海上油田采出含油污水處理工藝技術探討

摘 要：隨著全球范圍水資源短缺的加劇以及環(huán)境保護要求的提高，油田生產(chǎn)過程產(chǎn)出的污水處理工藝開始受到廣泛關注，先進的油田污水處理技術被不斷的應用。海上油田采出污水具有成分復雜、處理困難的特點，其原油的含量和存在方式也有著顯著差異。這樣通過單一的方法顯然無法保證最終的處理效果，所以一般將多種方法聯(lián)合使用。

關鍵詞：海上油田;采出污水;污水處理;地面工藝

在石油的生成、運移期間會有一定的天然伴生水，而為了有效的強化整體開采效率，很多油田在產(chǎn)量仍然較高的階段，就開始大規(guī)模注水，通過將一定量高壓水灌注到地層中來的方式，這樣可以確保地層的壓力在合理范圍內，為出油提供一定的支持作用，從而有效的將原油從油井里開采出來，通過這種方式進行人工干預之后，采油速度和采收率都可以大幅度的提升，因而其屬于油田開采過程中一項重要的提高采油速度和采收率的技術。目前我國油田的注水開發(fā)多數(shù)進入中高含水期，特別是中低滲油藏的開發(fā)難度越來越大，要求的注入水水質質量也越來越高[1]。

石油行業(yè)注水開采過程中，為了滿足開采率，需要不斷的注水，隨著開采時間的延長采出污水也會成倍的增加，而導致環(huán)境污染。如果將油田污水處理回注，則可以減少污染，且提高水資源利用率，這屬于一類高效循環(huán)利用水的方式[2]。若回注率為100%，則開采過程中產(chǎn)生的污水和其他環(huán)節(jié)產(chǎn)生的污水全部回注，注水量就顯著的降低，從而有效的減少了清水資源注入，也有利于提高經(jīng)濟效益，降低了開采成本，有多方面的意義[3]。

一、化學藥劑在污水處理中的應用

1.1緩蝕劑

金屬與周圍介質接觸而被導致表面被破壞的現(xiàn)象稱為腐蝕。油田污水中包含了各種離子，同時各類細菌以及具有腐蝕性的氣體也被包含在內，所以，其具備著很強的腐蝕性，很容易對污水管道和水處理設備造成腐蝕破壞。而這些設備在嚴重腐蝕

情況下，油田生產(chǎn)系統(tǒng)正常運行也會受到明顯影響，嚴重情況下還會引發(fā)事故，導致環(huán)境污染。個別油田污水腐蝕速度每年可超過五毫米，這就導致相關管線和設備一年后就不得不更換或改造，這對油田正常開發(fā)會產(chǎn)生干擾，且使用和維護的成本也因此熱大幅度的提高。因而為減輕腐蝕，各油田都開始對腐蝕及防腐問題進行了大量研究，一些先進的防腐技術和措施也被研發(fā)出來[9-11]。

于這種處理的緩蝕劑有很多種，其組分差異很明顯，且對應的緩蝕效果差異也較大。油田污水處注水系統(tǒng)常用的緩蝕劑有：伯胺類、聚胺類、仲胺類、咪唑啉類、酰胺類、二胺類以及季銨鹽類等等。對于部分高效的緩蝕劑來說，它們往往含有以氮為核心元素的各類有機化合物，酰胺及咪唑啉類等。如中原油田現(xiàn)用的緩蝕劑XHZ-1，為咪唑啉類和季銨鹽的復配產(chǎn)品，要想確保緩蝕率在八成以上，則投加量最低需達到50mg/L。

1.2阻垢劑

在對油田進行注水時，結垢現(xiàn)象時有發(fā)生，對油田供水系統(tǒng)帶來了諸多問題，注水系統(tǒng)的各部分結構都會受其影響，例如注水管線下部、彎頭處，和井筒處等。根據(jù)經(jīng)驗可知，結垢后，井筒內將極有可能發(fā)生堵塞，通常情況下，相應地層也會受到破壞。

水垢的形成和相關鹽類的飽和度以及結晶情況存在一定密切關系。影響結垢的主要因素是水的成分，而水垢的成分較為復雜，主要包括碳酸鈣、硫酸鈣，和粘土類物質等。一般情況下生產(chǎn)中的堵塞物主要包括水垢、有機質等。結垢問題在油田生產(chǎn)系統(tǒng)中時有發(fā)生，尤其是在部分污水輸送管線、設備的管道處經(jīng)常會好些一定的結垢，這樣會導致管線的摩擦加大，且能耗增加。油田常用的防垢劑：

（1）無機磷酸鹽。常見的此類除垢劑主要有磷酸三鈉、焦磷酸四鈉、三聚磷酸鈉。 這類藥劑的主要特性表現(xiàn)為材料來源廣，生產(chǎn)容易，價格低。其缺點在于工作中容易水解產(chǎn)生正磷酸鹽，且反應而產(chǎn)生一些磷酸鈣。

（2）有機磷。此種類型的除垢劑的種類十分豐富，但最為常見的有羥基乙叉二磷酸鈉（HEDP）以及氨基三甲叉磷酸。通常情況下，此類物質幾乎不溶于水，但是在高溫下，卻可在水中發(fā)生水解。如果對其投放量過少，其可以和其他各類處理劑方便的搭配使用，其應用頻率很高。

（3）聚合物。此類物質主要的有聚丙烯酸、聚馬來酸酐等，后一種可以有效的阻止硫酸鈣和硫酸鋇沉淀。

（4）復配型復合物。也就是將幾種單劑組合起來而形成的，這些單劑之間不發(fā)生反應，都可以高效發(fā)揮作用，可以較好的滿足復雜的除垢要求。

1.3殺菌劑

硫酸鹽還原菌（SRB）是一種常見的厭氧菌，其屬于脫硫弧菌屬中的一種致黑芽梭菌。其可以將硫酸鹽還原。這種細菌附著表面生長的，因而水樣檢測出含有的菌量主要能夠對細菌在相關溶液中的存活狀況進行反映，而脫硫弧菌可能并不適宜在水中存活，但卻能夠在部分管線的表層大量繁殖，其有很高的環(huán)境適應能力，可以在高礦化度、 高溫高壓下生存，這種細的最宜生長溫度為35℃，其在代謝過程中可以將相應硫酸鹽還原成硫化物而對管道產(chǎn)生危害。此類細菌適宜在死水區(qū)生存，比如具有低流速的沖洗罐以及管線等，且可以在鋼鐵表面快速的繁殖，而促使了鋼鐵的腐蝕，且在嚴重情況下會導致管線穿孔。其分泌出的黑色粘稠殘渣還可以導致地層孔道堵塞，對原有的生產(chǎn)過程中帶來嚴重影響，在此類細菌的繁殖過程中，往往會伴隨著腐生菌以及鐵細菌的產(chǎn)生，該過程能夠促進此類細菌的生長。

二、先進設備研制及應用

陳忠喜等研究者對橫向流含油污水除油設備進行了研究，其發(fā)現(xiàn)其除油效果顯著高于傳統(tǒng)除油劑的。Rubach等在大量試驗基礎上研發(fā)出一種電絮凝技術，此外微波和超聲波技術也開始應用到水處理領域。生物處理技術有著多方面的優(yōu)點，其是未來此方面的重點發(fā)展技術，目前在基因工程技術的發(fā)展帶動下，一些高效降解菌種已經(jīng)被研發(fā)出來，這也是未來污水生物處理方面的的熱點。

膜分離技術在其他行業(yè)已經(jīng)得到廣泛應用，但在油田污水處理方面才開始進入試驗階段，還有很多問題需要解決，主要如膜的成本和膜污染問題。因而如果優(yōu)價廉的新材料膜被研發(fā)出來，則可以進入大規(guī)模應用階段。膜生物反應器工藝目前在一些特殊廢水處理領域已經(jīng)得到應用，其是綜合膜分離技術和生物技術而形成的，其在油田污水處理中的應用還很少，目前還沒有發(fā)現(xiàn)相關報道。不過由于其具有多方面的優(yōu)勢，在技術成熟之后，可以在油田污水處理中得到廣泛應用。

三、結語

隨著新的技術的不斷發(fā)展和創(chuàng)新，水處理工藝水平也在不斷提高，生物處理技術、膜處理技術等技術解決了很多過去無法解決的問題。但是，很多新技術同時也伴隨著高的水處理成本。今后還要不斷進行探索和嘗試，找到效果更好和更經(jīng)濟的水處理工藝和水處理藥劑。

參考文獻

[1] 文軍紅，吳磊，谷梅霞，等.連續(xù)式油田廢水處理評價系統(tǒng)優(yōu)化設計[J].當代化工，2018，47（12）：2676-2678+2682.

[2] 肖峰，曹智鵬，馬文杰，等.含油污水高級氧化技術研究與應用進展[J].遼寧化工，2018，47（11）：1134-1137.

[3] 王子雨，王長權，張光明，等.HH油田C8儲層污水回注水質標準研究[J].當代化工，2018，47（3）：445-449+457.

作者簡介：李忠亮（1984-），男，河南省商丘市人，本科，中級工程師，2008年畢業(yè)于長江大學石油工程專業(yè)，長期從事海洋石油開發(fā)與開采工作。