油田水处理(在用)

二、原水杂质分析
在水处理过程中，主要是从堵塞和腐蚀的角度来考察重
要的水中的离子及其物理性质。 还要计算总溶解固体量（TDS）：离子浓度总和
测试余氯含量（杀菌剂）或水质处理化学药剂含量：
监控其在系统中的效能。 总体上讲，油田污水是一种含有固体杂质、液体杂质、溶解 气体以及溶解盐类等较复杂的多相体系。
施，提高、改进油田水处理技术。
三、合理利用污水资源 水源缺乏的办法之一：提高水的循环利用率 油田污水经处理后代替地下水进行回注是循环利用水的 一种方式。
若污水处理回注率100％，即油层中采出的污水和地面
处理、钻井、作业过程中排出的污水全部处理回注，则注
水量只需要补充由于采油造成地层亏空的水量，因而节约
3、注水水质辅助性指标 辅助性指标包括： • 溶解氧
水中溶解氧时可加剧腐蚀。腐蚀率不达标时，应首先检
测氧浓度。 油田污水溶解氧浓度<0.05mg/l，特殊情况不超过0.1mg/l； 清水中溶解氧含量要小于0.5 mg/l。 • 硫化氢
硫化物含量过高，说明细菌增生严重，引起水中悬浮物增加。
油田污水中硫化物含量应小于2.0 mg/l。
•
加拿大石油生产协会（CAPP）technical report：
Produced Water Waste Management. August 2001
第一章 概论
• 油田污水的来源
• 污水处理利用的意义
• 水质标准简介
• 原水中的杂质
水对生命和人类的活动具有极其重要的意义。
水大量存在与自然界，是地球上分布最广的物质之 一，是一种优良的溶剂。 自然界中的水一般都要经过一定的净化处理才能用于生 活和工业生产。
地球上总储水量约为13.56亿km3。其中，海洋占92.2％，
陆地占2.8％，而淡水仅占0.64％。 随着现代化工业的快速发展和人口的增加，水污染和水 资源缺乏问题日益严重。 因此，合理利用洁净水资源，科学处理、循环利用废水
资源，有效保护生态环境，越来越受到人们的重视。
第一节 油田污水的来源
水是石油生成、运移和储集过程中的主要天然伴生物。
• 滤后水
经过过滤的污水。
• 净化水 凡是经过系统处理后的污水都叫净化水。
第二节 污水处理利用的意义
一、污水处理利用的重要性 必须合理处理利用含油污水。
1、含油污水不合理处理回注和排放的影响
• 油田地面设施不能正常运作 • 造成地层堵塞而带来危害 • 造成环境污染，影响油田安全生产
2、油田注水开发生产带来的问题 • 注入水的水源
注意：如果油田含油污水与其它供给水混注时，必须具备 完全的可能性（相容性），否则，必须进行必要的处理改 良后方可混注；考虑到油藏孔径结构和喉道直径，严格限 制水中固体颗粒的粒径。
2、注水水质标准
由于各油田或区块油藏孔隙结构和喉道直径不同，相 应的渗透率也不相同，因此，注水水质标准也不相同。 下表为石油天然气行业标准《碎屑岩油藏注水水质推 荐指标》SY／T5329－94水质主控指标。
为提高注水量、有效保护井下管柱，需定期对注水井进
行洗井作业。 为减少油区环境污染，将洗井水建网回收入污水处理站。 • 钻井污水、井下作业污水、油区站场周边工业废水等 全部回收处理净化，减少污染，满足环保要求。
为便于叙述，介绍几个有关水的概念。 • 原水 未经任何处理的油田污水。 • 初步净化水
经过自然除油或混凝沉降除油后的污水。
5、溶解物质
在污水中处于溶解状态的低分子及离子物质。 主要包括： • 溶解在水中的无机盐类 基本上以阳离子和阴离子的形式存在，粒径在110－3m以
下，如Ca2＋、Mg2＋、K＋、Na+、Fe2＋、Cl－、HCO3－、
CO32－等，还包括环烷酸类等有机溶解物。 • 溶解的气体 如溶解氧、二氧化碳、硫化氢、烃类气体等，粒径一般为 （3～5）10－4m
油田含油污水特点：
矿化度高 溶解有酸性气体 溶解氧
例1：某油田钢质污水回注管线，一年内腐蚀穿孔123次，注水泵一般运转
6～15天即因腐蚀被迫停产，点蚀深度达到4mm。
腐蚀处理设施、注水系统
污水中大量成垢盐类随温度压力变化，以及与不同水体
的混合，将出现结垢和堵塞现象。
例2：某油田一口油井投产仅10天，集油管就因结垢而被堵死， 先后更换6次管线，最后被迫关井。
“食物”。 3、其它性质 （1）pH值 碳酸钙和铁的化合物的溶解度很大程度上取决于pH 值。 大多数油田水的pH值在4～8之间。
pH值越高，结垢趋势越大；若pH值较低，则结垢趋
势减小，但其腐蚀性增大。 pH值的测定：可采用高压pH值电极进行在线测试。 （2）悬浮固体 a、含量
用膜过滤器过滤出的固体数量来衡量水中固体悬浮物含量。
（4）总溶解固体量（TDS，总矿化度）
已知体积的水中所溶解物质的总量。 总矿化度高对抑制油层粘土膨胀有利，但易结垢，更 易引起腐蚀。对水中溶解氧含量敏感。 测定方法：通过水分析报告给出的阳离子、阴离子的
腐蚀性小； 尽量减少采出水处理费用。
油层条件对注水水质的要求：低渗透油田注水水质标准。 目前，陆上低渗透油藏为35％左右，且每年新探明的石油 地质储量中低渗透油层所占的比重越来越大。 例如：1989年探明储量中，低渗透储量占27.1％，1990年
上升至45.9％，1995年上升至72.7％。低渗透油田孔喉半径
油田注水开发初期，注水水源为浅层地下水或地表水
（宝贵的清水），过量开采清水会引起局部地层水位下降， 影响生态环境。
• 对环境的影响
随着原油含水量的不断上升，大量含油污水不合理排放 会引起受纳水体的潜移性侵害，污染生态环境。 ※生产实践认识：油田污水回注是合理开发和利用水资源 的正确途径。
二、腐蚀防护与环境保护
• 侵蚀性二氧化碳 侵蚀性二氧化碳含量 =0，稳定 >0，可溶解CaCO3垢，但对设施有腐蚀 <0，有碳酸盐沉淀析出
一般要求：侵蚀性二氧化碳含量为-1.0～1.0mg/l。 • pH值 控制在7 0.5为宜。 • 铁 当水中含有亚铁离子时，铁细菌可将其转化为三价铁离子， 生成氢氧化铁沉淀，水中含有硫化物（H2S）时，
适宜的温度范围
含有大量有机物质
有害细菌增生
泵吸入口滤网出现粘膜，使其堵塞 例如：某油田污水中含硫酸盐还原菌达 7.5×104 个／ml；
另一油田污水铁细菌含量则达到1.5×105个／ml。
细菌增生严重制约了油田污水处理和注水系统的正常生产。 我国各陆上油田污水基本都进行处理回注，最大限度减少污 水直接外排，促进环保。并针对油田污水腐蚀、结 垢、细菌增生的危害，采取缓蚀、阻垢和杀菌措
注聚合物等驱油。
主观因素对油藏开采的作用程度在逐渐增加：
一次采油
依靠
天然能量
人工注水 注气 化学驱 混相驱 热力采油 微生物采油
二次采油
立足
物理、机械和力学 等宏观作用
三次采油 应用 (强化采油)
化学、物理、热力、生物 或联合微观驱油作用
油田含油污水来源
• 原油生产过程中的脱出水 原油脱水站、联合站内各种原油储罐的罐底水、含盐原 油洗盐后的污水。 • 洗井水
2～4um以下，渗透率（10～50）×10－4um2。 中原油田平均孔喉半径 2um，渗透率33.15×10－3um2，平 均油藏纵深3243m，矿化度（18～28）×10－4mg/l 。
二、净化污水回注水质标准 1、注水水质基本要求 注水水质确定：根据注入层物性指标进行优选。
具体要求：
• 对水处理设备、注水设备、输水管线腐蚀性小； • 不携带超标悬浮物、有机淤泥、油； • 与油层流体配伍性良好，即注入油层后不使粘土发生膨胀 和移动。
（3）钠 油田水中的主要成分，通常不会引起什么问题。 （4）铁 地层水中天然铁含量很低。其存在标志着有金属腐蚀。
存在形式：溶液中以离子形式存在（高铁（Fe3＋）或
低铁（Fe2＋））作为沉淀出来的铁化合物悬 浮在水中。 引起地层的堵塞
（5）钡
与硫酸根离子结合生成及其难溶的BaSO4。 （6）锶 与钡和钙一样，能与SO42-形成难溶的SrSO4。比BaSO4 好溶一些，但发现的常常是BaSO4和SrSO4的混合垢。
2、胶体 粒径为110－3～1 m，主要由泥砂、腐蚀结垢产物 和微细有机物构成，物质组成与悬浮固体基本相似。 3、分散油与浮油
污水原水中一般约有1000mg/l的原油，偶尔有2000～
5000mg/l的峰值含油量，其中90％左右为10～100 m的分散
油和大于100 m的浮油。m ）的乳化油。
2、阴离子
（1）氯根 主要来源是NaCl，Cl-是个稳定成分，其浓度用作水中 含盐量的度量。 Cl-浓度高更容易引起腐蚀。
（2） CO32-和HCO3能够生成不溶解的垢。 CO32-浓度表示的碱度称为酚酞碱度，HCO3-浓度表示的 碱度称为甲基橙碱度。 （3）SO42-
与钙、钡或锶反应生成不溶解的垢，也是硫酸盐还原菌的
常用滤膜孔径为0.45 b、颗粒大小的分布 可用于过滤器性能的监测。
m 的过滤器来测定。
c、颗粒形状 通过光学或扫描电镜测定，通常与颗粒大小分布结合使用。 d、悬浮固体的化学组分 对化学组分的测定，可以确定其起因（腐蚀产物、垢的
颗粒、地层砂等），对清除堵塞的设计很重要。
（3）浊度 水“混浊”程度的一个度量，反映注水过程中地层堵塞 的可能性。意味着水中含有不溶物质，如分散油或气泡。 通常用测定浊度来监视过滤器的性能。
大量清水资源和取水设施的建设费用，提高油田注水开发 的总体技术经济效益。
第三节 水质标准
一、油田开发对注水水质的要求
油田注水的服务对象：致密岩石组成的油层
要求：保证注水水质，达到“注得上，注得进，注得够” 。 对净化采出水的具体要求： 化学组分稳定，不形成悬浮物； 严格控制机械杂质和含油；