油田污水防垢除垢防腐技术研究
第一章 绪论
1.1 课题研究背景与意义
1.1.1 课题研究背景
油田污水处理的目的是去除水中的油、悬浮物以及其它有碍注水、易造成注水系统腐蚀、结垢的不利成分。各油田或区块的水质成分复杂、差异较大，处理后回注水的水质要求也不一样，因此处理工艺应有所选择。为了能合理地、经济地选择水处理工艺流程，应对各单项工艺或组合工艺的处理功能有所了解。我国油田污水处理回注的整体技术、工艺、管理水平低，不能及时引进、消化国际先进的技术与设备，没有借鉴国外先进的管理经验，这也是我国大部分油田污水处理回注站处理效率低、水质无法达标的主要原因之一。
早期的石油开发称为一次采油，主要是依靠油层自有的能量进行采油，其采收率较低。二十世纪以来，为提高石油的采收率，开始推广以补充油藏能量为主的注水、注气的二次采油技术。随着不断的开发，中国的大部分陆上油田已经进入了高含水期，采出液综合含水率高达80%以上，部分油田已超过90%，为达到稳产保产的目的，我国大庆、胜利、辽河等主力油田又发展了施予能量货主如去油剂开采油层残余油的三次采油技术。在以自喷方式开采的一次采油中，其采出液含水率很低。在二次采油过程中，我国绝大部分油田是采用注水开发方式，注入水随原油一同采出，使采出液含水率不断上升，加大油田污水处理压力。在三次采油过程中，我国多采用注聚合物驱油。
油田污水处理的目的是去除水中的油、悬浮物以及其它有碍注水、易造成注水系统腐蚀、结垢的不利成分。各油田或区块的水质成分复杂、差异较大，处理后回注水的水质要求也不一样，因此处理工艺应有所选择。为了能合理地、经济地选择水处理工艺流程，应对各单项工艺或组合工艺的处理功能有所了解。我国油田污水处理回注的整体技术、工艺、管理水平低，不能及时引进、消化国际先进的技术与设备，没有借鉴国外先进的管理经验，这也是我国大部分油田污水处理回注站处理效率低、水质无法达标的主要原因之一[1]。
油田污水水质复杂，含有许多有害成分。因此对油田注入水的水质应有一定要求，否则会带来一系列新问题。污水中大量成垢盐类随着温度、压力变化，以及因与不同水的混合，将出现结垢、堵塞现象。例如，某油田一口油井投产仅10天，2.5英寸集油管就因积垢而被堵死，先后更换6次管线，最后被迫关井[2]。
目前每年注水约6.2亿m3，每年产出水约3亿m3，这些水随原油产出，原油脱水后水中常带油，而且地层采出的水都不同程度地含Ca2+、Mg2+ 、Fe 2+、 Fe
3+
、SO42-、CO32-等离子，从保护环境的角度出发，不能随便排放，而要求100%
处理回注，这样做一方面可以利用污水资源减少注入新鲜水的量，另一方面可以减少对环境用水的污染[3]。
油田污水的不合理回注和排放，不仅使地面设备不能正常工作，而且会因地层堵塞而带来危害，同时也会造成环境污染。因此，针对油田水腐蚀、结垢和细菌造成的危害，采取有力的缓蚀、防垢和杀菌措施，不断提高和改进油田水处理技术已成为势在必行的重要课题[2]。其中结垢问题已同砂、蜡、水、稠问题一样，成为采油工艺和油气水处理工艺中不可忽视的研究课题。 1.1.2 课题研究意义
污水处理一是提高水的循环利用率，节约水资源。我国是水资源较严重匮乏的国家，人均水资源约为全世界人均量的1/4，随着人口数量的增加和经济的高速发展，用水量将逐年增加，水资源短缺的矛盾将会更加突出。在水资源缺乏的地区，将处理的城市污水直接川于工业，已成为拓展水供应能力的有效方法。因此，提高水资源的循环利用量，节约用水已势在必行、刻不容缓。
含油污水是石油的天然伴生物，目前我国各油田基本都采用注水开发方式，即注入的高压水驱动原油使其从油井中被开采出来。含油污水是油田开发过程中的“三废”之一，其量最大，随着油田开发的不断深入,油田采出水量逐步增大,特别是注水开发的晚期,采出水率高达80-90％.每生产1t原油约需要注8～9t水，因而水资源和石油生产的关系极大[1]。采出水中所含的油和脂及其它溶解化合物,如不进行处理,水质超标回注可导致污水与油层水相混产生沉淀、对注水设施腐蚀、携带大量悬浮物会堵塞注水井渗滤端面及渗流孔道等严重后果，极大的影响了油田的采收率[4]。排入水体则会造成污染,破坏生态平衡,并且造成大量的水资源浪费。
由于油田污水种类多，地层差异及钻井工艺不同等原因，各油田污水处理站不仅水质差异大，而且油田污水的水质变化大，这为油田污水的处理带来困难[5]。如何有效地控制和治理在开采和使用石油、天然气过程中造成的水污染，已成世界各国面临的重要课题。
我国陆上油田大部分已进入开发后期，综合含水达到80%以上，部分油田已超过90%。随着含水率的上升，采出液总液量不断增加，油田地面工程各系统已暴露出与高含水期生产不相适应的问题。针对油田开发后期地面系统现状及存在的问题，通过立项攻关，在配套工艺、高效设备研究方面取得了突破进展，不断改进、完善、配套这些工艺技术，对满足我国陆上油田后期开发的技术需要具有重要指导作用。
1.2 油田污水处理简介
1.2.1 油田污水来源
油田污水的来源主要包括以下几个方面。 （1）采出水
地层采出液经油水分离后的含油污水，即原油生产过程中的脱出水，包括原油脱水站、联合站内各种三相分离器分出水、电脱水器的脱出水、原油储罐的罐底水、含盐原油洗盐后的污水等。特点是成分复杂，水质较差：高含油、高有机物含量；含盐（具有一定的矿化度）；含微生物和细菌；含部分化学药剂（破乳剂、缓蚀剂等）；具有较高的温度、不含氧。
（2）洗井水及其污染物
为提高注水量、有效保护井下管柱，需定期对注水井进行洗井作业，另外，还有井下作业洗井。特点是洗井水主要含有石油类、表面活性剂及酸、碱等污染物。为减少油区环境污染，将洗井水建网回收入污水处理站。
（3）钻井污水
在钻井施工过程中产生的污水。有钻井泵冲洗水、振动筛冲洗水、钻台和钻具机械设备清洗水、废气钻井池清洗液、采油机排出的冷却水及井场生活污水组成。特点是含大量的石油类、钻井液添加剂、岩屑等，具有较高的粘度，污染性强。
（4）矿区雨水及其污染物
在油田矿区由于降雨形成地表径流，可将散落在井场及土壤中的部分落地原油带入地表水体。特点是矿区雨水所含有的污染物主要是石油类和泥沙冲积物。
这些污水需要全部回收处理净化，减少污染，满足环保要求。 1.2.2 油田污水特点
由于原油产地地质条件、原油性质、注水性质以及原油集输和初加工的整个工艺不尽相同，我国部分油田含油污水水质有较大差异。
表1-1 我国主要油田含油污水水质
含油污水中的油以浮油、分散油、乳化油、溶解油、油湿固体等五种形态存在。含油污水中的其他杂质还有悬浮固体、胶体、溶解物质等等。 1.2.3 注水水质基本要求及标准
由于各油田或区块油藏孔隙结构和喉道直径不同，相应的渗透率也不同，因此注水水质标准也不相同，目前我国主要油田都制定了本油田的注水水质标准，尽管各标准差异较大，但都要符合注水水质基本要求，即：
（1）水质稳定，与油层水相混不产生沉淀；
（2）水注入油层后不使粘土矿物产生水化膨胀或悬浊； （3）水中不得携带大量悬浮物； （4）对注水设备腐蚀性小；
（5）两种水源混合注水时应首先证实两种水的配伍性； （6）具有一定洗油能力；
（7）严格控制注入水的杂质含量及油含量。
注水水质辅助性指标有溶解氧、硫化氢、侵蚀性二氧化碳、PH值以及铁。
油田污水防垢除垢防腐技术研究综述
