采油过程中涉及到的各类废水处理方法

油田相关污水处理调研

目录

一、油田污水处理现状 (2)

1.1油田污水产生以及特性 (2)

1.2油田相关污水的大致去向 (2)

二、油田采出水 (3)

2.1采出水主要特点 (3)

2.2采出液废水处理工艺 (3)

2.2.1物理方法 (4)

2.2.2化学法 (5)

2.2.3生物处理法 (5)

2.3油田回注水处理 (5)

2.3.1常规油田回注处理工艺 (5)

2.3.2稠油回注水处理工艺 (5)

2.3.3聚合物驱采出水处理工艺 (6)

2.4采出水外排处理工艺 (6)

2.5采出水治理涉及到的设备 (7)

三、废弃钻井液特征以及处理工艺 (8)

3.1钻井液特征 (8)

3.2废钻井液处理技术研究 (8)

3.2.1电化学技术 (9)

3.2.2热蒸馏法 (9)

3.2.3溶剂萃取法 (9)

3.2.4废弃钻井液转化为水泥浆技术(MTC)技术 (9)

3.2.5超临界流体提取技术（SFE） (10)

3.2.6化学破乳法 (10)

3.2.7微生物处理技术 (11)

3.3工业化处理实验 (11)

四、压裂返排液的处理 (13)

4.1压裂返排液的特征 (13)

4.2压裂返排液的处理工艺 (13)

4.3应用实例 (13)

五、小结 (14)

5.1油田污水处理方法对比分析 (14)

5.2展望 (15)

一、油田污水处理现状

1.1油田污水产生以及特性

在油田生产过程中，广义上油田含油污水主要有几个来源：油田采出水、钻井相关废水、以及其他类型的废水。我国各油田基本都采用注水开发方式，即注入高压水保持油层压力，驱动原油从油井开采出来。经过一段时间注水后，注入水将伴随原油被开采出来，即采出水。稠油油田开发是从油井向地层注入高压水蒸汽，注入一段时间后水蒸气将稠油减粘，原油与水蒸汽冷凝水混合在一起从油井采出，这种水也称为采出水。随着油田原油含水率的不断上升，油田采出水成为油田含油污水的主要来源。因此，狭义的油田含油污水主要指油田采出水。钻井污水成分复杂，主要包括钻井液、洗井液压裂返排液等。其它类型污水主要包括含油污泥堆放场所产生的渗滤水、洗涤设备的产生的污水、油田地表径流雨水、生活污水以及事故性泄露和排放引起的污水等等。

1.2油田相关污水的大致去向

油田相关污水情况如下表:

本调研主要从油田采出水以及钻井相关废水展开技术调研。

二、油田采出水

2.1采出水主要特点

油田采出水是各油层的产出液经原油脱水工艺处理后的脱出水。它包括油层中原有的地层水及注入到油井的注入水。油田采出水成分复杂，而且不同油区采出水的成分也有很大差别。由于采出水在地下时与高温高压的油层接触，溶进了盐类、原油、悬浮物、有害气体、有机物等，采出原油经脱水工艺处理时，还要加入破乳剂和漂白剂。因而，油田采出水中一般含有一定量的原油，无机离子，硫化物，有机酚，氰，细菌，固体颗粒以及水站原油处理中所投加的破乳剂，絮凝剂和杀菌剂等化学药剂。既无法达到采出水回注地层的水质要求，也不能满足排放水质指标。聚合物的普遍采用使得油田采出水的处理难度大大加大，因为它使油珠的表面电荷结构更加复杂化，形成水一油一水相互结合的多重结构。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，各油田含油污水水质有较大的差异。特点有下面几点：

（1）污水废液热量高，温度高。大部分废液温度在20～70℃左右，多数为40℃左右，倘若直接外排会造成环境热污染。

（2）污油占比大。以分散油及悬浮油为主，高达80%，剩下的则含有一部分的乳化性油和溶解于其中得污油形式组成，通常情况下含油量为1000mg/L，更有甚者达到3000～

5000mg/L。

（3）矿化度高。多种夹杂在地层中的矿物质盐离子会在污水从油井内部被采出的过程中溶解在污水中，，如以离子形式存在的钾等大量金属阳离子，和以硫酸根为主的各类阴离子等，矿化度通常情况下不低于2000mg/L，但会有少量的会高达105mg/L。

（4）含有相应程度的悬浮物。分别是大量泥沙、各种盐类性的腐蚀产物、胶质、等种类众多的杂质。

（5）含有不同种类的有机物质存在。这主要是由于原油本身的组成成分中包含有各种不同类型的有机物以及在整个开采过程中使用的各种化学添加剂，造成的直接结果就是油田污水中化学需氧量COD 的含量(Chemical Oxygen Demand)会相应变高，从而为微生物的生长创造有利条件。

（6）细菌含量高。主要是因为油田现场所排污液自身温度很适宜与生长，在20～70℃左右，并且污水中含有各种有机物，在这种情况下给细菌的生长提供了适宜的生存条件，才会造成污水中有比如硫酸还原菌、铁细菌、腐生菌等的大量存在，有些污水中细菌含量甚至高达106个/mL，由于这些细菌的存在，会造成水体自身流动性的降低、并且会造成对所接触装置的腐蚀，还会引起输油管线的堵塞。

前面简单阐述了油田污水的来源，根据现阶段，油气田开采现状状，在我国大部分的石油企业中，开采工作基本已经到达了后期，随着石油的开采，含水量也在不断的增加，导致油田采出液逐渐增加。

2.2采出液废水处理工艺

国内采出水的处理工艺，油田采出水经过处理后主要用于回注。总体来说多数采用三段处理工艺即除油一混凝沉降(或气浮)一过滤，再辅以缓蚀、阻垢、杀菌处理后即可用于回注。

用于油田回注水时，此时对回注水水质有着严格的要求，一般执行企业标准SY/T5329-2012对污水中的含油量、悬浮固体、SRB等多项指标要进行严格的控制，防止其对地层产生伤害。但是目前采出水还无法完全回注到地层，外排量在增加。外排采出水的COD值偏高，特别是对于稠油污水、聚合物采出水、高含盐采出水、达标排放率就更低。工艺过程中研究的主要方法有物理方法、化学方法以及生物方法。

2.2.1物理方法

物理处理法的重点是去除废水中的矿物质和大部分固体悬浮物、油类等。物理处理法包括重力分离、过滤、离心分离、粗粒化和蒸发等方法。

（1）重力分离技术

依靠油水比重差进行重力分离是油田采出水治理的关键。从油水分离的试验结果看，沉淀时间越长，从水中分离浮油的效果越好。自然沉降除油罐、重力沉降罐平流式隔油池和斜板式隔油池作为采出水治理的基本手段，己被各油田广泛使用。

（2）离心分离

离心分离是使装有废水的容器高速旋转，形成离心力场，因颗粒和污水的质量不同，受到的离心力也不同。质量大的受到较大离心力作用被甩向外侧，质量小的废水则留在内侧，各自通过不同的出口排出，达到分离污染物的目的。液一液水力旋流器是用于油田采出水处理系统的新型设备，它具有体积小、重量轻、分离性能好、运行安全可靠等优点。目前在世界各地的油田。

（3）粗粒化法

粗粒化法，又称聚结，是分离含油废水中分散油的物理化学方法。在运行中，用填充粗粒化材料的床层改善含油废水的分离性能。采用粗粒化的方法具有设备简单、投资少、粗粒化材料使用周期较长、不需用电和外加添加剂等优点。目前常用的粗粒化材料除了石英砂、无烟煤、蛇纹石、陶粒等四种材料外，树脂也是近年新开发的一种粗粒化滤料。树脂经过表面活性剂处理之后，不仅具有亲油性，而且具有反复可用性。粗粒化设备能去除大于的20um 的油粒，同时该方法也可去除乳化油。

（4）过滤精细过滤技术

采出水经过沉降、水力旋流等前处理后，大部分悬浮物及油已被去除，但其中悬浮物指标仍不能满足回注标准，因此采出水必须进行过滤。近年来，随着纤维材料的应用和发展，以纤维材料为滤料发展起来的深床高精度纤维球过滤器，在食品、制药、酿造等工业领域应用较多。其滤料纤维细密，过滤时可以形成上大下小的理想滤料空隙分布，纳污能力大，去除悬浮物的效果高于石英砂、核桃壳滤料，而且反洗时不会出现滤料流失的现象。

（5）膜过滤法

膜过滤法是在近20多年迅速发展起来的分离技术。国内外己经大量开发了超滤膜技术处理油田采出水的工艺。与传统污水处理方法存在着一定的差异，使用这种技术的时候，通常情况下，不需要破乳过程，另一方面，分离时，能够将浓缩液焚烧掉，这个环节没有含油污泥形成，操作简单，并且分离效果好。但是这种技术中用到的膜污染严重，对其进行清洗比较困难，成本相对较高，因此需要预处理来减少含污量，从而减轻后续膜处理的设备负担。除了预处理与设计高性能的膜组件，还可把膜处理和其它技术（例如电化学法）组合，这样可以有效的提高处理效果，并可以在很大程度上减小成本。