联合站采油污水回注处理工艺技术研究

黄河 李景山 郑晓阳 陈震

摘 要：随着油田的持续开发和注水范围的扩大，油田综合含水不断上升，采油污水已成为阻碍油田发展的一大问题。采油污水回注是提高油田开发效益和油井产量、降低开发成本的最有效方法之一。但在注水开发过程中，其对回注水有着严格的要求，除要求回注水中的悬浮固体颗粒、乳化油、细菌和腐蚀结垢产物不堵塞储层孔隙、喉道外，还要求注入水与储层岩石及储层流体相配伍，即注入水在储层不会产生水敏、盐敏、乳化、结垢等各种损害，并能进行有效地杀菌和防腐阻垢处理、确保净化水具有很好的稳定性。本文是以某联合站为研究对象，通过大量实验，详细、系统地研究联合站所在油田采油污水的组成性质特点和变化规律，污水腐蚀、结垢和细菌生长繁殖及回注水水质不达标的原因及影响因素，筛选评价出适合采油污水组成性质特点的各种水处理药剂及配方，确定出采油污水综合处理方法和回注处理工艺，确保采油污水达标回注。

关键词：油田联合站;采油污水回注;配伍;水处理药剂;处理工艺

1采油污水回注的意义

注水开发是提高油田开发效益和油井产量、降低开发成本的最有效方法之一，但在注水开发过程中，除要求回注水中的悬浮固体颗粒、乳化油、细菌和腐蚀结垢产物不堵塞储层孔隙、喉道外，还要求注入水与储层岩石及储层流体相配伍，即注入水在储层不会产生水敏、盐敏、乳化、结垢等各种损害造成储层孔隙、喉道堵塞。由于采出污水的组成性质决定着腐蚀结垢原理和影响因素，腐蚀结垢和细菌繁殖又会导致水中悬浮物增加、水质稳定性变差;所以，采油污水回注处理不仅要求除去水中的悬浮固体颗粒、乳化油、细菌和腐蚀结垢产物，还要求进行有效地杀菌和防腐阻垢处理，确保净化水具有很好的稳定性，真正实现从净化水罐到配水间、井口和井底水质的“四点”一致。

2采油污水处理回注研究现状

目前，国外油田含油污水处理采用的主要设施和附属设施等与国内基本一致，主要区别和标志是将水力旋流器引入流程，强调設备与工艺的整体性、匹配性与实效性。高效的油水分离器、过滤器、新型的水力旋流器及新工艺膜生物反应器（MBR）等的应用，使污水处理高效、简便、快捷和实用。随着国内油田开发的逐步深入，各项先进、成熟的污水处理技术逐渐引进，同时国内油田水化学的研究和应用水平也有了提高，水处理剂的品种增多，超声波技术的不断发展，徐有生等大力推广的微波能水处理技术，张登庆应用的电气浮技术，使污水处理技术得到了一定的发展。但由于油田地层、处理过程及措施工艺不同等原因，各油田污污水组成性质复杂多变，油分含量及油在水中的存在形式也不相同，且多数情况下常与

其它废水相混合，这为油田污水的处理带来困难。现在油田污水处理方法主要有物理法、化学法、物理化学法和生物法，其中物理法主要应用于油田各污水处理站、低渗透区块污水站的污水处理，重点是去除废水中的矿物质和大部分固体悬浮物、油类等;化学法主要应用于油田各污水处理站，通过添加一定的浓度的化学药剂达到提高水处理效果的目的，主要用于处理废水中不能单独用物理法或生物法去除的一部分胶体和溶解性物质，特别是含油废水中的乳化油;物理化学法通常包括气浮法和吸附法两种，气浮法是将空气以微小气泡形式注入水中，以形成水、气及被去除物质的三相混合体，在界面张力、气泡上升浮力和静水压力差等多种力的共同作用下，使微小气泡与在水中悬浮的油粒粘附，形成浮渣层从水中分离，常投进浮选剂提高浮选效果。吸附法主要是利用固体吸附剂去除废水中多种污染物;生物法主要应用于注气锅炉给水的处理，是利用微生物的作用，将复杂的有机物分解为简单的物质，将有毒的物质转化为无毒的物质，从而使废水得以净化。同时，因各种方法都有局限性，加之各油田的生产方式、环境要求以及处理水的用途的不同，使油田污水处理工艺差别较大，在实际应用中通常是两三种方法联合使用，使出水水质达到排放效果。

3采油污水回注需要完成的内容

对于油田联合站的采油污水回注来说，要确保污水回注达标，必须详细、系统地研究联合站所在油田采油污水的组成性质特点和变化规律，污水腐蚀、结垢和细菌生长繁殖及回注水水质不达标的原因及影响因素，筛选评价出适合采油污水组成性质特点的各种水处理药剂及配方，确定出采油污水综合处理方法和回注处理工艺，确保采油污水达标回注。其需要完成的研究内容如下：

3.1采油污水组成性质分析和水质变化规律研究

采用化学容量法和仪器分析相结合的方法，对采油污水的pH、Na+（K+）、Ca2+、Mg2+、Sr2+、Ba2+、Fe2+、Fe3+、Cl-、S2-、SO42-、HCO3-、CO32-、SS、油、溶解氧（DO）、硫酸盐还原菌（SRB）、腐生菌（TGB）、铁细菌（FB）、腐蚀速率等进行跟踪分析，并进一步研究采油污水的水质特性和水质变化规律。

3.2采油污水腐蚀原理和影响因素研究

通过高温高压动态腐蚀测定仪、扫描电镜（SEM）、能谱分析等手段详细分析研究二氧化碳、硫化氢、溶解氧、细菌、矿化度、pH值、温度等对采油污水腐蚀性的影响，确定出采油污水产生腐蚀的原因和主要影响因素，并确定出相应的防腐措施。

3.3采油污水结垢原理和影响因素研究

主要研究采油污水的离子组成、温度、压力、pH值等对结垢的影响，并通过结垢趋势预测和室内模拟实验，确定出采油污水结垢的主要影响因素，并确定出相应的防垢措施。

3.4注入水与储层配伍性研究

通过岩心流动实验，研究注入水与储层的配伍性;并以注入水与地层水组成性质分析结果为基础，采用饱和指数法等预测注入水在储层条件下与地层水以不同比例混合后的结垢趋势，根据结垢趋势预测结果，判断储层结垢与否及结垢类型，有针对性地筛选评价出合适的阻垢剂，确定出保护储层的技术措施。

3.5高效、低成本采油污水处理剂的筛选评价

根据采油污水组成性质分析结果和污水产生腐蚀、结垢、细菌生长繁殖的原理及影响因素，结合现场实际情况，通过各种实验，筛选评价出适合采油污水组成性质特点的高效、低成本的絮凝剂、缓蚀阻垢剂、杀菌剂等各种水处理药剂的种类、配方和投加量。

3.6采油污水处理方法和处理工艺研究

根据采油污水的组成性质特点和污水产生腐蚀、结垢、细菌生长繁殖的原理及影响因素，结合现场实际情况，将各种实用、可行的处理方法进行有机组合，配以筛选出的污水处理剂进行处理方法和工艺研究，最终确定出适合采油污水组成性质特点的处理方法和处理工艺，确保采油污水处理后达标回注。

4采油污水处理回注时需要注意的事项

4.1采油污水腐蚀影响因素

采出水处理及回用系统中的钢构筑物腐蚀环境为采出水（内表面腐蚀）、土壤和大气（外壁腐蚀），主要腐蚀影响因素包括溶解氧、硫化氢、CO2、PH值、微生物、温度、Cl-离子、矿化度、水中含油、水流速度等，这些因素的存在都是导致采出污水在回注过程中经常在弯头、变径处腐蚀加剧的主要原因。

4.2采油污水结垢原理及影响因素

结垢是油田水质控制中遇到的最严重问题之一。结垢可以发生在地层和井筒的各个部位，也可以发生在砾石填充层、井下泵、油管管柱、油嘴及储油设备、集输管线和注水及排污管线等设备及水处理系统的任何部位。结垢会给生产带来严重危害，因为水垢是热的不良导体，水垢的形成大大降低了传热效果;水垢的沉积会引起设备和管道的局部腐蚀，在短期内穿孔而破坏;水垢还会降低水流截面积，增大了水流阻力和输送能量，增加了清洗费用和停产检修时间。

4.3注入水与储层配伍性研究

注入水与地层流体不配伍主要表现在注入水与地层水混合后产生沉淀和结垢，衡量注入水配伍性的三个主要参数是悬浮固体含量、粒径和含油量，其它参数如pH值、温度、压力、流动速度及停留时间等对结垢也会产生影响。