油田采出水处理技术及相关化学品发展现状与展望

悬浮固体含 量mg· -1 L
悬浮物颗粒 直径中值， µ m
＜ 5.0
＜ 3.0
＜ 7.0
＜ 4.0
＜1.0
＜1.5
＜2.0
＜2.0
＜2.5
＜3.0
＜3.5
含油量 mg· -1 L
控 制 指 标 平均腐蚀率 mm/a 点腐蚀 SRB菌 个· -1 mL 铁细菌 个· -1 mL
＜5.0
＜6.0
＜8.0
a. 混凝除油－精细过滤
当采出水中油珠粒径较小时，可采用混凝除油加精细过 滤工艺，工艺流程如图1所示。目前大庆的龙连污水站、大 港马西污水站、华北岔北联、中原文东油田等均采用这种工 艺流程。
b. 水力旋流－精细过滤
当油水密度差较大时可采用水力旋流加精细过滤段工艺， 工艺流程如图2所示。该工艺已运用于大港南三站、塔中四 联合站、吉林新北采油厂联合站、新木采油厂联合站、彩南 污水站、新疆东河塘联合站等。
＜8.0
＜10.0
＜0.076
＜15.0
＜ 15.0
＜20.0
＜ 30.0
A1，B1，C1级：试片各面都无点腐蚀 A2，B2，C2级：试片有轻微点腐蚀 A2，B2，C2级：试片有明显点腐蚀 0 ＜ 10 n×102 n×102 ＜25 0 ＜10 n×103 n×103 ＜25 0 ＜10 n×104 n×104 ＜25
二、油田采出水处理技术的现状
1、油田目前注水处理工艺 目前，油田常用的水处理方法包括三个部分，及预处
理段+除油段+过滤段。
油水分离处理
（聚结除油器、旋流器、 气浮装置等 ）
污水 来水
预处理段
多级过滤处理
（核桃壳、纤维球、
（隔油、沉降、调节）
注水
精细过滤器）
因各种方法都有其局限性，在实际应用中通常是两三 种源自文库法联合使用，使出水水质达到回注标准。
世界各国广泛采用油田注水开发，我国90%的石油是靠注水开发的，注水开发已经成为油 田的稳产、增产重要方式。
注水化学品
提高注水水质、保证原油高产、稳产， 使环境质量保持基本稳定的关键。
关键 注水水质
二次采油阶段
基础 注水开发 重 要 方 式 前 提 条 件 油田持续 高效发展
提高采收率
2、注水化学品的应用
我国油田每年处理、回注水达10多亿立方，各种水处理剂年用量为6.4万吨 左右，约占全国水处理药剂用量的40%左右，其中净水剂（絮凝剂）和缓蚀剂占
油田使用总量的84%，药剂来源于全国100多个企业，其中80%以上为乡镇企业或 小型国营企业。大庆等6个油田水处理剂的应用现状基本反映了我国油田水处理 剂的使用现状。下面表1给出几个油田水处理剂的应用情况。
2、国内常用油田采出水处理工艺
2.1 常规油田回注水处理工艺
油田采出水回注处理技术与油田含油废水中所 含杂质的种类及性质、油层性质、原油性质等密 切相关。根据含油废水的粘稠性质可将油田采出
水处理技术大致分为常规油田采出水（即稀油废
水）回注处理工艺、稠油采出水回注处理工艺和 含聚合物采出水回注处理工艺。
腐生菌 个· -1 mL
4、回注水不合格对采油工艺的影响
造成油层渗透率降低； 吸水指数下降；
注水压力升高；
从而造成对地下油层的伤害；
5、回注水水质基本要求

水质稳定，与油层水相混不产生沉淀； 水注入油层后，不使粘土矿物产生水化膨胀或 悬浊； 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； 在运行条件下注水不应结垢。 注入水对水处理设备、注水设备和输水管线腐 蚀性要小。
据文献报道，中科院大连化物所承担的大港油田含聚废 水回注项目已成功验收。其工艺是压力组合沉降+ 二级过滤 ( 双滤料过滤和核桃壳过滤) + 光化学氧化+ 膜过滤，而大 庆油田开发的横向流除油器能够去除含聚废水中的油类， 具 有很高的推广价值。
三、注水化学品在油田中的应用现状
1、注水化学品在油田生产过程中的地位
有机絮凝剂
微生物絮凝剂
细菌、霉菌、放线菌、酵母菌、甘露聚糖、 高效、安全、无毒，无二次污染、 蛋白质，多肽、脂类及其复合物 用途广泛、脱色效果特好，投放 量相对少
5、油气田常用防腐剂应用概况
油田污水因其具有较高的矿化度、含有腐蚀性气体（H2S、CO2、O2）和细菌 （SRB、TGB）等特点，一般具有较高的腐蚀性，造成污水集输管线、水处理设备、 油水井及井下工具的腐蚀破坏。影响油田生产系统正常运行，造成环境污染 。
侧 面 图
截 面 图
注水供水管线腐蚀情况
延长油田双河和4#联合站 现场挂片腐蚀情况 试验时间：6个月
长庆油田某联合站室内 处理前后挂片腐蚀情况 实验时间：72h
油田污水处理系统一般防腐效果较好的缓蚀剂来作为防腐措施。
表6 常用缓蚀剂的分类
分 类 无机类
举 例 铬酸盐、亚硝酸盐、 钼酸盐、钨酸盐等 环胺、酰胺类、硫醇类、 含氮有机杂环化合物等 等
2、常用处理工艺选择原则 对原水应进行物理化学性质分析、油珠粒径分 布测试、小型试验及模拟试验； 污水处理工艺在满足注水水质标准的前提下应
力求简单、管理方便、运行可靠；
对所采用的工艺必须进行经济技术比较，合理
选定。
表2 油田污水除油方法主要处理方法比较
方法名称 重力分离法 适用范围 浮油及分散油 去除粒径/μm ＞60 主要优缺点 效果稳定，运行费用低，处理量大；占地面积大
2.3 三次聚合驱采出水处理工艺
当前聚合物驱采油技术已经大规模推广应用，但是随着 聚合物驱溶液的加入，导致油、水分离和含油废水处理的难 度加大。当前油田普遍采用的“二级沉淀”＋“二级过滤” 处理工艺已不能满足要求，出现了设备处理能力降低， 沉降 时间过长、出水水质不合格等现象。由于我国的含聚废水主 要用于回注， 因此处理该类废水的技术主要集中在除油和除 聚合物两方面。
类 别 无机 磷酸盐 有机 膦酸盐 聚合物类 天然 高分子 新型绿色 阻垢剂
c. 气浮浮选－精细过滤
当油水密度差较小时， 一般采用气浮浮选处理加精细过滤工艺， 工艺流程如图3。采用这种工艺流程的有辽河油田署一联、洼一联、曙 武联、欢三联、欢丝链、兴一联、锦一联、新疆油田红浅联合站、大庆 油田中七联、中十六联、南六联、温米污水站、大港南一污水站、冀东 油田柳一联合站等。
2.2 稠油回注水处理工艺 目前国内稠油采出水处理工艺最为先进的是辽河油田 锦州采油厂欢三联合站， 其工艺很有推广价值。工艺流程 如图4 所示。
含有原油及采油过程中的各种化学药剂， 有利于生物繁殖，造成腐 COD高 蚀和堵塞 常有铁细菌、腐生菌、硫酸盐还原菌等 容易腐蚀管线、堵塞地层
3、中石油低渗油田注水水质主要控制指标
注入层平均空气 渗透率/µ 2 m 标准分级 A1 ＜1.0 ＜0.1 A2 ＜2.0 A3 ＜3.0 B1 ＜3.0 0.1~0.6 B2 ＜4.0 B3 ＜5.0 C1 ＞0.6 C2 ＜6.0 C3
注水意义： 1、减少环境污染，提高油田经济效益的一个重要途径； 2、有利于驱油； 3、采油污水可以资源化再利用。
2、油田采出水的水质特征 由于采油方法、原油特性、地质等条件不同，油田采出水 的水质各异，但又有共性。
表1 油田采出水的特征 指 标 含油量 特 征 危 害
油含量高，一般在1000mg/L 以上
油田采出水回注处理技术及化学品的 发展现状与展望
提纲
前 言
油田采出水处理技术现状
注水化学品在油田中应用现状
采出水处理工艺及化学品应用存在的问题 油田采出水处理新技术和新工艺 油田采出水处理技术及化学品的发展趋势
陕西省工业水处理工程技术研究中心及相关化学品简介
一、前 言
1、油田污水处理后回注意义
随着我国油田开发规模越来越大，含油污水产出量越来越多每年污水处 理量约方为9亿、全年回注水达10多亿立方。 油田 大庆油田 辽河油田 胜利油田 年注水量（万m3） 4000—5000 3800 26000 油田 大港油田 中原油田 新疆油田 年注水量（万m3） 1800 3250 1500
粗粒化法
过滤法 吸附法 膜分离法 混凝沉淀法 生物法 电解法 超声波法
分散油及乳化油
分散油及乳化油 溶解油 乳化油及溶解油 乳化油 溶解油 乳化油 分散油及乳化油
＞10
＞10 ＜10 ＜60 ＞10 ＜10 ＞10 ＞10
设备小，操作简便；易堵，有表面活性剂时效果差
水质好，设备投资少，无浮渣；滤床要反复冲洗 水质好，设备占地少；投资高，吸附剂再生困难 出水水质好，设备简单；膜清洗困难，运行成本高 效果好；占地大，药剂用量大，污泥难处理 处理效果好，无二次污染，费用低；占地大 效率高, 耗电量大, 装置复杂, 有氮气产生, 易爆 分离效果好, 装置价格高, 难于大规模处理
聚合氯化铝（PAC）、聚合硫酸铁 絮凝能力强、矾花大、沉降快， （PFS）、硫酸亚铁（FeSO4· 2O）聚合 适用范围广\原料来源广泛、制备 7H 氯化铝铁（PAFC）、聚氯硫酸铁 工艺简单 （PFCS）、聚合氯化硫酸铁铝（PAFCS） 聚丙烯酰胺（PAM）、聚二甲基二烯丙基 氯化铵（PDM） 具有廉价、无毒、高效、可生物 降解、原料来源广
表4 常用防垢剂及类别及名称 名 称
磷酸三钠（Na3PO4）、焦磷酸四钠（Na4P2O7） 三聚磷酸钠（Na5P3O10）、六偏磷酸钠（Na6P6O18） 多元醇膦酸酯（PAPE）、羟基乙叉二膦酸（HEDP）、 乙二胺四甲叉膦酸（EDTMP）、 聚丙烯酸（PAA）、聚马来酸（HPMA）、 马来酸（酐）/苯乙烯磺酸二元共聚物、 马来酸（酐）/乙酸乙烯酯/丙烯酸三元共聚物 葡萄糖酸钠、淀粉、纤维 素、单宁、磺化木质素、腐植酸钠和壳聚糖等
其他用剂：除铁剂、除硫剂、pH调节剂、除氧剂等
4、油气田常用絮凝剂应用概况
对于不易沉降的悬浮物固体颗粒、少量的油，借助絮凝剂对采出水中胶体粒 子静电中和、吸附、架桥等作用使胶体粒子脱稳而发生絮凝沉降的化学方法是油 田缩短分离时间、提高分离效果的一个重要途径。
表5 油气田常用絮凝剂类别和名称
类 别 无机絮凝剂 名 称 特 点
大港
新疆 总计
—
286 7452
191
325 2751
59
— 1605
260
1240 41100
—
— 1605
—
126 315
—
— 2800
510
1980 57969
3、注水化学品概况
污水的净化处理药剂：絮凝剂、混凝剂、助凝剂、浮选剂等
注 水 化 学 品
防垢药剂：阻垢剂、阻垢缓蚀剂
缓蚀药剂：缓蚀剂、杀菌缓蚀剂 杀菌药剂 ：杀菌剂 滤料用剂：除油剂、滤料清洗剂、助滤剂、膜阻垢剂等 防膨用剂：粘土稳定剂
保护膜特征 致密、膜较薄（30～300A）、 与金属结合紧密 在非清洁表面吸附性差
有机类
6、油气田常用防垢剂应用概况
油田注水系统结垢是一个普遍存在的问题，结垢可发生在生产系统 的多个部位或环节。特别是污水输送管线、污水处理设备和注水设备、管 线结垢严重，会造成水流阻力增大、注水能耗增高，设备和管道局部腐蚀， 如果在注水地层和生产井内形成水垢，还会引起严重的地层伤害，可能导 致油水井过早报废。 目前最常用也是最有效的方法是采取化学的方法通过投加阻垢剂来控 制油田水的结垢。
回注堵塞地层，外排造成 污染
悬浮物 矿化度
结垢离 子 有机物 微生物
悬浮物含量高，颗粒小，沉降缓慢 矿化度高，一般在1000mg/L 以上，最 高可达200000mg/L
含有Ca2+、Mg2+、HCO3-、Ba2+、Cr2+ 等
容易造成地层堵塞 加速腐蚀，给废水生化处 理造成困难
容易在管道、容器中结垢
表4 大庆等6各油田水处理剂的使用情况
油田 大庆 胜利 中原 辽河 缓蚀剂 820 5277 1066 — 杀菌剂 690 980 378 187 防垢剂 600 758 214 315 絮凝剂 29800 5902 2718 1180 浮选剂 100 1343 82 80
单位：t
反相破乳剂 — — — 189 除氧剂 2800 — — — 小计 34810 14260 4458 1951
表3 目前几种高效过滤装置处理效果对比
技术名称 进水水质（mg/l） 悬浮物 粒径 总铁 UF膜 MF膜 陶瓷膜 弹性膨胀式精细 过滤器 5 50 10 10 10 10 0.3 0.2 0.2 0.5 出水水质(mg/l) 悬浮物 <0.5 0.32 <1.0 3 粒径 <0.1 0.82 <1 2 总铁 <0.05 <0.05 <0.05 <0.05 操作压力 MPa 0.1