探究油田废水来源、水质特点、注水及排放标准

一定含量，通常标志着金属的腐蚀。在水中的铁可能以高铁（Fe3＋） 或低铁（Fe2＋）的离子形式存在，也可能作为沉淀出来的铁化合物悬 浮在水中。沉淀出来的铁化合物会引起地层的堵塞。
钡：钡离子在原水中之所以重要，主要是由于它能与硫酸根离子 结合生成极其难溶的 BaSO4，即使少量硫酸钡的存在也能引起严重的 堵塞。与此类似，原水中的锶离子（Sr2＋）也会导致严重结垢和堵塞。
径较大，一般大于 100μm，占总含油量的 70％～80％以上；
（2）分散油：以油粒形状分散在污水中，不稳定，经静置一段
时间后往往变成浮油，这种油的粒径在 100μm～25μm；
（3）乳化油：在污水中呈乳浊状，细小的油珠外边包着一层水
化膜且具有一定量的负电荷，水中又含有一定量的表面活性剂，使乳
化物呈稳定状态，油粒径一般在 25μm～0.1μm，油粒之间难以合Βιβλιοθήκη Baidu，
此外还包括环烷酸类等有机溶解物；②溶解的气体。如溶解氧、二氧 化碳、硫化氢、烃类气体等，其粒径一般为 3×10-4μm～5×10-4μm。 3.油田污水注水及排放标准
从国内外油田生产情况来看，油田含油污水经处理后可用于以下 三个方面：
（1）回注：代替清水资源直接回注地层或配制聚合物后回注地 层。
（2）回用：处理后作为热采锅炉的给水。 （3）外排：处理后达到国家污水排放标准，直接排放。我国采 油污水的处理净化水 90%以上用于回注（包括稠油的热采锅炉给水）， 外排较少。 3.1 注水水质要求 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尽相同，目前我国主要油田都制订 了本油田的注水水质标准，尽管各标准差异较大，但都要符合注水水 质基本要求，即： （1）水质稳定，与油层水相混不产生沉淀； （2）水注入油层后不使粘土矿物产生水化膨胀或悬浊； （3）水中不得携带大量悬浮物，以防堵塞注水井渗滤端面及渗 流孔道； （4）对注水设施腐蚀性小； （5）当采用两种水源进行混合注水时，应首先进行室内试验，
3.2 排放水质要求 如采出水外排，则要求去除石油类、悬浮物、有机物及硫化物等。
国内油田外排水各项指标均严格遵循 GB8978-1996《污水综合排放标 准》中相关规定（该标准对某些行业已停用，但仍适用于石油行业）。 3.3 水质分析 3.3.1 回注水水质分析
根据净化水的不同去向，需要选择不同的分析项目。净化污水回 注时的分析项目主要有：
在处理过程中很容易沉降下来。此部分杂质主要包括 a. 泥砂：0.05μm～4μm 的粘土、4～60μm 的粉砂和大于 60μ
m 的细砂； b. 各种腐蚀产物及垢：Fe2O3、CaO，MgO，FeS，CaSO4，CaCO3 等；
③细菌：硫酸盐还原菌（SRB）5μm～10μm，腐生菌（TGB）10μm～ 30μm；
（1）阳离子 钙：油田原水的主要成分之一，含量高达 30000mg/L，能很快与 碳酸根或硫酸根离子结合，生成沉淀附着的垢或悬浮固体，是造成地 层堵塞的主要原因之一。 镁：通常镁离子浓度比钙离子低得多，但与碳酸根离子结合能形 成碳酸镁（MgCO3）垢，也会引起结垢和堵塞问题。 铁：地层水中天然铁含量很低，因此在水系统中铁的存在并达到
水质的主要控制指标已达到注水要求，可以不考虑辅助性指标； 如果达不到要求，为查其原因可进一步检测辅助性检测项目及指标。 注水水质辅助性检测项目包括溶解氧、硫化氢、侵蚀性二氧化碳、铁、 pH 值等。
辅助性检测项目的指标见表 3。主要指标如下：
（1）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 0.5mg/L。 （2）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 2.0mg/L。 （3）侵蚀性二氧化碳 侵蚀性 CO2 是指除了保持平衡的 CO2 以外多出来的那些 CO2，它们 会与岩石中的 CaCO3 反应从而侵蚀岩石，故称为侵蚀性 CO2。 侵蚀性二氧化碳含量分为三部分：①等于 0，稳定；②>0，可溶 解 CaCO3 垢，但对设施有腐蚀作用；③<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。 （4） pH 值 控制在 6.5-7.5 为宜。 （5）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，生成 FeS 沉淀，使水中 悬浮物增加。 表 3 推荐水质辅助性控制指标
（2）阴离子 氯离子：氯离子的主要来源是 NaCl 等盐类，因此有时其浓度被 用作水中含盐量的度量。随着水中含盐量的增加，水的腐蚀性也增加。 氯离子浓度高更容易引起腐蚀，尤其是点蚀。碳酸根和碳酸氢根：由 于这类离子能够生成不溶解的垢，因此在油田污水中也是很重要的阴 离子。在水的碱度测定中，以碳酸根离子浓度表示的碱度称为酚酞碱 度，而以碳酸氢根离子浓度表示的碱度称为甲基橙碱度。 硫酸根：由于硫酸根离子能与钙、钡或锶反应生成不溶解的垢， 因此其含量在原水中也是值得注意的一个问题。 （3）其它性质 ①pH 值；②悬浮固体；③浊度；④总溶解固体量（TDS，总矿化 度）；⑤温度；⑥相对密度；⑦溶解氧；⑧硫化物（H2S）；⑨细菌 数量。以上回注水水质分析方法可见《碎屑岩油藏注水水质推荐指标 及分析方法》（SY/T5329-2012）。 3.3.2 排放水水质分析 为了使净化水达到排放标准，净化水质要按《污水综合排放标准》
探究油田废水来源、水质特点、注水及排放标准
中国大部分陆上油田采出液综合含水率高达 80%以上，部分油田
已超过 90%，中国海洋石油的大部分油田也已相继进入二次开采（即
注水开采）阶段，二次开采阶段的到来一方面增大了对注水量的需求，
另一方面也大大增加了油田采出水的量，采出水量的增加对油田污水
处理提出了更高的要求；同时，随着油田开发的深入，各种新的驱油
污水需要全部回收处理净化，减少污染，满足环保要求。
2.油田污水特点
由于原油产地地质条件、原油性质、注水性质以及原油集输和初
加工的整个工艺不尽相同，我国部分油田含油污水水质有较大的差
异，但从总体上看，油田含油污水都具有以下共同特点，见表 1 所示。
表 1 含油污水特征及其危害
指标
特征
危害
含油量 含油量高，一般在 1000mg/L 以上回注堵塞地层，外排造成
长期保持稳定，难以分离； （4）溶解油：油以化学方式溶解于水中，油粒直径在 0.1μm 以
下，甚至可小到几纳米，极难分离，一般为 5～15mg/L； （5）油湿固体：油粘附在颗粒表面上。 含油污水中的其它杂质还有： （1）悬浮固体 其颗粒直径范围取 1μm～100μm，因为大于 100μm 的固体颗粒
污染
悬浮物含量高，颗粒细小，沉降
悬浮物
容易造成地层堵塞
缓慢
矿化度高，一般在 1000mg/L 以上，加速腐蚀，给废水生化处
矿化度
最高可达 14×104mg/L
理造成困难
结垢离 含有 Ca2+、Mg2+、HCO2+、Ba2+、Cr2+ 容易在管道、容器中结垢
子等
含有原油和采油过程中的各种化 有利于微生物繁殖，造成
c. 有机物：胶质沥青质类和石蜡等重质油类。 （2）胶体 粒径为 1×10-3μm～1μm，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）溶解物 在水中处于溶解状态的低分子及离子物质，主要包括：①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，其粒径都在 1×10-3μm 下，主要有 Ca2+，Mg2+，K+，Na+，Fe2+，Cl-，HCO3-，CO32-等，
有机物
学药剂，COD 高
腐蚀和堵塞
常见有铁细菌、腐生菌、硫酸盐
微生物
容易腐蚀管线，堵塞地层
还原菌等
溶解气 污水中溶解有 O2、H2S、CO2 等多 易导致管线结垢，加剧金
体 种气体
属设备的腐蚀
含油污水中的油以浮油、分散油、乳化油，溶解油、油湿固体等
五种形态存在：
（1）浮油：铺展在污水表面形成油膜或油层，这种油的油滴粒
（GB 8978-1996）有关规定执行。结合石油行业特点除严格检测第一 类指标外，还应对如下第二类指标进行分析：（1）pH 值；（2）色 度；（3）悬浮物；（4）BOD5；（5）COD；（6）石油类；（7）硫化 物；（8）氨氮；（9）氟化物；（10）磷酸盐；（11）苯胺类；（12） 硝基苯。
技术如聚合物驱、三元复合驱进一步推广后，采出水的处理难度加大，
处理成本上升；另外，对一些低渗透油田的利用开发，也提出了更高
的水质要求。因而，油田污水处理技术的研究在生产中有着重要的作
用。
1.油田污水来源
油田污水的来源主要包括以下几个方面：（1）采出水；（2）洗
井水及其污染物；（3）钻井污水；（4）矿区雨水及其污染物。这些
证实两种水的配伍性好，对油层无伤害才可注入； （6）具有一定的洗油能力，以确保注水时采收率不低于储量的
60%。主要是水中的表面活性剂含量不宜过多； （7）必须严格控制注入水中的机械杂质、油含量，以使注水井
保持一定的吸收能力。 我国推荐注水水质主要控制指标见表 2 所示。
表 2 碎屑岩油藏注水水质推荐指标（SY/T 5329-2012）