浅析油田采出水回注处理的现状及发展
赵学功 尚建宏 纪红
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赵学功 尚建宏 纪红,. 浅析油田采出水回注处理的现状及发展[J]. 水资源科学研究,2022.11. DOI:10.12721/ccn.2022.157101.
摘要:
采出水是指在采油的过程中,随着原油一同采出的地层水。由于地层的差异,采油的过程也各不相同,因此,采出水的成分也比较复杂,通常来说,不能直接进行排放或者回注。在我国,大部分的油田都经历了初期阶段,逐渐进入中期和后期阶段,因此,采出的油中含水量已经超过 70%,有的油田中的含水量已经达到了90%,含油污水量比较大,若在未经过处理的情况下直接排放,则会造成严重的水污染,甚至引发火灾,影响人民群众的生命财产安全。因此,要对采出水进行处理,并进行回注,从而可以有效的节约水资源。本文阐释了我国油田采出水的水质状况,并分析了采出水处理回注的现状,并对未来的发展进行了展望。
关键词: 油田采出水回注处理现状及发展
DOI:10.12721/ccn.2022.157101
基金资助:

前言

油田采出水处理在油田开发的不同时期,均担当着重要的角色,油田采出水处理总体上可划分为三个阶段。第一阶段:油田开发初期,低含水时的采出水处理阶段,主要满足高渗透油层的注水水质要求。第二阶段:油田由低含水逐步为中含水,井网加密时期的采出水深度处理阶段,主要对经处理后达到高渗透油层注水要求的采出水进行深度处理,以满足中、低渗透油层的注水水质要求。第三阶段:油田开发后期高含水及聚驱开采时期的采出水处理阶段。

1我国油田采出水的状况

采出水的污染主要是由于其中含有一些可溶性的盐类、硫化氢、重金属等,甚至有些油田的采出水中会带有一些天然的反射性的物质,除此之外,还含有一些化学类的添加剂。就采出水的性质来说,其深受产出地的地形条件、注水性质和加工工艺的影响,要具体问题具体分析。总体上而言,油田采出水具有以下特点:水质成分复杂;粘性大;出水温度高;富含微生物,可以造成地层堵塞、管线腐蚀;矿化度非常高,很容易造成管道腐蚀;含有较多的悬浮物,很容易造成地层堵塞;含有大量难以降解的有机物,需要大量的氧气;含有大量的油。

2我国油田采出水处理回注的现状

2.1油田注水标准

我国在六十年代建立了第一座含油污水处理回注站,发展到至今,各个油田污水处理站已经发展到了一定的规模。但是,随着石油的开采,原油的含水率也逐渐提高,注水量也增加。同时,注水的水质要求也越来越严格。因此,我国颁布了新的行业标准,在新的行业标准中,严格规定了悬浮物粒径、注水系统寿命等指标,比旧标准更加严格,这就对一些老处理站的改造提出了更高的要求。随着注水水质的要求逐渐提高,技术也要愈加复杂,因此,这就需要加大投资。所以,油田的管理者通常会根据本油田的实际情况,对注水技术标准进行适当的调整。

2.2采出水处理回注工艺

根据采出水处理后的用途划分,可以将采出水分为不同的处理工艺。而且,在各个油田中,采出水的物理和化学性质具有较大的差异,在注水时,岩层的性质也存在差异,因此,首先要满足注水的整体性要求,然后适当调整本区块的注水标准。所以,在确定注水处理工艺时,要优先考虑到技术的条件,在费用允许的情况下,采用恰当的工艺。

2.3采出水处理设备和技术

在我国油田回注处理中,包含了大量的设备,在众多的设备中,最常见的应用比较广泛的主要有自然沉降罐、粗粒化罐、重力沉降罐、过滤罐等,通过这些设备,辅之一定的工艺,可以除掉水中的油和悬浮物。油田采出水的原水在经过脱油程序的处理之后,通常来说,需要进行自然沉降罐的预处理,从而可以除掉水中的悬浮物以及分散油等,当出水之后,需要在进入二次沉降罐,在进入之前,要加入适量的絮凝剂,从而形成小的矾花。在进入二次沉降罐之后,可以将大部分的悬浮物以及乳化油等除去。在出水之后,如果采用直接过滤的方式,则会给过滤器带来极大的负担,而且,过滤器本身的性能也具有一定的限制,因此,出水的质量往往达不到标准的要求,所以在过滤之前,要加入水力旋流器,从而减小出水的含油量,提高过滤的水平。在整个工艺中,滤前水的处理是一个至关重要的环节,由于气浮水力旋流器的停留时间比较短,而且除油的效率比较高,因此,目前在水处理中大受欢迎。在八十年代,气浮引入到我国,而且在水处理中被普遍应用,随着现代科技的发展,高效的浮选剂得到了人们的认可,通过气浮法的处理,得到的油滴的粒径比较小,原油的比重比较大,其除油的效率比水力旋流器的除油效率要高,而且具有较强的适应性。而水力旋流器的占地面积较小,质量较轻,在处理的工程中,化学药剂的用量少,但是,它也有自身的弱势,当油水的密度小于等于0.05g/ml时,若仍然采用旋流器,则除油的效果并不明显,若在这种情况下采用气浮法,则可以提高除油的效率。

2.4采出水处理剂

为了除掉油田污水中的乳化油、胶体颗粒等,人们在水中加入了一些调节水质的调节剂,比如絮凝剂、缓释剂、杀菌剂等,也取得了良好的效果。比如,絮凝剂可以进行电中和的作用,从而使各种胶态粒子或者油滴等物质发生沉降,从而使水质得到净化。絮凝剂的种类比较多,而且针对性比较强,因此,其具体推广起来,效果不理想。在我国,市场上的药剂比较分散,效率比较低,因此,要推动药剂的研发,提高利用效率,促进处理效率的提高。

3油田采出水回注处理发展趋势

目前,我国越来越重视对污染的质量,而且油田污水经深度处理后排放或回注已愈来愈受到人们的重视,未来的发展可以概括如下:

3.1膜处理法

这种方法是通过膜的选择透过性作用来分离油田采出水中的含油例子与其它离子。当前对膜处理法的研究主要集中在中空纤维微滤膜、陶瓷膜等中,并且陶瓷膜已经被用于其它污水的处理中,对油田采出水的处理中膜处理法是最有效的。随着国家出水排放标准的提高,膜处理法将是油田采出水回注处理发展的主要方向之一。在油田采出水回注处理中,可以将膜处理技术与其它技术相结合形成新的处理方法,提高处理的效果,例如将该技术与聚结技术相结合,显著提高了破乳作用。

3.2电混凝法

电混凝法也叫电解絮凝法,具有去除率高、运行时间短、电能消耗大、易于操作、节约成本等特点。这种方法的主要流程为将铁、铝做为电极,在直流电作用下,将形成铁系、铝系的离子,包括Al3+、Fe2+等等,这些离子具有絮凝作用,经过聚合、水解等作用产生各种羟基络合物,进而使得水体中的悬浮物质、胶体物质发生絮凝现象,形成多种颗粒状的高分子氢氧化物与多核羟基络合物,将废水中的含油无污染物沉降出来,实现净化废水的目的。在这一过程中,电场中带电颗粒的运动也能够促进聚凝,进而达到净化废水的目的。在通过电解絮凝方法处理废水时,不仅可以有效处理悬浮、胶态的杂质,并且在两极氧化还原作用下,还可以将多种污染物除去。

3.3研发高效的处理药剂

随着研发力度的增加,近年来相继报道了很多类型的水处理药剂。高效处理药剂指的是为了提高稠油废、含油废水等乳化程度较高的有机高分子化合物、无机化合物而研发的新型、复配式的氧化剂。为了使油水分离,可以减小油田采出水的粘度,将油珠凝聚起来,最终实现除油的目的。高效的处理药剂已经成为当前油田采出水回注处理研发的热点。

4结语

根据国内油田的发展形势,油田中后期的采出水量越来越大,加上聚合物驱、三元复合驱油等技术的深入应用,采出水的成分会越来越复杂,处理难度越来越大。目前应重点解决以下几个问题:(1)低渗透油层的悬浮物超标;(2)外排出水的达标排放问题;(3)油泥的处理问题;(4)聚合物污水处理工艺问题。针对上述油田采出水面临的问题,因此必须研究、开发新的处理技术。主要包括膜处理技术和特种微生物处理技术。

随着人们环保意识的增强,国家“节水减排”政策的号召以及石油工业可持续发展的需要,油田采出水回用成为一种必然趋势,势必推动油田采出水技术的更进一步发展。各个油区的采出水处理技术的选择应根据各油区实际工矿及产出水性质特征,优选经济合理、技术可行的回用水处理方法及途径。油田采出水回注处理避免了污水外排污染环境,又实现了资源化利用,具有极大的经济、社会和环境效益。

[参考文献]

[1]王骏迪,屈撑囤,李珊,马娟,刘丝雨,王倩.油田采出水回注处理技术研究进展与展望[J].广东化工,2014,15:116-117.

[2]王冰,佟首辉.油田采出水处理技术的现状以及发展趋势[J].建筑与预算,2015,07:43-47.

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