，运行 易受冲击，一般用于一级处理的下游。
优点：分离过程是一种纯物理过程，无相变化， 优点：分离过程是一种纯物理过程，无相变化， 节能、体积小、透过流量和水质较稳定，不随进水 节能、体积小、透过流量和水质较稳定，不随进水 中油分浓度波动而变化， 作为一种有效的分离手 段，结果都可以达到油田的各种特殊要求。 问题：初期投资成本高，膜易污染，清洗再生 工作困难，成功地解决了这些问题，膜分离技术在 含油污水处理中的应用将会越发广泛。 当然单一的膜分离技术还难以解决油田含油污 水处理过程中形形色色的问题，在应用过程中我们 要将膜分离技术与其他处理技术相结合，充分发挥 各自优势和协同效应，才能达到最佳处理效果和最 佳经济效益。
2.2 膜分离技术
膜分离技术是近20年迅速发展起来的一种 膜分离技术是近20年迅速发展起来的一种 高新技术，它是利用膜的选择透过性进行分离 和提纯的技术，过程的推动力主要是膜两侧的 压差。膜从溶液中分离溶解的成分是依据溶质 的尺寸、荷电、形状及与膜表面间的分子相互 作用而决定的。用于油水分离的膜有反渗透膜、 钠滤膜、超滤膜、微滤膜和电渗析膜。
过滤器对进水水质有较高的要求, 过滤器对进水水质有较高的要求,如果预处理达不到 要求, 要求,过滤器将很难发挥其应有的作用 精细过滤前的预 处理技术是精细过滤器能否充分发挥其作用的关键。
2.1.3 含聚合物污水回注处理工艺
当前聚合物驱采油技术已经大规模推广，但 是随着聚合物驱溶液的加入，导致油、水分离和 含油废水处理的难度加大；而且利用常规水驱含 油污水处理工艺难以达到回注原地层的水质要求， 因而开发含聚合物污水回注处理工艺目前是各大 油田研究的热点。据文献报道，中科院大连化物 所承担的大港油田含聚污水回注项目已成功验收。 同样，在大庆油田，目前成功地开发了以“水力 旋流器加双向过滤器为主体”的水处理工艺，有 效解决了含聚污水的处理问题，目前已经实现产 业化并得到推广应用 。
1 油田采出水的特征
1.1 油田含油污水来源、特性
注水是补充地层能量，保持油层能量平衡，维持油田长 期高产、稳产的有效方法。是油田开发的一种十分重要的开 采方式，是低渗透油藏开发技术的主要方式。 采方式，是低渗透油藏开发技术的主要方式。 注入水的水源主要是地面淡水、地下浅层水及采出原油 的同时采出的油层水。目前注入油层的水大部分来自从开采 原油中脱出的水，大体已经占了全国注水总量的80%左右。 原油中脱出的水，大体已经占了全国注水总量的80%左右。 污水未经处理时含有大量的悬浮固体、乳化原油、细菌等有 害物质。油层注入了未经处理的污水，油层也会受到伤害。 这种伤害主要体现在大量繁殖的细菌、机械杂质以及铁的沉 淀物堵塞油层，引起注水压力上升，注水量下降，影响水驱 替原油的效率。因此,采出水经处理后回注成为减少环境污染, 替原油的效率。因此,采出水经处理后回注成为减少环境污染, 保障油田可持续开发, 保障油田可持续开发,提高油田经济效益的一个重要途径。