油田水处理新工艺研究及应用

苏琦

摘要：在我国油田开采行业发展期间，针对复杂水质特性的油田采出水，企业必须提高对采出水处理工艺的研究力度，深入了解采出水处理机理，明确工艺研发重点，积极引进国内外先进处理工艺，及早构建起多元化的采出水处理工艺体系，实现采出水无害化处理目标。本文主要分析油田水处理新工艺研究及应用。

关键词：油田;生产污水;注水

引言

我国油田开采工艺技术起步较晚，工业发展较发达国家来说也相对平缓，一些地区油田采出水含有氯化钙、氯化镁等物质，且污水的矿化度也一般较高。一些油田污水处理厂的处理效率不高，一些工艺流程、化学试剂及技术设备的选择优化，对于油田采出水治理有明显的积极意义。结合水质特征，进行污水处理，最大程度达成污水回用与污水资源化，是油田采出水治理的目标。

1、油田采出水水质特性与处理机理

1.1水质特性

在油田开采期间，所产生采出水中含有多种有机和无机物质，水体具有毒性与污染性，处理难度较大，主要含有溶解态与分散态油类、聚合物与表面活性剂等化学物质、悬浮杂质、溶解态矿物质等成分，可将油田采出水中的物质分为以下五类。（1）油类物质。油田采出水中常见油类物质为分散态油类、溶解态油类与乳化态油类，针对不同种类的油类物质，所采取采出水处理工艺与处理机理存在差异。例如，在采出水中含有大量的乳化态油类物质时，可选择采取聚结沉降法与膜技术进行去除。针对采出水中的溶解态油类物质，可采取生化法与吸附法进行降解去除。而针对采出水中的分散态油类物质，则采取重力法去除。（2）悬浮杂质。由于多数石油均分布在具备较强渗透性的地层内，在油田采油期间，受到地下注水等活动的扰动，虽然可以将石油在地层间隙中洗脱，但所抽采油气水三相混合物中含有大量的悬浮杂质，如微小岩石沙粒、石油中的沥青石蜡成分、化学污垢、蒙脱石、石英等固体悬浮颗粒。（3）碱/表面活性剂/聚合物。近年来，在我国部分油田开采项目中，采取了全新的三次采油技术，组合运用聚合驱采油技术、A/S/P驱采油技术与S/P驱采油技术，注水中含有聚合物、表面活性剂等化学物质，以此替代传统采油工艺中注水所含的驱替液，明显改变了油水界面张力，这对原油采收率的提升有着重要意义。然而，在运用三次采油技术的前提下，所产生聚合驱采废水中含有大量化学物质，致使采出水具有高温度、低生物降解性、含油量高、高矿化度等全新特性，对采出水处理工艺提出了更高的要求。

1.2采出水处理机理

根据相关研究结果显示，受到聚合物絮凝作用影响，聚合物浓度与采出水粘度及含油量有着密切联系，在聚合物浓度达到一定标准后，采出水中的含油量会随着聚合物浓度的增高而出现下滑趋势，在聚合物浓度提升后，采出水含油量也将随之上升，且聚合物浓度与采出水粘度二者保持正比关系，如果将聚合物浓度控制在合理范围内，可以起到提高采出水含油量、保证乳化液稳定状态、有助于油水分离等多重作用。与此同时，在采出水中含有表面活性剂时，如果有效控制表面活性剂浓度与碱浓度，将起到迅速降低界面张力与增强油水界面刚性的效果。例如，在表面活性剂浓度不超过400m/L时，将起到快速降低界面张力的作用，且界面张力在之后的一段时间内不发生明显变化。因此，油田采出水处理主要从Zeta电位、界面流变性、界面张力、界面刚度等方面着手，通过采取波纹板分离、离心法、氧化法、电化法等处理工艺，去除油田采出水中分布的杂质，将聚合物、表面活性剂等物质浓度控制在合理范围内，确保处理后的水体满足油田回注水使用标准。

2、油田采出水的处理工艺

2.1物理法

波纹板的分离。波纹板分离技术是利用重力分离油田采出水所含的油类物质，去除水中悬浮的固体颗粒，完成采出水的处理任务。与其他处理工艺相比，波纹板分离法操作简单，处理成本低，处理速度快。但该工艺难以有效去除采出水所含的微油滴，分离器底部容易沉淀悬浮颗粒泥，配套设备维护成本相对较高。因此，波纹板分离技术主要用于处理含油量在1000米/升以上的高含油废水..

射流气浮法。射流气浮又叫喷射气浮法，是通过射流泵和射流装置创造负压环境。吸入后产生大量微气泡，附着在油田产出水中的油类物质表面，吸附水中所含的悬浮固体颗粒和油滴。然后，微气泡漂浮到水面，将气泡从水中分离出来，从而完成采出水处理任务。与其他处理工艺相比，射流气浮具有设备结构稳定、操作简单、油滴聚结效果显著等优点，但处理效率较低，且产出水的处理效果受气泡分布、微气泡直径等因素影响，处理效果不稳定。根据实际处理情况，采用喷射气浮时，油田采出水的除油率可保持在80%以上，固体悬浮物的去除率可保持在75%左右。

2.2物化法

氧化法。在采用氧化法的过程中，适当类型的强氧化剂被添加到处理过的水中，从而在水中产生羟基自由基，從而使所产生的水中的污染物发生氧化降解反应，溶解物质沉淀，以及沉淀物等副产品去除油液-水界面附着的表面活性剂，引起一系列反应，如重新排列、聚合和分离油滴。

改变水质的方法。水质变化方法主要用于处理高油、高盐度、不稳定状态和复杂组成的水。根据水质构成，适当类型和数量的水质调节器被添加到生产的水中。调节器与水表接触后，会产生一系列化学反应，可能会改变水表中某些离子的浓度，形成稳定的分布状态，并改变悬浮颗粒的表面潜力，从而使悬浮固体和所生产水中的油能够迅速沉积和分离出来。

2.3生物法

生物过程是指根据微生物在生产和繁殖过程中的代谢作用，将无法溶解的有机污染物溶解到油田的水中，它可以将有机污染物转化为一种无害物质，不会引起二次污染，具有简单操作的优点，即但是，生物处理系统很复杂，处理效率取决于设备、环境温度和pH值等因素。目前，在油田的水开采和处理领域，最常用的生物技术是活性污泥和湿地处理其中活性污泥法是在水中生产石油降解微生物，在空气条件下处置重金属、悬浮固体和其他分散在水中的物质，并产生污泥。湿地处理是从动植物的自然氧化中提取水的悬浮和溶解杂质，经过处理后提取的水分为微生物、溶解气体和固体沉淀。

2.4膜超滤技术

在该技术中，膜装置采用超滤膜作为主要工具，加上一定的压力，并利用多孔材料的截获能力，实际截获水中的菌丝体、有机大分子和颗粒，从而能够对废水的不同组成部分进行测量。这种分离技术有许多优点，例如固液分离效率、相变、易维护性和室温操作，近年来已越来越多地得到使用。

2.5油田水处理剂

杀菌剂。一般来说，常用的杀菌剂可分为两类：氧化杀菌剂和非氧化杀菌剂。在氧化剂方面，最常见的用途是氯和相关产品。此外，臭氧和溴是比较常见的杀菌剂。由于存在腐蚀问题，不能应用于油田的水系统。此外，非氧化剂主要包括季铵盐。目前，亚胺酸硫化物作为一种新的非氧化杀菌剂在国外使用。

除垢剂。在我国开发、引进和应用的水处理抗氧剂通常可分为两类：有机磷酸盐或有机磷以及羧酸及其衍生物。一般来说，5-10mg/l的防鞑靼过滤器可达90 %，具有较高的兼容性，不会对土壤层造成损害，从而基本上保证了防鞑靼工作的效率和质量。

结束语

水力旋流器+聚结除油罐水处理工艺流程已在多个油田项目工程设计中应用，将对中国海油今后同类工程项目的开发积累经验，提供良好借鉴。同时，随着注水开发油田的日益增加，纳滤膜二价离子脱除工艺也将具有比较广阔的应用前景。

参考文献：

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