油田水处理(在用)

第一节油田污水的来源

水是石油生成、运移和储集过程中的主要天然伴生物。

石油的开采经历了三次采油阶段：

一次采油:油藏勘探开发初期，原始地层能量将部分油气水液体驱

向井底，举升至地面，以自喷方式开采. 采出液含水率很低

二次采油有注水开发和注气开发等方式。高压水驱动原油。存在问题：经过一段时间注水后注入水将随原油采出，且随开发时间的延长，采出油含水率不断上升。

三次采油注聚合物等驱油。

油田含油污水来源

原油生产过程中的脱出水:原油脱水站、联合站各种原油储罐的罐底水、含盐原油洗盐后的水。

洗井水为提高注水量、有效保护井下管柱，需定期对注水井进行洗井作业。

为减少油区环境污染，将洗井水建网回收入污水处理站。钻井污水、井下作业污水、油区站场周边工业废水等全部回收处理净化，减少污染，满足环保要求。

原水:未经任何处理的油田污水。

初步净化水:经过自然除油或混凝沉降除油后的污水。

滤后水:经过过滤的污水。

净化水:凡是经过系统处理后的污水都叫净化水。

第二节污水处理利用的意义

1、含油污水不合理处理回注和排放的影响

油田地面设施不能正常运作造成地层堵塞而带来危害造成环境污染，影响油田安全生产

2、油田注水开发生产带来的问题

注入水的水源

油田注水开发初期，注水水源为浅层地下水或地表水（宝贵的清水），过量开采清水会引起局部地层水位下降，影响生态环境。

对环境的影响

随着原油含水量的不断上升，大量含油污水不合理排放会引起受纳水体的潜移性侵害，污染生态环境。

二、腐蚀防护与环境保护

油田含油污水特点：

矿化度高溶解有酸性气体腐蚀处理设施、注水系统溶解氧

三、合理利用污水资源

水源缺乏的办法之一：提高水的循环利用率油田污水经处理后代替地下水进行回注是循环利用水的一种方式。若污水处理回注率100％，即油层中采出的污水和地面处理、钻井、作业过程中排出的污水全部处理回注，则注水量只需要补充由于采油造成地层亏空的水量，因而节约大量清水资源和取水设施的建设费用，提高油田注水开发的总体技术经济效益。

第三节水质标准

一、油田开发对注水水质的要求

油田注水的服务对象：致密岩石组成的油层

要求：保证注水水质，达到“注得上，注得进，注得够” 。

对净化采出水的具体要求: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；腐蚀性小；尽量减少采出水处理费用。

油层条件对注水水质的要求：低渗透油田注水水质标准。

目前，陆上低渗透油藏为35％左右，且每年新探明的石油地质储量中低渗透油层所占的比重越来越大。

二、净化污水回注水质标准

1、注水水质基本要求注水水质确定：根据注入层物性指标进行优选。

具体要求：

对水处理设备、注水设备、输水管线腐蚀性小；

不携带超标悬浮物、有机淤泥、油；

与油层流体配伍性良好，即注入油层后不使粘土发生膨胀和移动。

2、注水水质标准

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，注水水质标准也不相同。下表为石油天然气行业标准《碎屑岩油藏注水水质推荐指标》SY／T5329－94水质主控指标。

3、注水水质辅助性指标

辅助性指标包括：

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0.5 mg/l。

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2.0 mg/l。

侵蚀性二氧化碳=0，稳定

侵蚀性二氧化碳含量>0，可溶解CaCO3垢，但对设施有腐蚀

<0，有碳酸盐沉淀析出

pH控制在7 0.5为宜。

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。

第四节油田水中的杂质

一、原水杂质分类

按油田污水处理的观点，原水中的细小杂质分为五大类。

1、悬浮固体颗粒直径围1～100m，此部分杂质主要包括：

泥沙：0.05～4 m的粘土、4～60 m的粉砂、大于60m的细砂；

各种腐蚀产物及垢：Fe2O3、CaO、MgO、FeS、CaSO4、CaCo3等；

细菌：硫酸盐还原菌（SRB）5～10 m，腐生菌（TGB）10～30 m；

有机物：胶质、沥青质和石蜡等重质油类。

2、胶体粒径为110－3～1 m，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、分散油与浮油原水中一般约有1000mg/l的原油，偶尔有2000～1000mg/l的峰值含油量，其中90％左右为10～100 m的分散油和大于100 m的浮油。

4、乳化油原水中有10％左右的（110－3～10m ）的乳化油。

5、溶解物质在污水中处于溶解状态的低分子及离子物质。

主要包括：

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，粒径在110－3m以下，如Ca2＋、Mg2＋、K＋、Na+、Fe2＋、Cl－、HCO3－、CO32－等，还包括环烷酸类等有机溶解物。

溶解的气如溶解氧、二氧化碳、硫化氢、烃类气体等，粒径一般为（3～5）10－4m

二、原水杂质分析

在水处理过程中，主要是从堵塞和腐蚀的角度来考察重要的水中的离子及其物理性质。还要计算总溶解固体量（TDS）：离子浓度总和测试余氯含量（杀菌剂）或水质处理化学药剂含量：监控其在系统中的效能。

总体上讲，油田污水是一种含有固体杂质、液体杂质、溶解气体以及溶解盐类等较复杂的多相体系。

1、阳离子

（1）钙油田盐水的主要成分，含量高达30000mg/L,能很快与碳酸根或硫酸根离子结合，沉淀生成附着的垢或悬浮固体，是造成地层堵塞的主要原因。（2）镁镁离子浓度比钙离子低得多。能形成碳酸镁（MgCO3）垢。纯的碳酸镁很难获得，溶解度是碳酸钙的50倍，在Ca-Mg碳酸盐垢的混合物中，只有极少量的MgCO3。

（3）钠油田水中的主要成分，通常不会引起什么问题。

（4）铁

地层水中天然铁含量很低。其存在标志着有金属腐蚀。

存在形式：溶液中以离子形式存在（高铁（Fe3＋）或低铁（Fe2＋））作为沉淀出来的铁化合物悬浮在水中

（5）钡与硫酸根离子结合生成及其难溶的BaSO4。

（6）锶与钡和钙一样，能与SO42-形成难溶的SrSO4。比BaSO4好溶一些，但发现的常常是BaSO4和SrSO4的混合垢。

2、阴离子

（1）氯根主要来源是NaCl，Cl-是个稳定成分，其浓度用作水中含盐量的度量。Cl-浓度高更容易引起腐蚀。

（2）CO32-和HCO3-能够生成不溶解的垢。CO32-浓度表示的碱度称为酚酞碱度，HCO3-浓度表示的碱度称为甲基橙碱度。

（3）SO42-与钙、钡或锶反应生成不溶解的垢，也是硫酸盐还原菌的“食物”。

3、其它性质

（1）pH值碳酸钙和铁的化合物的溶解度很大程度上取决于pH 值。大多数油田水的pH值在4～8之间

pH值越高，结垢趋势越大；若pH值较低，则结垢趋势减小，但其腐蚀性增大。

pH值的测定：可采用高压pH值电极进行在线测试。

（2）悬浮固体

a、含量

用膜过滤器过滤出的固体数量来衡量水中固体悬浮物含量。

常用滤膜孔径为0.45 的过滤器来测定。

b、颗粒大小的分布可用于过滤器性能的监测。

c、颗粒形状通过光学或扫描电镜测定，通常与颗粒大小分布结合使用。

d、悬浮固体的化学组分对化学组分的测定，可以确定其起因（腐蚀产物、垢的颗粒、地层砂等），对清除堵塞的设计很重要。

（3）浊度水“混浊”程度的一个度量，反映注水过程中地层堵塞的可能性。意味着水中含有不溶物质，如分散油或气泡。通常用测定浊度来监视过滤器的性能。

（4）总溶解固体量（TDS，总矿化度）

已知体积的水中所溶解物质的总量总矿化度高对抑制油层粘土膨胀有利，但易结垢，更

易引起腐蚀。对水中溶解氧含量敏感。

测定方法：通过水分析报告给出的阳离子、阴离子的浓度总数计算，或是通过将蒸发的水样进行干燥后称重残余物测定。

（5）温度水温度影响结垢趋势、pH值、气体在水中的溶解度。水温过低原水不易处理，水温增高，腐蚀加剧.水的相对密度也是温度的函数。

（6）相对密度

相对密度的大小是水中溶解的固体总量的直接标志。由于实际水中含有溶解的固体，因而相对密度＞1。