油田采出水处理技术
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生化需氧量（BOD）水中有机污染物经微生物分解所需的氧量， 以mg/L计。n天生化需氧量以BODn表示，常以5天作为测定生化 需氧量的标准时间，以BOD5表示。 化学需氧量（COD） 在酸性条件下，用化学氧化剂将水中有机污 染物氧化为CO2和H2O所需的氧量，以mg/L计。常用COD为指 标，监控排放废水的水质。
96.0
污水中，还有悬浮于水中呈微粒状的无机和有机非溶性（或 微溶性）物质
非溶性无机物 碳酸钙、硫酸钙、粘 土、砂、铁、氧 化镁、 氧化铝、硫化铁、硫 酸钡、硅土*等
有机物 细菌、酵母、藻类、原 生动物、硅藻、腐 生物、 丹宁酸、脂肪酸盐类、 聚合物、油等
*硅土既可为水中悬浮物，也可溶解于水内
二、净化采出水的回注与排放
板组捕集的原油浮升至板组上方的油层，
经可调堰板流入油室。流出板组的污水分 出油泥后，经可调堰板流入水室。板组组 合件与水平面呈45倾角，板间距 20~30mm。
粗粒化除油罐
DFX双流双滤料过滤器
DFX双流双滤料过滤器代表了从工业液流中过
滤污染物技术的先进水平。该过滤器通过一个 悬浮床实现了上向流过滤与下向流过滤的结合。
陶瓷膜过滤器 ：陶瓷超滤膜主要由Al2O3、TiO2或ZrO2 （氧化锆）等无机材料制造，由载体层、过渡层和膜层组 成。载体层和过渡层由固态粒子烧结法制成，膜层由溶胶 －凝胶法制作。 活性炭过滤器：活性炭是一种具有很大比表面积的孔性物 质，比表面积一般在1000m2/g以上，孔径10~105Å ， 主要依靠物理吸附分离水中的杂质。
油田采出水处理
在油气田生产过程中必然要产生一些废液（含油污水、污 油）、废渣（含油污泥、水垢）和废气（加热炉烟囱排放 气、甘醇再生塔顶气、立式固定顶储罐蒸发的油气、应急 放空天然气等）。 这些“三废”如不加以治理，随意排放，必然对环境造成 严重污染，破坏生态平衡。
一、污水来源
油田综合含水率达90%以上，油井产物内的水量 远大于油量。
四、污水杂质引发的问题
结垢
组分 硫酸钙， CaSO4(2) 硫酸锶，Sr SO4 碳酸钙， CaCO3(3) 硫酸钡，BaSO4
典型溶解度， mg/L(1) 1500~6000 300~600 10~80 3~60
腐蚀
(1)常压常温下；(2)有三种形式： CaSO4·2H2O，CaSO4·1/2H2O， CaSO4；(3)CaCO3溶解度正比于水 中CO2的溶解浓度。
诱导气浮法
叶轮气浮法 射流气浮法 填料气浮法 电解气浮法
电解气浮法 化学气浮法
电絮凝气浮法 化学气浮法
斜板除油罐
斜板除油是上世纪70年代末逐步应用于
油田污水处理的一项技术，目前已成为
常用的高效除油方法之一。
立式斜板除油罐
波纹板隔油池
进入隔油池的原水经配流筛均匀地分配至 波纹板组的各流道。从上向下经过斜板组 的污水在斜板中进行油、水、泥的分离。
经过滤器底部排出。粗粒层阻止粘结 并促进过滤，余下的固体粒子留在了
精细层内。该系统处理速度为每平方
英尺20 gpm。
VFX上向流过滤器
在一个容器内完成聚结、过滤、油水
分离，减少空间和安装费用。 特别适用于高油—固比的污水，污油的
去除回收率达98％以上，处理速度最
大可达每平方英尺9 gpm。
深度净化
对低渗透和特低渗透率的油藏，使用压力滤罐后仍达不到 回注水质标准，应在常规污水处理流程下游增设深度净化 装置。 纤维球（束）过滤罐 ：设计和操作良好的纤维球过滤罐， 当进水含油、含悬浮物≤20mg/L时，滤后水的含油 ≤2mg/L、悬浮物≤1.5mg/L，COD下降约60％。
烧结滤芯过滤器：由粉末材料（陶瓷、玻璃砂或聚乙烯、 聚氯乙烯等）烧结成具有不同微孔平均孔径的成型过滤管， 并组装成过滤器
（4）含有细菌，主要是硫酸盐还原菌、铁细菌和粘液菌等，这些细 菌促进金属腐蚀。 （5）在密闭集输系统中，污水内基本不含溶解氧，含铁量也很低， 但一般含有H2S和CO2。在开式污水系统中，污水内含有与大气相 平衡的溶解氧含量。这些溶解气体也促进金属腐蚀。
洗井水：
为保持一定的注水量，注水井要定期进行反冲洗，清除 滤网上沉积的固体和粘液膜，从而产生洗井污水。这类 水的特点是：(1)色度高，呈黑褐色。（2）悬浮物浓度 高。（3）pH值高，一般呈碱性。（4）含有六价铬 （Cr6+）和油。全国各油气田年平均产生的洗井污水 在640万吨以上，是第二大污水源。
称溶解固体总量，以mg/L计。
悬浮固体总量(TSS) 水中不溶悬浮固体的总量，以mg/L计。常用 孔径0.45μm的塑料膜过滤器测试。油田污水处理中，减少TSS是 一项主要任务，以减少注水目的地层被堵塞的危险。
浊度 是水对光吸收和散射的光学性质，由浊度计测量，表示污水 的浑浊程度。
名 称 溶气浮法 方 法 加压溶气浮法 真空气浮法 机械鼓气气浮法 气泡成因 加压下，使气体溶解于污水内，在常压下释放气体形成小气 泡 减压下，使溶于水中的气体释放形成小气泡 迫使气体通过许多孔隙产生气泡 叶轮转动产生负压吸入气体，依靠剪切力使气体变成小气泡 依靠水射器的作用使污水内产生微小气泡 气体通过填料层可形成微小气泡 选用惰性电极使污水电解产生气泡 选用可溶性电极（如Fe、Al等）在阳极上产生微小气泡， 在阴极上产生有混凝作用的离子 由物质之间的化学反应产生微小气泡
八、采出水治理设施
（一）立式除油罐
（二）过滤罐
Nutshell胡桃壳过滤器
（三）油水旋流分离器
（四）气浮机
在污水内设法形成许多小气泡，并使油珠和悬浮物粘附于 气泡上，就可加速水和杂质的分离过程，提高水的净化质 量，这一工艺称为气浮。
按污水内形成气泡的方法，气浮大体上可分为四大类：溶气气浮法、 诱导气浮法、电解气浮法和化学气浮法，
若常规三段处理流程不能满足净化水水质要求，考虑采用 精细过滤流程。 精细过滤流程 ：在常规三段流程基础上，加一级精细过滤 段以满足注水水质的要求。精细过滤段可用双滤料过滤、 改性纤维球（束）过滤、陶瓷膜过滤、烧结管过滤等。 开式和密闭流程 ：
水中氧含量超过0.3mg/L可用开式流程，因为这种水一 般都需要进行脱氧，无需防止氧含量的进一步增加
ห้องสมุดไป่ตู้
九、采出水的防垢、缓蚀、杀菌 和密闭
（一）防垢：常用防垢剂为无机磷酸盐、有机磷酸、聚丙烯酸 聚合物；
（二）缓蚀：降低水的腐蚀性，常用缓蚀剂有：铬酸盐、锌盐、
聚磷酸物、硅酸钠、有机磷酸盐和有机胺类。 （三）杀菌：杀菌剂由无机和有机两类 （四）密闭：降低溶解氧浓度，氧是污水处理系统重要腐蚀因 素。
十、采出水处理站流程举例
五、净化采出水的水质
净化水外排排放标准
六、采出水治理方法
（一）采出水污染物
悬浮固体和胶体：泥砂、各种菌、胶质沥青质等。
油：分散油、乳化油和浮油。
溶解物质；钙镁离子等
（二）采出水治理方法
物理治理方法：过滤、浮选、重力分离、离心分离、蒸 发和活性炭吸附等；
化学治理方法：去除污水中胶体和溶解性物质，包括；
（一）净化采出水回注
目的是保持油藏压力。 （回注有两种：单注与混注） 注水开采的优点：
含有表面活性剂，具有洗油功能； 注入的含盐净化采出水与油层的泥土接触，泥土与颗粒不会膨胀， 不降低油层渗透性。
密度高，容易在井底形成较高的压力； 较高温度的净化采出水具有洗油功能； 防止地表污染。
净化采出水的要求
水中污染物
组分 化学符号 原子量或基团量 水样1， mg/L 水样2， mg/L
水是极强的溶剂，对大多数 无机物和许多有机物都有一 定的溶解度，因而在自然界
钠
钾 钙 镁 铁
Na+
K+ Ca2+ Mg2+ Fe2+
23.0
902.0 39.1 40.1 24.3 55.8 7.01 4.40
28543
化学组分稳定，不形成悬浮物； 严格控制机械杂质和含油；
有高洗油能力，提高采油率；
腐蚀性小； 尽量减少采出水处理费用。
三、污水性质
酸度 也称酸性，表示中和碱性物质的能力，它表明水溶液 中氢离子的过剩程度。 碱度 也称碱性，表示中和酸性物质的能力。 含盐度 也称总矿化度，为水溶液中溶解矿物盐类的总量， 以mg/L为单位。可用Cl－离子浓度或NaCl浓度表示含盐 度 pH值 pH值与酸度、碱度有一定的内在联系。 ）溶解固体总量(TDS) 把水中所有溶解阴、阳离子的总和
含油污水或原水：油水分离后污水。
洗井水：注水井反冲洗产生的污水。 每年从污水中回收原油40万吨。
油田污水的特点是：
（1）污水中含有一定数量的油。 （2）水温较高，在40℃~60℃之间。
（3）含有各种盐类，含盐度差别很大，少的可低于5000 mg/L， 多的可高于22×104mg/L。污水中还含有非溶性固体悬浮物，俗 称机械杂质或机杂。
混凝沉淀、化学氧化和还原、离子交换等；
物理化学治理法：加混凝剂的浮选法、离子交换法、反 渗透法和电渗析法；
生物治理法：利用微生物的生物化学作用；好氧治理法
和厌氧治理法。
七、处理流程
污水处理常采用三段常规处理流程。根据各油田原水和注 水目的层的特性，在三段常规处理流程基础上做出某些变 化以达到净化水水质要求。 三段常规流程
14010 2470
中不存在“纯”水，实际上
都是水溶液。
锰
Mn2+
54.9
钡
Ba2+
137.4
锶
Sr2+
87.6
铝 氯化物 硫酸盐 碳酸盐 碳酸氢盐
Al3+ Cl― SO42― CO32― HCO3－
27.0 35.5 96.0 60.0 61.0 1172.0 502 610.0 4.83~9.61 75500 432
未处理的水从容器顶部和底部流入容器内。上
部进入的水经粗粒煤层到达精细石榴石层，下 部进入的水经粗粒石榴石层到达精细石榴石层。
处理后的水经多媒床中部的多孔管流出。
SFX单流过滤器
SFX单流过滤器能有效去除2 µ m以上
粒径的固体颗粒。 未处理的水从过滤器上部流入，经过
粗粒的煤层、精细加工的石榴石层，
混凝沉降重力处理流程
旋流分离处理流程
谢谢
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污水中，还有悬浮于水中呈微粒状的无机和有机非溶性（或 微溶性）物质
非溶性无机物 碳酸钙、硫酸钙、粘 土、砂、铁、氧 化镁、 氧化铝、硫化铁、硫 酸钡、硅土*等
有机物 细菌、酵母、藻类、原 生动物、硅藻、腐 生物、 丹宁酸、脂肪酸盐类、 聚合物、油等
*硅土既可为水中悬浮物，也可溶解于水内
二、净化采出水的回注与排放
板组捕集的原油浮升至板组上方的油层，
经可调堰板流入油室。流出板组的污水分 出油泥后，经可调堰板流入水室。板组组 合件与水平面呈45倾角，板间距 20~30mm。
粗粒化除油罐
DFX双流双滤料过滤器
DFX双流双滤料过滤器代表了从工业液流中过
滤污染物技术的先进水平。该过滤器通过一个 悬浮床实现了上向流过滤与下向流过滤的结合。
陶瓷膜过滤器 ：陶瓷超滤膜主要由Al2O3、TiO2或ZrO2 （氧化锆）等无机材料制造，由载体层、过渡层和膜层组 成。载体层和过渡层由固态粒子烧结法制成，膜层由溶胶 －凝胶法制作。 活性炭过滤器：活性炭是一种具有很大比表面积的孔性物 质，比表面积一般在1000m2/g以上，孔径10~105Å ， 主要依靠物理吸附分离水中的杂质。
油田采出水处理
在油气田生产过程中必然要产生一些废液（含油污水、污 油）、废渣（含油污泥、水垢）和废气（加热炉烟囱排放 气、甘醇再生塔顶气、立式固定顶储罐蒸发的油气、应急 放空天然气等）。 这些“三废”如不加以治理，随意排放，必然对环境造成 严重污染，破坏生态平衡。
一、污水来源
油田综合含水率达90%以上，油井产物内的水量 远大于油量。
四、污水杂质引发的问题
结垢
组分 硫酸钙， CaSO4(2) 硫酸锶，Sr SO4 碳酸钙， CaCO3(3) 硫酸钡，BaSO4
典型溶解度， mg/L(1) 1500~6000 300~600 10~80 3~60
腐蚀
(1)常压常温下；(2)有三种形式： CaSO4·2H2O，CaSO4·1/2H2O， CaSO4；(3)CaCO3溶解度正比于水 中CO2的溶解浓度。
诱导气浮法
叶轮气浮法 射流气浮法 填料气浮法 电解气浮法
电解气浮法 化学气浮法
电絮凝气浮法 化学气浮法
斜板除油罐
斜板除油是上世纪70年代末逐步应用于
油田污水处理的一项技术，目前已成为
常用的高效除油方法之一。
立式斜板除油罐
波纹板隔油池
进入隔油池的原水经配流筛均匀地分配至 波纹板组的各流道。从上向下经过斜板组 的污水在斜板中进行油、水、泥的分离。
经过滤器底部排出。粗粒层阻止粘结 并促进过滤，余下的固体粒子留在了
精细层内。该系统处理速度为每平方
英尺20 gpm。
VFX上向流过滤器
在一个容器内完成聚结、过滤、油水
分离，减少空间和安装费用。 特别适用于高油—固比的污水，污油的
去除回收率达98％以上，处理速度最
大可达每平方英尺9 gpm。
深度净化
对低渗透和特低渗透率的油藏，使用压力滤罐后仍达不到 回注水质标准，应在常规污水处理流程下游增设深度净化 装置。 纤维球（束）过滤罐 ：设计和操作良好的纤维球过滤罐， 当进水含油、含悬浮物≤20mg/L时，滤后水的含油 ≤2mg/L、悬浮物≤1.5mg/L，COD下降约60％。
烧结滤芯过滤器：由粉末材料（陶瓷、玻璃砂或聚乙烯、 聚氯乙烯等）烧结成具有不同微孔平均孔径的成型过滤管， 并组装成过滤器
（4）含有细菌，主要是硫酸盐还原菌、铁细菌和粘液菌等，这些细 菌促进金属腐蚀。 （5）在密闭集输系统中，污水内基本不含溶解氧，含铁量也很低， 但一般含有H2S和CO2。在开式污水系统中，污水内含有与大气相 平衡的溶解氧含量。这些溶解气体也促进金属腐蚀。
洗井水：
为保持一定的注水量，注水井要定期进行反冲洗，清除 滤网上沉积的固体和粘液膜，从而产生洗井污水。这类 水的特点是：(1)色度高，呈黑褐色。（2）悬浮物浓度 高。（3）pH值高，一般呈碱性。（4）含有六价铬 （Cr6+）和油。全国各油气田年平均产生的洗井污水 在640万吨以上，是第二大污水源。
称溶解固体总量，以mg/L计。
悬浮固体总量(TSS) 水中不溶悬浮固体的总量，以mg/L计。常用 孔径0.45μm的塑料膜过滤器测试。油田污水处理中，减少TSS是 一项主要任务，以减少注水目的地层被堵塞的危险。
浊度 是水对光吸收和散射的光学性质，由浊度计测量，表示污水 的浑浊程度。
名 称 溶气浮法 方 法 加压溶气浮法 真空气浮法 机械鼓气气浮法 气泡成因 加压下，使气体溶解于污水内，在常压下释放气体形成小气 泡 减压下，使溶于水中的气体释放形成小气泡 迫使气体通过许多孔隙产生气泡 叶轮转动产生负压吸入气体，依靠剪切力使气体变成小气泡 依靠水射器的作用使污水内产生微小气泡 气体通过填料层可形成微小气泡 选用惰性电极使污水电解产生气泡 选用可溶性电极（如Fe、Al等）在阳极上产生微小气泡， 在阴极上产生有混凝作用的离子 由物质之间的化学反应产生微小气泡
八、采出水治理设施
（一）立式除油罐
（二）过滤罐
Nutshell胡桃壳过滤器
（三）油水旋流分离器
（四）气浮机
在污水内设法形成许多小气泡，并使油珠和悬浮物粘附于 气泡上，就可加速水和杂质的分离过程，提高水的净化质 量，这一工艺称为气浮。
按污水内形成气泡的方法，气浮大体上可分为四大类：溶气气浮法、 诱导气浮法、电解气浮法和化学气浮法，
若常规三段处理流程不能满足净化水水质要求，考虑采用 精细过滤流程。 精细过滤流程 ：在常规三段流程基础上，加一级精细过滤 段以满足注水水质的要求。精细过滤段可用双滤料过滤、 改性纤维球（束）过滤、陶瓷膜过滤、烧结管过滤等。 开式和密闭流程 ：
水中氧含量超过0.3mg/L可用开式流程，因为这种水一 般都需要进行脱氧，无需防止氧含量的进一步增加
ห้องสมุดไป่ตู้
九、采出水的防垢、缓蚀、杀菌 和密闭
（一）防垢：常用防垢剂为无机磷酸盐、有机磷酸、聚丙烯酸 聚合物；
（二）缓蚀：降低水的腐蚀性，常用缓蚀剂有：铬酸盐、锌盐、
聚磷酸物、硅酸钠、有机磷酸盐和有机胺类。 （三）杀菌：杀菌剂由无机和有机两类 （四）密闭：降低溶解氧浓度，氧是污水处理系统重要腐蚀因 素。
十、采出水处理站流程举例
五、净化采出水的水质
净化水外排排放标准
六、采出水治理方法
（一）采出水污染物
悬浮固体和胶体：泥砂、各种菌、胶质沥青质等。
油：分散油、乳化油和浮油。
溶解物质；钙镁离子等
（二）采出水治理方法
物理治理方法：过滤、浮选、重力分离、离心分离、蒸 发和活性炭吸附等；
化学治理方法：去除污水中胶体和溶解性物质，包括；
（一）净化采出水回注
目的是保持油藏压力。 （回注有两种：单注与混注） 注水开采的优点：
含有表面活性剂，具有洗油功能； 注入的含盐净化采出水与油层的泥土接触，泥土与颗粒不会膨胀， 不降低油层渗透性。
密度高，容易在井底形成较高的压力； 较高温度的净化采出水具有洗油功能； 防止地表污染。
净化采出水的要求
水中污染物
组分 化学符号 原子量或基团量 水样1， mg/L 水样2， mg/L
水是极强的溶剂，对大多数 无机物和许多有机物都有一 定的溶解度，因而在自然界
钠
钾 钙 镁 铁
Na+
K+ Ca2+ Mg2+ Fe2+
23.0
902.0 39.1 40.1 24.3 55.8 7.01 4.40
28543
化学组分稳定，不形成悬浮物； 严格控制机械杂质和含油；
有高洗油能力，提高采油率；
腐蚀性小； 尽量减少采出水处理费用。
三、污水性质
酸度 也称酸性，表示中和碱性物质的能力，它表明水溶液 中氢离子的过剩程度。 碱度 也称碱性，表示中和酸性物质的能力。 含盐度 也称总矿化度，为水溶液中溶解矿物盐类的总量， 以mg/L为单位。可用Cl－离子浓度或NaCl浓度表示含盐 度 pH值 pH值与酸度、碱度有一定的内在联系。 ）溶解固体总量(TDS) 把水中所有溶解阴、阳离子的总和
含油污水或原水：油水分离后污水。
洗井水：注水井反冲洗产生的污水。 每年从污水中回收原油40万吨。
油田污水的特点是：
（1）污水中含有一定数量的油。 （2）水温较高，在40℃~60℃之间。
（3）含有各种盐类，含盐度差别很大，少的可低于5000 mg/L， 多的可高于22×104mg/L。污水中还含有非溶性固体悬浮物，俗 称机械杂质或机杂。
混凝沉淀、化学氧化和还原、离子交换等；
物理化学治理法：加混凝剂的浮选法、离子交换法、反 渗透法和电渗析法；
生物治理法：利用微生物的生物化学作用；好氧治理法
和厌氧治理法。
七、处理流程
污水处理常采用三段常规处理流程。根据各油田原水和注 水目的层的特性，在三段常规处理流程基础上做出某些变 化以达到净化水水质要求。 三段常规流程
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中不存在“纯”水，实际上
都是水溶液。
锰
Mn2+
54.9
钡
Ba2+
137.4
锶
Sr2+
87.6
铝 氯化物 硫酸盐 碳酸盐 碳酸氢盐
Al3+ Cl― SO42― CO32― HCO3－
27.0 35.5 96.0 60.0 61.0 1172.0 502 610.0 4.83~9.61 75500 432
未处理的水从容器顶部和底部流入容器内。上
部进入的水经粗粒煤层到达精细石榴石层，下 部进入的水经粗粒石榴石层到达精细石榴石层。
处理后的水经多媒床中部的多孔管流出。
SFX单流过滤器
SFX单流过滤器能有效去除2 µ m以上
粒径的固体颗粒。 未处理的水从过滤器上部流入，经过
粗粒的煤层、精细加工的石榴石层，
混凝沉降重力处理流程
旋流分离处理流程
谢谢