油田采出水处理技术与发展趋势分析
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[摘 要]我国大部分油田采用注水方式采油，且目前大都已进入高含水期。尽管近些年来国内油田的水处理技术发展较快，但同国外相比差距仍很大，还不能完全适应国内油田发展的需要。随着我国对污染治理力度的加大，以及人们对油田采出水经处理后作为采油注水具有一系列优点的认识不断提高，油田采出水经深度处理后排放或回注已愈来愈受到人们的重视。
[关键词]油田；采出；水处理
中图分类号：X741 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）37-0337-01
1 油田采出水的产生和特点
在石油开采过程中，将各油层采出液经原油脱水工艺处理后的脱出水被称为油田采出水。油田采出水包括油层中原有的地层水及注入到油井的注入水。油田采出水主要来自原油脱水站，联合站内原油储罐的罐底水以及将含盐量较高的原油用其它清水洗盐后的污水。由于经历了原油驱替、收集和初加工等过程，所含的有机污染物主要是石油类有机物和为了改性而添加的有机添加剂。根据原油产地的地质条件、注水的性质以及原油集输和初加工的整个工艺不尽相同，油田采出水的性质也是千差万别。
一般来说油田采出水中含有原油、各种盐类、有机物、无机物及微生物等。含油约1000～2000mg/L，高的可达5000mg/L以上，存在形式根据油的颗粒大小而分为浮油、分散油、乳化油和溶解油。水中含盐约几千到几万甚至十几万mg/L，无机盐离子主要有Ca2+、Mg2+、K+、Na+、Fe2+、Cl-、HCO3-、CO32-等。含有的有机物，有脂肪烃、芳香烃、酚类、有机硫化物、脂肪酸、表面活性剂、聚合物等。无机物主要有溶解H2S、FeS颗粒、粘土颗粒、粉砂和细砂等。油田采出水中的微生物主要有硫酸盐还原菌、腐生菌和铁细菌等。总之，油田采出水是含有多种杂质的废水，一般具有以下特征：
（1）含油量高：一般在1000mg/L以上，除部分浮油外，主要是90μm以下的分散油和乳化油。
（2）水温高：一般废水温度在60℃以上。
（3）矿化度高：一般在20000～50000mg/L，甚至每升可达数十万毫克。从中国陆上及各油田来看，江汉、胜利、中原、大庆等油田采出水的矿化度都很高。
（4）pH值偏碱：一般在7.5～8.5之间。
（5）含有细菌：主要是腐生菌（TGB，10～30μm）和硫酸盐还原菌（SRB，5～10μm）。
（6）污染物浓度变化大：由于采油过程以及管理等方面的原因，油田采出水水质水量具有多变性。
2 油田采出水的主要处理方法
将采出水处理后回注地层，不但可以节省淡水资源、减少环境污染，而且由于采出水具有水温高、矿化度较高、与地层配伍性好等特点有利于驱油，所以将油田采出水处理后回注采油是各油田采出水的主要出路。目前国内用于回注的油田采出水处理一般以《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法》（SY/T5329-1994）作为指导，主要控制指标为油、悬浮物及悬浮物的粒径。处理工艺主要采用传统的“老三套”工艺对采油污水进行处理，即以“混凝――沉降――过滤”为基础，再辅以阻垢、缓蚀、杀菌或生化法处理、吸附法、膜分离等，从而使采油污水达到回注标准。
油田采出水中油的去除油田采出水中油的存在状态大体可分为4类：悬浮油和分散油的含量在90%以上，漂浮在污水表面或以微小油珠形态悬浮于水中，油珠粒径为10～15μm；乳化油约占5%～8%，以极小微粒油珠状态稳定地形成乳化液，油珠粒径为0.01～10μm；约有2%～5%的油在水中以溶解态存在。研究发现注水中的油滴和固体颗粒的共同作用是引起岩心渗透率下降的主要原因，主要堵塞地层孔隙和喉道，减小地层渗透率，采出水中乳化油对地层的损害形式是吸附和贾敏效应。
2.1 重力分离法。重力分离法是利用油和水的密度差及油和水的不相溶性，在静止或流动状态下实现油珠、悬浮物与水分离的方法。重力除油的主要设备有横向流除油器、波纹板聚结油水分离器、聚集型油水分离器、立式除油罐和斜板式隔油池等。新出现的密置波纹板除油器能除去最小粒径为40μm的油珠。波纹板聚结油水分离技术是将重力分离和聚结分离结合于一体的新型油水分离技术，具有能耗低、分离效率高、设备简单、结构紧凑等优点。
2.2 离心分离法。离心分离法是使装有采油污水的容器高速旋转，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，相对密度大的水受到较大的离心作用被甩到外侧，相对密度小的油珠则被留在内侧并聚结成大的油珠而上浮，达到分离的目的。常用的设备是水力旋流器，能去除粒径在10～15μm以上的油珠。
2.3 粗粒化法。粗粒化法是利用油一水两相相对聚结材料亲和力的不同来进行分离。含油废水通过装有粗粒化材料的装置，水中油分在润湿聚结、碰撞聚结、截留、附着等过程的作用下，油珠由小变大，从而得到去除。该技术主要用于处理分散油，只有聚结作用，没有破乳功能。其技术关键是粗粒化材料。粗粒化材料有亲油性材料、亲水性材料以及石英砂、煤粒等无机材料。该法具有体积小、运行方便、操作简单的优点，缺点是易堵塞。
2.4 絮凝法。絮凝法是向含油水中投加絮凝剂，通过絮凝剂的作用使水中的油滴变大，便于后续工艺分离。絮凝剂在除油过程中可通过絮凝沉降除菌，能去除油田污水中50%以上的SRB，此外絮凝剂还有利于杀菌剂对菌量的控制。常用的无机絮凝剂包括聚合氯化铝和聚合硫酸铁，油田含油废水处理用絮凝剂逐渐由无机向有机转化，单一型向复合型转化，以利于对“三采”采出水的处理。
2.5 悬浮污泥过滤技术。悬浮污泥过滤技术（SSF）的核心包括加药部分和污水净化器，它是一种物理化学方法。使用该技术在大庆油田杏十五-1污水站试验，发现处理后的污水油含量基本为0，COD去除率达94.8%，另外对悬浮物和SRB均有一定的处理效果。该法具有工艺简单、投资少、运行费用低、出水指标优良等优点。
3 处理中存在的问题及未来发展方向
随着油田长期的开采，地面工艺现在发生了很多的变化，各种添加剂的添加，如缓蚀剂、流动改性剂、降粘剂等，使得油田采出水的成分复杂多样，加大了处理的难度，很难达到标准。此外油田采油方式的变化和开发层位的变化，加大了油田采出水中固体悬浮物的含量，且颗粒变细，使之很难发生聚合去除掉。这些因素都在一定程度上制约了处理方式的有效进行。因此开发新的处理油田采出水的方法是当前的重要任务。当前，要加大力度进行科技创新，要以处理过程中遇到的瓶颈作为出发点，进行深层次的技术交流，必定能开发出高效、节能、环保、节水的处理技术。
参考文献
[1] 夏海英，李永明，郭继香.油田采出水悬浮液微观形态研究[J]应用化工，2010，39（3）：364-368.
[2] 王俊，韩颖，刘海同，等用于净化油田污水絮凝剂与缓蚀剂协同作用的研究[J]大庆石油学院学报，1994，18（2）：93-96.