海上油田采出含油污水处理工艺技术探讨

摘 要：随着全球范围水资源短缺的加剧以及环境保护要求的提高，油田生产过程产出的污水处理工艺开始受到广泛关注，先进的油田污水处理技术被不断的应用。海上油田采出污水具有成分复杂、处理困难的特点，其原油的含量和存在方式也有着显著差异。这样通过单一的方法显然无法保证最终的处理效果，所以一般将多种方法联合使用。

关键词：海上油田;采出污水;污水处理;地面工艺

在石油的生成、运移期间会有一定的天然伴生水，而为了有效的强化整体开采效率，很多油田在产量仍然较高的阶段，就开始大规模注水，通过将一定量高压水灌注到地层中来的方式，这样可以确保地层的压力在合理范围内，为出油提供一定的支持作用，从而有效的将原油从油井里开采出来，通过这种方式进行人工干预之后，采油速度和采收率都可以大幅度的提升，因而其屬于油田开采过程中一项重要的提高采油速度和采收率的技术。目前我国油田的注水开发多数进入中高含水期，特别是中低渗油藏的开发难度越来越大，要求的注入水水质质量也越来越高[1]。

石油行业注水开采过程中，为了满足开采率，需要不断的注水，随着开采时间的延长采出污水也会成倍的增加，而导致环境污染。如果将油田污水处理回注，则可以减少污染，且提高水资源利用率，这属于一类高效循环利用水的方式[2]。若回注率为100%，则开采过程中产生的污水和其他环节产生的污水全部回注，注水量就显著的降低，从而有效的减少了清水资源注入，也有利于提高经济效益，降低了开采成本，有多方面的意义[3]。

一、化学药剂在污水处理中的应用

1.1缓蚀剂

金属与周围介质接触而被导致表面被破坏的现象称为腐蚀。油田污水中包含了各种离子，同时各类细菌以及具有腐蚀性的气体也被包含在内，所以，其具备着很强的腐蚀性，很容易对污水管道和水处理设备造成腐蚀破坏。而这些设备在严重腐蚀

情况下，油田生产系统正常运行也会受到明显影响，严重情况下还会引发事故，导致环境污染。个别油田污水腐蚀速度每年可超过五毫米，这就导致相关管线和设备一年后就不得不更换或改造，这对油田正常开发会产生干扰，且使用和维护的成本也因此热大幅度的提高。因而为减轻腐蚀，各油田都开始对腐蚀及防腐问题进行了大量研究，一些先进的防腐技术和措施也被研发出来[9-11]。

于这种处理的缓蚀剂有很多种，其组分差异很明显，且对应的缓蚀效果差异也较大。油田污水处注水系统常用的缓蚀剂有：伯胺类、聚胺类、仲胺类、咪唑啉类、酰胺类、二胺类以及季铵盐类等等。对于部分高效的缓蚀剂来说，它们往往含有以氮为核心元素的各类有机化合物，酰胺及咪唑啉类等。如中原油田现用的缓蚀剂XHZ-1，为咪唑啉类和季铵盐的复配产品，要想确保缓蚀率在八成以上，则投加量最低需达到50mg/L。

1.2阻垢剂

在对油田进行注水时，结垢现象时有发生，对油田供水系统带来了诸多问题，注水系统的各部分结构都会受其影响，例如注水管线下部、弯头处，和井筒处等。根据经验可知，结垢后，井筒内将极有可能发生堵塞，通常情况下，相应地层也会受到破坏。

水垢的形成和相关盐类的饱和度以及结晶情况存在一定密切关系。影响结垢的主要因素是水的成分，而水垢的成分较为复杂，主要包括碳酸钙、硫酸钙，和粘土类物质等。一般情况下生产中的堵塞物主要包括水垢、有机质等。结垢问题在油田生产系统中时有发生，尤其是在部分污水输送管线、设备的管道处经常会好些一定的结垢，这样会导致管线的摩擦加大，且能耗增加。油田常用的防垢剂：

（1）无机磷酸盐。常见的此类除垢剂主要有磷酸三钠、焦磷酸四钠、三聚磷酸钠。 这类药剂的主要特性表现为材料来源广，生产容易，价格低。其缺点在于工作中容易水解产生正磷酸盐，且反应而产生一些磷酸钙。

（2）有机磷。此种类型的除垢剂的种类十分丰富，但最为常见的有羟基乙叉二磷酸钠（HEDP）以及氨基三甲叉磷酸。通常情况下，此类物质几乎不溶于水，但是在高温下，却可在水中发生水解。如果对其投放量过少，其可以和其他各类处理剂方便的搭配使用，其应用频率很高。

（3）聚合物。此类物质主要的有聚丙烯酸、聚马来酸酐等，后一种可以有效的阻止硫酸钙和硫酸钡沉淀。

（4）复配型复合物。也就是将几种单剂组合起来而形成的，这些单剂之间不发生反应，都可以高效发挥作用，可以较好的满足复杂的除垢要求。

1.3杀菌剂

硫酸盐还原菌（SRB）是一种常见的厌氧菌，其属于脱硫弧菌属中的一种致黑芽梭菌。其可以将硫酸盐还原。这种细菌附着表面生长的，因而水样检测出含有的菌量主要能够对细菌在相关溶液中的存活状况进行反映，而脱硫弧菌可能并不适宜在水中存活，但却能够在部分管线的表层大量繁殖，其有很高的环境适应能力，可以在高矿化度、 高温高压下生存，这种细的最宜生长温度为35℃，其在代谢过程中可以将相应硫酸盐还原成硫化物而对管道产生危害。此类细菌适宜在死水区生存，比如具有低流速的冲洗罐以及管线等，且可以在钢铁表面快速的繁殖，而促使了钢铁的腐蚀，且在严重情况下会导致管线穿孔。其分泌出的黑色粘稠残渣还可以导致地层孔道堵塞，对原有的生产过程中带来严重影响，在此类细菌的繁殖过程中，往往会伴随着腐生菌以及铁细菌的产生，该过程能够促进此类细菌的生长。

二、先进设备研制及应用

陈忠喜等研究者对横向流含油污水除油设备进行了研究，其发现其除油效果显著高于传统除油剂的。Rubach等在大量试验基础上研发出一种电絮凝技术，此外微波和超声波技术也开始应用到水处理领域。生物处理技术有着多方面的优点，其是未来此方面的重点发展技术，目前在基因工程技术的发展带动下，一些高效降解菌种已经被研发出来，这也是未来污水生物处理方面的的热点。

膜分离技术在其他行业已经得到广泛应用，但在油田污水处理方面才开始进入试验阶段，还有很多问题需要解决，主要如膜的成本和膜污染问题。因而如果优价廉的新材料膜被研发出来，则可以进入大规模应用阶段。膜生物反应器工艺目前在一些特殊废水处理领域已经得到应用，其是综合膜分离技术和生物技术而形成的，其在油田污水处理中的应用还很少，目前还没有发现相关报道。不过由于其具有多方面的优势，在技术成熟之后，可以在油田污水处理中得到广泛应用。

三、结语

随着新的技术的不断发展和创新，水处理工艺水平也在不断提高，生物处理技术、膜处理技术等技术解决了很多过去无法解决的问题。但是，很多新技术同时也伴随着高的水处理成本。今后还要不断进行探索和尝试，找到效果更好和更经济的水处理工艺和水处理药剂。

参考文献

[1] 文军红，吴磊，谷梅霞，等.连续式油田废水处理评价系统优化设计[J].当代化工，2018，47（12）：2676-2678+2682.

[2] 肖峰，曹智鹏，马文杰，等.含油污水高级氧化技术研究与应用进展[J].辽宁化工，2018，47（11）：1134-1137.

[3] 王子雨，王长权，张光明，等.HH油田C8储层污水回注水质标准研究[J].当代化工，2018，47（3）：445-449+457.

作者简介：李忠亮（1984-），男，河南省商丘市人，本科，中级工程师，2008年毕业于长江大学石油工程专业，长期从事海洋石油开发与开采工作。