海上油田采油污水回注處理技術(shù)

　　0 引言

　　現(xiàn)階段由于海上采油平臺(tái)壽命短，且采油風(fēng)險(xiǎn)高，因此必須采用注水的開發(fā)方式進(jìn)行石油開采。但是這樣就會(huì)造成很多采油污水，對(duì)海洋環(huán)境造成危害，因此需要對(duì)污水進(jìn)行處理回注。本文首先對(duì)海上油田注水技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和存在的問題進(jìn)行分析，然后再針對(duì)海上采油污水處理技術(shù)和工藝進(jìn)行分析和探討，不斷提高我國(guó)海上油田采油污水回注處理水平，維護(hù)我國(guó)的生態(tài)平衡。

　　1 海上油田采油污水注水處理技術(shù)現(xiàn)狀及存在的問題

　　海上采油是現(xiàn)階段最重要的，最具發(fā)展?jié)摿Φ牟捎头绞�。這種采油方式在很多國(guó)家都得到廣泛的應(yīng)用。海上采油具有開采效率高，石油資源利用率高的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)海上采油也具有很多的不足。因?yàn)槭窃诤Ｉ线M(jìn)行采油，一旦采油方法應(yīng)用不當(dāng)，就會(huì)對(duì)海洋環(huán)境造成危害，對(duì)海洋水資源造成危害。其中最重要的就是海上油田采油污水的問題，下面就讓我們對(duì)這些問題進(jìn)行仔細(xì)分析。

　　1.1 傳統(tǒng)注水處理技術(shù) 在我國(guó)傳統(tǒng)的污水回注處理技術(shù)主要是運(yùn)用去除污水中的懸浮物和去油的方式來進(jìn)行的。在國(guó)外經(jīng)常使用的海上污水處理器有氣體浮選裝置、水力旋流器、波紋板分離器等，我國(guó)海上油田污水處理技術(shù)主要運(yùn)用的是隔油、混凝汽浮和過濾技術(shù)為主。例如我國(guó)渤海油田進(jìn)行采油污水處理就包括斜板除油、氣浮以及通過核桃殼進(jìn)行過濾這三個(gè)步驟。除此之外，海上油田采油污水注水處理技術(shù)也采用離心分離的方法來進(jìn)行。海上油田傳統(tǒng)的直接注入海水的處理過程是以浮物和去氧來進(jìn)行展開的。在我國(guó)的青島油田中主要采用了海水粗過濾、壓力斜板沉淀以及細(xì)過濾和超重力脫氧、電解氯化殺菌等方式來對(duì)海上油田采油污水進(jìn)行回注處理。

圖 1 是海上污水處理的工藝流程圖。

圖 2 是污水凈化系統(tǒng)流程圖。

圖 2

　　1.1 海上油田注水過程中存在的問題 對(duì)海上油田注水過程中存在的問題進(jìn)行分析主要包含三個(gè)方面的內(nèi)容。首先是海上油田采油污水回注處理工藝中存在的問題。在對(duì)海上油田采油污水進(jìn)行處理的過程中，其中最重要，最

　　關(guān)鍵的環(huán)節(jié)就是出油系統(tǒng)。現(xiàn)階段的海上油田采油污水處理工藝可以把污水中大部分的懸浮油、乳化油以及分散油等物質(zhì)進(jìn)行去除，但是在出水中仍然含油一些少量的油類物質(zhì)，使得過濾污水的材料很快失去過濾效果，且大大降低了注水的能力，對(duì)油田生產(chǎn)造成了很大的影響和阻礙。另外在海上油田回注水的工藝中還存在另外的問題，在傳統(tǒng)的會(huì)注水處理過程中，傳統(tǒng)工藝中無論是絮凝工藝還是過濾工藝，對(duì)細(xì)菌的去除作用都很小，細(xì)菌除去效果不明顯。在這些細(xì)菌中，硫酸鹽還原菌會(huì)把硫酸鹽進(jìn)一步還原為硫化氫，而硫化氫會(huì)對(duì)注水管造成危害，使注水管的管線受腐出現(xiàn)問題，還會(huì)導(dǎo)致腐蝕物脫落，這種現(xiàn)象導(dǎo)致的結(jié)果就是使回注水中的懸浮固體含量增高，對(duì)主水管的流通造成阻礙。除此之外，大量細(xì)菌的集聚以及懸浮固體的集聚形成的粘液團(tuán)也造成了堵塞的問題。

　　例如我國(guó)某一海上油田在處理污水時(shí)把核桃殼過濾器作為最后的精濾器，最后導(dǎo)致過濾器中出水的油量和懸浮物的含量都比較高。懸浮物含量為 18mg/L，含油量為 27mg/L，而相關(guān)的海上石油注水水質(zhì)指標(biāo)為含油量≤15mg/L，懸浮物含量≤10mg/L，因此傳統(tǒng)的注水處理技術(shù)是達(dá)不到這樣的指標(biāo)要求的。

　　其次是海上油田采油污水回注的儲(chǔ)層損害問題。我國(guó)海上油田采油污水回注處理技術(shù)發(fā)展的比較晚，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有很大的距離。國(guó)外國(guó)家海上油田注水技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了很長(zhǎng)的時(shí)間，也得到很大的進(jìn)步，對(duì)于海上油田采油污水回注的儲(chǔ)層損害問題產(chǎn)生的原因、損害程度、損害影響以及處理技術(shù)等進(jìn)行深入的研究。通過大量的研究可以發(fā)現(xiàn)在注入水中攜帶有大量的物質(zhì)，例如懸浮固體、石油液滴以及細(xì)菌等物質(zhì)，在這些物質(zhì)共同的作用下會(huì)造成儲(chǔ)層堵塞的問題，大大的降低了儲(chǔ)層的滲透能力，使儲(chǔ)層不能正常流通，嚴(yán)重一影響了儲(chǔ)層的注水能力，尤其是細(xì)菌具有很大的繁殖功能，會(huì)進(jìn)一步降低儲(chǔ)層的滲透能力。我國(guó)的海上油田采油污水回注處理技術(shù)研究的比較晚，很多地方還都沒有進(jìn)行深入研究，尤其是在對(duì)海上油田采油污水造成儲(chǔ)層危害的研究中存在很多的不足。另一方面我國(guó)對(duì)這一方面的研究文獻(xiàn)報(bào)道的數(shù)量比較少，不能有效的改善這種情況。

　　最后是海上油田采油污水回注海水中存在的問題。在海上油田開采過程中，海水是海上油田采油污水回注的首要選擇，也是最合適的選擇，但是因?yàn)楹Ｋ�中的水分含鹽量高，尤其是硫酸鹽的濃度非常高，地下巖層中具有濃度特別高的鈣離子，這兩中元素相結(jié)合就會(huì)使硫酸鹽或者碳酸鹽發(fā)生沉淀，從而產(chǎn)生水垢，對(duì)水水地區(qū)周圍的儲(chǔ)層受到阻塞，影響注水能力，不利于油田的壓力平衡，對(duì)海上油田產(chǎn)量也造成很大的影響。當(dāng)形成水垢之后，就只能通過機(jī)械鉆等方式來對(duì)水垢進(jìn)行清除，這就需要將注水井進(jìn)行臨時(shí)關(guān)閉，不僅會(huì)影響注水進(jìn)度，同時(shí)水垢處理成本也比較高。

　　另一方面，在很多注入海水中的油田都會(huì)因?yàn)榱蛩猁}還原菌還原成為硫化氫導(dǎo)致儲(chǔ)層的屬性變?yōu)樗嵝�，�?duì)采油井以及地面的相關(guān)設(shè)施造成危害，使其腐蝕程度嚴(yán)重，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生大量的硫化物水垢，最后造成設(shè)備管線的嚴(yán)重堵塞。所以在將海水作為注入水的水源時(shí)，還需要開展一些與硫化物相關(guān)的一些修復(fù)工作，同時(shí)也需要建立一定的安全保護(hù)系統(tǒng)。除此之外，不正確的注水方式也會(huì)對(duì)海上油田采油污水回注處理工作造成影響，最后引起放射性性的污染，整個(gè)海洋環(huán)境造成嚴(yán)重的影響，因此再對(duì)采油出水進(jìn)行注水的過程中，需要根據(jù)海上油田的實(shí)際情況來選擇合適的注水方式，在注水的過程中需要嚴(yán)格按照相關(guān)的要求進(jìn)行操作，避免因操作不當(dāng)而導(dǎo)致注水過程出現(xiàn)問題，對(duì)后期的維護(hù)工作造成很大的影響。

　　我國(guó)由于海上油田開發(fā)的比較晚，在污水回注處理技術(shù)和工藝的研究中還存在很大的不足，更多的是關(guān)于對(duì)硫酸鹽垢問題的關(guān)注，至于其它的油田酸化以及硫化物垢等方面的研究還比較少，在以后的發(fā)展過程中需要加大對(duì)這方面的研究。例如在我國(guó)南海的某個(gè)油田中，在早期的時(shí)候，油田污水注入水源以硫酸根含量豐富的海水為主，但是海水中蘊(yùn)含的硫酸根離子與油田出水中的鋇、銘等離相結(jié)合，最后形成沉淀物，使該油田中的油井出現(xiàn)很多的結(jié)垢，不利于海上油田開采工作的順利開展。在對(duì)海上油田油井進(jìn)行維修的過程中，如果某個(gè)井下管柱中有大量的結(jié)垢，那么與這個(gè)井相對(duì)應(yīng)的位置的油管的內(nèi)部和外部也會(huì)有污垢，這是海上油田發(fā)展過程能中需要解決的重要問題。

　　0 海上油田采油污水回注處理技術(shù)和工藝

　　通過上文的分析我們可以了解到由于海上采油平臺(tái)具有壽命短、采油風(fēng)險(xiǎn)高等原因，因此在對(duì)海上油田進(jìn)行采油的過程中需要采用注水開發(fā)的方式對(duì)海上油田采油污水進(jìn)行回注處理，可以有效的促進(jìn)海上油田的可持續(xù)發(fā)展，減少海上油田開采對(duì)環(huán)境的污染。海上油田在開采的過程中產(chǎn)生的水含有很多的油物質(zhì)，并且礦化度以及固體懸浮物的含量都比較高，并且在這過程中還存在有很多的細(xì)菌，并且在采油的過程中和輸送的過程中加入的各種藥劑，極大的增加了污水的處理難度。在海上油田的開采過程中由于油田的出水量和注入水量不均衡，所以需要利用直接注入海水以及打水源井的方式來對(duì)水量進(jìn)行補(bǔ)充。但是運(yùn)用這兩種方法一方面打水源井實(shí)施成本較高，井水的礦化度程度比較低，與儲(chǔ)層水的鹽度相比，相差程度比較大，導(dǎo)致儲(chǔ)層粘土顆粒出現(xiàn)轉(zhuǎn)移，使?jié)B流孔出下堵塞的想象。因此我們需要對(duì)傳統(tǒng)的海上油田采油污水回注處理技術(shù)和工藝進(jìn)行了研究，并根據(jù)傳統(tǒng)工藝中存在的問題研發(fā)新的注水工藝。不斷促進(jìn)我國(guó)海上油田采油污水回注處理技術(shù)的提高。具體聯(lián)系污水寶或參見http://www.yiban123.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

　　0.1 海上采油過程膜法水處理新技術(shù) 海上油田開采采出水經(jīng)過傳統(tǒng)的絮凝工藝和沉淀工藝之后，含油量會(huì)有所降低，一般會(huì)降低到 10mg/L 以下，并且在剩下的油物質(zhì)中主要是以乳化油和溶解油這兩種形式為主的。因此傳統(tǒng)的方法把出水中的含有表面活性劑等的物質(zhì)都處理完了，所以再對(duì)剩下的乳化油和溶解油進(jìn)行處理的時(shí)候，傳統(tǒng)的處理方法就不太好處理。而膜分離技術(shù)在處理油田采出水中的應(yīng)用可以很好的解決這一問題，在這項(xiàng)技術(shù)中對(duì)超濾和微濾膜技術(shù)的運(yùn)用可以有效的去除采油污水中的乳化油類。在進(jìn)行這一工藝的時(shí)候，首先需要選擇合適的膜工藝以及膜組件，這樣就可以提高出水除油率，可以一次性除去水體中粒徑<100 lam 的油滴，而且在對(duì)油和乳化油分散的過程中具有很強(qiáng)的適應(yīng)性，除油率可以達(dá)到 90%，同時(shí)這種工藝還可以有效的去除出水中的細(xì)菌，不會(huì)造成二次污染，在實(shí)施的過程中不會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量變化的問題，而且這種工藝在使用過程中耗能少，流程短，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。

　　微濾膜在運(yùn)用的過程中大多使用的是陶瓷微濾膜。例如在對(duì)遼河油田的某個(gè)采油廠過濾后的采出水進(jìn)行注水處理的時(shí)候，采用的就是 0.8μm 的陶瓷膜，最后使水中存在的懸浮物固體含量由原來的 20~50mg/L 下降到 1mg/L以下，使懸浮物顆粒的直徑降低到 1μm 以下，使出水中的含油量降低到 3μm 以下，從而可以滿足特低滲透油田注水對(duì)出水水質(zhì)的要求。

　　隨著人們環(huán)境保護(hù)意識(shí)的不斷提高以及人們?cè)絹碓疥P(guān)注環(huán)境問題，最近幾年，在對(duì)海上油田采油污水回注處理過程中對(duì)超濾膜處理技術(shù)的研究越來越深，我國(guó)各大油田都開始對(duì)此技術(shù)展開研究，并對(duì)研究成果進(jìn)行運(yùn)用實(shí)驗(yàn)，

　　最后使污水處理后的出水水質(zhì)能夠完全符合《碎屑巖油藏注水水質(zhì)推薦指標(biāo)及分析方法》中最高標(biāo)準(zhǔn)的要求。除此之外，我國(guó)的一些大型油田已經(jīng)開展了對(duì)超濾處理油田采出水的中試研究，并且取得了一定的成績(jī)，使處理過的出水質(zhì)量達(dá)到了油田會(huì)注水中 SY /T 5329- 1994 的 A1 標(biāo)準(zhǔn)，有效的滿足低滲油田以及特低滲油田對(duì)注水質(zhì)量的要求。

　　我國(guó)大慶油田通過對(duì) 500m3/d 的超濾膜處理油田污水技術(shù)的運(yùn)用，最后對(duì)油、懸浮物以及細(xì)菌的去除率分別達(dá)到 100%、84.3%和 97.8%，顆粒粒徑的中值打到 0.7μm，

　　通過此技術(shù)凈化后的水質(zhì)已經(jīng)能夠達(dá)到特低滲透油田回注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

　　圖 3 是生化處理—超濾膜處理工藝流程。

　　2.2 納濾軟化海水和采出水的注水技術(shù) 在海上油田采油污水回注過程中使用最多的就是污水直接注入海水的方式，但是在這個(gè)過程中，會(huì)產(chǎn)生大量的污垢，從而導(dǎo)致出現(xiàn)一系列的問題，不僅會(huì)增加處理成本，同時(shí)也會(huì)大大增加藥劑的使用量，油井在使用的過程中也會(huì)出現(xiàn)很多的問題，使其被頻繁維修，產(chǎn)生這些現(xiàn)象的原因就是因?yàn)楹Ｋ�中含有大量濃度高的硫酸根離子和鈣鎂離子。如果將低硫酸鹽海水作為主要的會(huì)注水，那么不僅可以防治出現(xiàn)結(jié)垢問題，同時(shí)還大量減少了還原性硫細(xì)菌的營(yíng)養(yǎng)源頭，使硫酸鹽還原菌的活性大大降低，同時(shí)也有效降低了硫化氫的生成量以及發(fā)生油井酸化的可能性。另外還可以降低在注水過程中進(jìn)行防腐蝕的資金投入，提高注水工作的安全性，降低安全隱患，油井維修費(fèi)用也會(huì)得到大量的降低。

　　在國(guó)外的海上油田采油污水回注處理過程中，經(jīng)過人們的研究發(fā)現(xiàn)，安裝一套完整的海水脫硫酸鹽設(shè)備，并對(duì)此設(shè)備進(jìn)行運(yùn)行所使用的費(fèi)用比將采油出水直接注入到海水中的成本還要低，同時(shí)對(duì)此設(shè)備的運(yùn)用還可以防止出現(xiàn)與放射性元素一起沉淀的現(xiàn)象，減少對(duì)海洋環(huán)境的污染，降低海上油田采油污水回注處理的成本。由于這項(xiàng)工藝去除了對(duì)阻垢劑的使用，同時(shí)也就可以有效的避免出現(xiàn)與阻垢劑相關(guān)的一些儲(chǔ)層受損害的問題，另外也可以有效的防止因污水排放而帶來的環(huán)境污染問題，也可以大大減少對(duì)設(shè)備的使用。在使用脫除硫酸鹽的過程中最關(guān)鍵的技術(shù)是納濾膜分離技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)的特點(diǎn)是膜的表面具有一定量的負(fù)電荷，這些負(fù)電荷可以對(duì)海水中的那些硫酸根離子進(jìn)行選擇性的去除，最終可以得到含有低硫酸鹽的海水。這項(xiàng)技術(shù)在在淡化海水處理方法應(yīng)用的比較廣泛，國(guó)外的一些海上油田已經(jīng)開始應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)，這就說明海水淡化裝置結(jié)構(gòu)趨勢(shì)得到了大大的降低。

　　納濾軟化海水技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)階段海上油田采油注水的重要使用技術(shù)。在 1991 年的時(shí)候，英國(guó)的北海油田中就有對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的使用，開始將納濾軟化海水技術(shù)運(yùn)用到海上采油污水回注中，在深海采油過產(chǎn)能中，對(duì)除硫酸根技術(shù)的使用最為關(guān)鍵。在國(guó)外的 F irassol 油田中，在那些水深大約為 1500 米的儲(chǔ)層中含有大量的鋇和銘離子，該油田就采用了除硫酸根技術(shù)，有效的將海水中的硫酸根離子的濃度降低到 40mg/L，減少結(jié)垢問題的出現(xiàn)。

　　對(duì)于納濾軟化海水技術(shù)，我國(guó)對(duì)這方面的研究比較少，因此國(guó)家應(yīng)該加大對(duì)這方面的投入，組織一批專業(yè)的技術(shù)人員加大對(duì)這方面的研究，并對(duì)研究成果進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，保證其實(shí)驗(yàn)效果的有效性。只有這樣我國(guó)的海上油田采油污水回注處理技術(shù)才能大大的提高，從而減少污水排放對(duì)環(huán)境污染，減少對(duì)生態(tài)環(huán)境的危害。

表 2 是對(duì)各種膜類型以及孔徑大小和功能的分析。

　　3 總結(jié)

　　綜上所述，隨著油田行業(yè)的不斷發(fā)展，海上油田采油方式得到廣泛的應(yīng)用，但是在應(yīng)用的過程中也存在很多的問題�，F(xiàn)如今我國(guó)海上油田污水處理工作中尚且存在諸多問題，例如部分油田回注水沒有達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)海洋環(huán)境造成污染，影響海洋生態(tài)平衡，且油田開采過程中會(huì)消耗大量的水資源，導(dǎo)致回注水與采出水之間失去應(yīng)有的平衡，這些都是我們?cè)诤Ｉ嫌吞镩_采工作中需要注意的。在整個(gè)海上油田開展作業(yè)中，不同的油田資源開發(fā)方式會(huì)生成不同類型的工業(yè)廢水，因此對(duì)廢水的處理方法也會(huì)有所不同，如何有效的處理回注污水，降低回注污水對(duì)海洋環(huán)境的污染，成為新時(shí)期海上油田發(fā)展的重要命題。在新時(shí)期發(fā)展的背景下，為處理海上油田采油污水回注處理技術(shù)中所存在問題，需要不斷優(yōu)化水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，充分利用污水回注技術(shù)中的源頭處理技術(shù)，積極改善水資源的質(zhì)量，從綜合視角出發(fā)，分別利用物理技術(shù)、生物技術(shù)、化學(xué)技術(shù)對(duì)海上油田采油污水進(jìn)行處理，有效提升海上油田污水回注水的處理質(zhì)量。(來源：灘海開發(fā)公司)