油田产出水水质特征及处理技术进展

新疆油田公司实验检测研究院ResearchInstituteofExperimentanddetection油田产出水水质特征及处理技术进展2013年4月目录1概述2油田产出水水质特征2.1稀油产出水水质特征2.2稠油产出水水质特征2.3新疆油田产出水水质特征3油田污水处理技术概述4新疆油田污水处理技术应用及探索概述在石油的生成、运移和储积的过程中，石油的主要天然伴生物是水。在油藏勘探开发初期，通常情况下，原始地层能量可将部分油、气、水液体驱向井底，并举升至地面，以自喷方式开采，称之为一次采油。一次采油采出液含水率很低。但是，如果油藏圈闭良好，边水补充不足，原始地层能量递减很快，一次采油方式难以维持。为获得较高采收率，需向地层补充能量，实施二次采油，二次采油有注水开发和注气开发方式等。目前全国各油田绝大部分都采用注水开发方式，即注入高压水驱动原油使其从油井中开采出来。但经过一段时间注水后，注入水将随原油被带出，随着开发时间的延长，采出原油含水率不断上升。油田原油在外输或外运之前要求必须将水脱出，合格原油允许含水率为0.5%以下。脱出的水中主要污染物为原油，此污水又是在油田开发过程中产生的，因此称为油田含油污水。由此可见，污水主要来自原油脱水站，及联合站内各种原油储罐的罐底水、将含盐量较高的原油用其他清水洗盐后的污水。概述如果含油污水不合理处理回注和排放，不仅使油田地面设施不能正常运作，而且会因地层堵塞而带来危害，同时也会造成环境污染，影响油田安全生产。因此必须合理的处理利用含油污水。随着油田注水开发生产的进行带来了两大问题。一是注入水的水源问题，人们希望得到能提供供水量大而稳定的水源，油田注水开发初期注水水源是通过开采浅层地下水或地表水来解决，过量开采清水会引起局部地层水位下降，影响生态环境；二是原油含水量不断上升，含油污水量越来越大，污水的排放和处理是个大问题，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。在生产实践中，人们认识到油田污水回注是合理开发和利用水资源的正确途径。概述由于现代工业的迅速发展和城市人口的增加，生活用水和工业用水量急剧增加，因此不少国家颇感水源不足。解决水源缺乏的办法之一是提高水的循环利用率。石油行业注水开发油田，随着开采时间的延长采出污水量逐渐增加，将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。如果污水处理回注率为100%，即不管原油含水率多高，从油层中采出的污水和地面处理、钻井、作业过程排出的污水全部处理回注，那么注水量中只需要补充由于采油造成地层亏空的水量便可以了。这样，不仅可以节省大量清水资源和取水设施的建设费用，而且，使油田污水资源变废为宝，实现可持续发展，提高油田注水开发的总体技术经济效益。合理利用污水资源油田产出水水质特征油田污水是一种含有固体杂质、液体杂质、溶解气体和溶解盐类等较复杂的多相体系。从颗粒大小和外观来看可按下表进行分类。污水中杂质分类分散颗粒溶解物（低分子、离子）胶体颗粒悬浮物颗粒大小0.1毫微米1毫微米10毫微米100毫微米1微米10微米100微米1毫米外观透明光照下混浊混浊肉眼可见稀油产出水水质特征1.悬浮固体：其颗粒直径范围取1~100m，此部分杂质主要包括：泥沙、各种腐蚀产物及垢、细菌、有机物。2.胶体：粒径为110-3~1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.分散油及浮油：污水原水中一般有1000mg/l左右的原油，偶尔出现瞬时2000~5000mg/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。原水中的细小杂质，按油田污水处理的观点，可以分为五大类。4.乳化油：原水中有10%左右的110-3~10m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和溶解的气体。稀油产出水水质特征油田产出水水质特征油田采出水是指从地下采出来的含水原油经脱水、脱盐处理后而分离出来的水，也称为油田含油污水或产出水。油田采出水是一种含有石油类、固体悬浮颗粒、添加的化学药剂、可溶性盐类和一些有机物等的复杂多相体系。不同地区、不同地层的油藏中的油层水组成不同，且采油方式不同，故油田采出水的水质不同，但油田采出水一般具有以下几方面的共性：（1）含油量高。一般油田采出水的含油量在1000～2000mg/L之间，有些高达5000mg/L。这些油以浮油、乳化油和溶剂油的形式存在，采出水的含油量远大于回注水所要求的水质标准。原油是采出水中的主要污染成分，污水回注，原油容易使地层发生“乳状堵塞”，污水外排，污油会严重污染环境。稀油产出水水质特征油田产出水水质特征（2）富含有机难降解物质。油田采出水中含有多种水溶性的原油成分及驱采过程中添加的化学药剂。（3）高矿化度。采出水中含有多种盐类，矿化度一般都在4000mg/L以上，盐类的存在会给废水的处理带来一定困难，且含有重金属。（4）悬浮物含量高。采出水中悬浮颗粒含量高，颗粒粒径一般为1～100μm，主要包括粘土颗粒、石英砂和细菌聚集体等，回注地层时容易造成地层堵塞。（5）含有微生物。采出水中常见的微生物有硫酸盐还原菌（SRB）、腐生菌（TGB）、铁细菌（IB），这些都是丝状菌，含量较高（一般102-104个/mL，有的高达108个/mL），细菌大量繁殖会腐蚀管线，造成地层堵塞。（6）采出水含有大量可生成水垢的离子（Ca2+、Mg2+、Ba2+、Fe3+、HCO3-、Cl-、SO42-等），温度高(40～80℃)，易受酸碱污水的影响，pH值变化大。油田产出水水质特征稀油产出水水质特征ASP三元复合驱采出水，除了具有上述共性以外，又具有其特殊性。三元复合驱采出水不仅含有大量聚丙烯酰胺（PAM），还含有碱、表面活性剂、碱与原油组分反应生成的界面活性物质。这些界面活性物质在油水界面和固体颗粒表面上吸附，致使采出水乳化更严重、颗粒更稳定，油水分离更加困难。同时，PAM的存在增加了采出水的粘度，对处理带来了不利的影响。油田产出水水质特征稀油产出水水质特征指标特征危害含油量含油量高,一般在1000mg/L以上回注堵塞地层,外排造成污染悬浮物悬浮物含量高,颗粒细小,沉降缓慢容易造成地层堵塞矿化度矿化度高,一般在1000mg/L以上,最高可达14×104mg/L加速腐蚀,给废水生化处理造成困难结垢离子含有Ca2+、Mg2+、HCO3-、Ba2+、Cr2+等容易在管道、容器中结垢有机物含有原油和采油过程中的各种化学药剂,COD高有利于微生物繁殖,造成腐蚀和堵塞微生物常见有铁细菌、腐生菌、硫酸盐还原菌等容易腐蚀管线,堵塞地层油田产出水水质特征稀油产出水水质特征油田站名主要离子含量mg/LK++Na+Ca2+Mg2+Cl-SO42-HCO3-CO32-大庆喇二联中三污1184.01206.010.08.01.22.4833.1730.30.04.81549.91769.596.0102.8胜利坨四辛一滨二首站临盘首站孤一联38371195215285745517221811661539414244421714888175900218042345312223204400612050791402186048111141200017辽河兴一联高升联887.8188.68.044.14.914.6326.2212.80.00.01672.0317.38412.0中原明一联濮一联304284864796025021961924835378631741150959959900华北雁一联929.729.37.81178.711.3552.30长庆中区集油站2790.133675784849627512010江汉广华集油站75255545571168741123220油田产出水水质特征稀油产出水水质特征油田站名主要离子含量mg/L总矿化度mg/LPH值总铁mg/LCO2mg/LH2Smg/LTGB个/mLSRB个/mL大庆喇二联中三污3674.23824.68.858.500.150.100.00.013.04.025025250250胜利坨四辛一滨二首站临盘首站孤一联1076536036418972066149887.997.156.737.768.100.486.241.230.800.610.080.020.260.060.004104011.51042.51041.410401.51049.51043.1104辽河兴一联高升联2982.7289.38.608.720.070.00中原明一联濮一联812771320816.506.502.002.0057.474.53.102.023.51033.5102华北雁一联27097.50--长庆中区集油站833006.4--0.051.6104江汉广华集油站1951786.71.4297含油量一般为1000mg/L左右，相应的悬浮固体含量一般为80~250mg/L，少部分油田原水含油量高达3000~5000mg/L，相应悬浮固体含量高达1000~2000mg/L，这两项指标在同一污水站瞬时变化很大。油田产出水水质特征稀油产出水水质特征油田产出水水质特征较高的油藏伤害性：对于中低渗透性油藏，对外来流体中的固体物质含量及颗粒粒径分布非常敏感。如固体含量高，会形成“栓塞”，造成油层渗透率下降，注水压力升高，降低油井产量，提高原油生产成本，缩短作业周期。具有较强的腐蚀性：由于采油污水矿化度高，又含有腐蚀性物质如溶解O2、H2S、CO2和细菌（硫酸还原菌SRB、腐生菌TGB和铁细菌），因而具有较强的腐蚀性，有的甚至是强腐蚀介质。具有一定的结垢性：采油污水为高矿化度介质，污水中含有大量的Ca2+、Mg2+、HCO3-、SO42-等离子，压力、温度等发生变化时，会形成碳酸钙、硫酸钙等。稀油产出水水质特征油田产出水水质特征0.400.500.600.700.800.901.001.101.200.002.004.006.008.0010.0012.00PVK/K0地层水对文中15-14岩心渗透率的影响稀油产出水水质特征油田产出水水质特征中原油田污水腐蚀状况稀油产出水水质特征------2.1321马厂联0.02630.1953胡状联1.08771.6599文二联3.18800.8862文明联0.13080.1608濮三联1.92702.8519文一联试棒试片腐蚀速率（mm/a）地点油田产出水水质特征稀油产出水水质特征油田产出水水质特征稀油产出水水质特征稠油产出水水质特征稠油废水水质较复杂，是含有多种杂质且水质波动较大的工业废水。稠油废水与稀油废水及其他工业废水相比，具有如下特点：①稠油平均密度为900kg/m3以上，与水密度差小，原油颗粒可长期悬浮在水中；②粘滞性大，特别在水温低时更显著；③温度较高，在开发稠油过程中为降低原油粘度往往将温度提高到60～80℃；④胶质、沥青质含量高，具有天然乳化剂的性质，乳化较严重，废水易形成水包油型乳状液；⑤悬浮物含量高、有机物浓度高、矿化度高、不同区块水质变化较大。⑥油粒呈高负电性。油田产出水水质特征新疆油田产出水水质特征油田产出水水质特征取样点pH值悬浮物mg/LSRB个／mlTGB个／mlFeB个／ml溶解氧mg/L侵蚀性二氧化碳mg/L总铁mg/L二价铁mg/L含油mg/L硫化物mg/L平均腐蚀率mm/a水温℃81#站来水7.86113600007000002500000.05/2.02.014.9未检出0.038227二厂注输联合二站来水7.694560000250000250000未检出/3.03.018.680.100.018527百联站稀油重力沉降罐进口8.0086600025000600000.4/8876.51未检出0.07431风城稀油注输联合站调储罐进口8.0285250000250007000000.054.450.300.3026.983.50.0023832彩南集中处理站来水7.678925002500