一、行業(yè)概況
目前我國大部分油田己進入石油開采的中期和后期階段，采出液中含水量為70-80%，有的油田甚至高達90%，而且隨著開采時間的增加，含水量不斷的增加，因此在我國油田所產(chǎn)生的廢水量非常巨大。如果把如此大量的采出水直接外排，將造成非常嚴重的環(huán)境污染問題，同時又浪費了寶貴的水資源。如果把含油廢水處理后，重新回注地層，以補充地層的壓力，不僅可以避免環(huán)境污染，而且節(jié)約大量的水資源。對含油廢水進行處理并回注是油田實現(xiàn)可持續(xù)開發(fā)和提高油田經(jīng)濟效益節(jié)約成本的一個重要途徑。
油田采出水經(jīng)過處理回用于油田注水，較一般淡水有以下優(yōu)點：1、油田采出水含有表面活性物質(zhì)而且溫度較高，能提高洗油能力。驅(qū)油效率隨水的礦化度增加而提高，含表面活性劑的采出水，特別是礦化度接近底層中的采出水，其驅(qū)油效率值最大。2、水質(zhì)穩(wěn)定，與油層想混不產(chǎn)生沉淀。
二、油田采出水水質(zhì)
由于各油田原油的特性、地質(zhì)不一樣,油田采出水水質(zhì)各異,但又都有相同的特性。一般具有以下特點：含油量高、成分復雜、礦化度高、水溫較高、具有放射性。
(1)含各種有機物
油田采出水中含有多種原油有機成分和各種化學藥劑,化學需氧量高。例如:草橋油田采出水中化學需氧量為714mg/L,渤海油田采出水中化學需氧量大于500mg/L。
(2)高礦化度
油田采出水礦化度最低也在1000mg/L以上,高可達14×104mg/L,中原油田采出水總礦化度高達8×104～14×104mg/L,渤海油田采出水礦化度為11×104mg/L,Cl-達6996mg/L,高礦化度加速了腐蝕速度,同時也給廢水生化處理造成困難。
(3)含油量高
一般采出水中含油量均在1000mg/L左右,其中90%左右為分散油(10—100μm)和浮上油(大于100μm)，約有10%乳化油。
(4)水中含微生物
采出水中常見微生物有硫酸鹽還原菌、鐵細菌、腐生菌,均為絲狀菌,多數(shù)采出水中細菌含量為102～104個/mL,有的高達108個/mL,細菌大量繁殖不僅腐蝕管線,而且還造成地層嚴重堵塞。
(5)含有大量生成垢的離子
采出水中含有HCO3-、Ca2+、Mg2+、Ba2+、Cr2++等生成垢的離子。
(6)懸浮物含量高
水中懸浮物含量高,顆粒細小,容易造成地層堵塞。其中懸浮固體(顆粒直徑1—100μm)主要包括：泥砂、各種腐蝕產(chǎn)物及垢、硫酸鹽還原菌、腐生菌和重質(zhì)油類等；膠體(1×10-3—1．0μm)主要由泥砂、腐蝕結垢產(chǎn)物和細菌有機物構成。
三、采出水回注水質(zhì)要求
經(jīng)過處理后的采出水回注，對水質(zhì)基本要求如下：
1、水質(zhì)穩(wěn)定，與油層水相混不產(chǎn)生沉淀；
2、水注入油層后，不使粘土礦物產(chǎn)生水化膨脹或懸濁；
3、水中不得攜帶大量懸浮物，以防堵塞注水井滲濾端面及滲流孔道；
4、在運行條件下注水不應結垢；
5、注入水對水處理設備、注水設備和輸水管線腐蝕性要小；
6、不能造成注水井的吸收能力迅速下降，為了使注水井保持一定的吸收能力。
經(jīng)過處理后的水質(zhì)滿足回注水水質(zhì)標準（行業(yè)標準《碎屑巖油藏注水水質(zhì)推薦指標SY/T—5329—94》），具體參數(shù)如下表所示。
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油田采出水回注處理技術
四、采出水回注處理工藝
1、傳統(tǒng)過濾工藝流程
該流程以去除原水中懸浮物雜質(zhì)，使回注水不產(chǎn)生堵塞油層為目的，根據(jù)沉降分離選用設備不同分下列流程。
（1）混凝沉降-過濾流程
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混凝沉降-過濾流程
該工藝適合于懸浮固體含量高，含油量小的采出液，為基本的凈化處理流程，處理后的水質(zhì)達到油層滲透率大于0.6μm2碎屑巖油藏注水水質(zhì)指標。
（2）氣浮選-過濾流程
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氣浮選-過濾流程
該工藝適用于含油量高，懸浮物少的采出液。除油+氣浮+過濾的工藝流程，從采出水中分離出原油和懸浮物，使水質(zhì)得到凈化。利用天然氣密閉的方式，投加水質(zhì)穩(wěn)定劑來減緩腐蝕、結構，抑制細菌繁殖，使水質(zhì)得到凈化。
（3）旋流分離-過濾流程
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旋流分離-過濾流程
該工藝流程適用于采出水性質(zhì)復雜，礦化度達到20×104mg/L以上的，含油量高。從采出液分離出的初濾水，過濾器反沖洗排水進入旋流器進行再處理。工藝流程中所需的投加藥劑，由配液站配制，然后定期運至各加藥點，通過自動計量泵投加。
低滲透油田要求同步注水或早期注水，對注水水質(zhì)的要求也非常苛刻。在以上三種工藝流程中，過濾器有多層濾料（石英砂、無煙煤）過濾器和核桃殼過濾器等，此類處理工藝往往不能滿足低滲透油田回注水要求，需進一步精細過濾處理。
2、膜技術處理工藝
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膜技術處理工藝
膜分離技術就是利用膜的選擇透過性進行分離和提純的技術。膜由合成的高分子材料制成，具有形態(tài)較整齊的多孔結構，孔徑分布均勻。過濾時，所有大直徑的粒子全部攔截在濾膜表面上。膜法處理可根據(jù)廢水中油粒子的大小，合理地確定膜截留分子量，且處理過程中一般無相的變化，常溫下操作，有高效、節(jié)能、投資少、污染少的特點。近年來，越來越多的膜分離技術開始用于油田采出水的處理。常應用于采油廢水處理的膜，包括反滲（RO）、超濾（UF）、微濾（MF）、電滲析（ED）和納濾（NF）等。目前，在國內(nèi)外各大油田應用較多的是超濾膜技術。
UF膜孔徑一般在1nm-1μm之間，截留固體顆粒、膠體及相對分子質(zhì)量為1000一100000的大分子，RO膜幾乎完全可以將相對分子質(zhì)量為150以上的有機組分截留。UF+RO膜技術的組合處理高含鹽的采出水，可達到回注要求水質(zhì)。經(jīng)過該工藝處理的水中，懸浮物含量和油含量完全能達到SY／T5329—94《碎屑巖油藏注水水質(zhì)推薦指標及分析方法)A1級標準。其中懸浮物含量小于1mg/L，含油量小于4mg/L，粒徑中值小于1μm。
五、超濾技術在油田采出水處理中的應用案例
1、項目概況
項目名稱：大慶油田采出水回注處理
超濾產(chǎn)水量：150T/H
原水水質(zhì)：見下表
表1：原水水質(zhì)
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超濾系統(tǒng)
除油預處理+超濾+反滲透的處理工藝對油田采出水有良好的處理作用，處理后的水質(zhì)達到《碎屑巖油藏注水水質(zhì)推薦指標SY/T—5329—94》）中A1級標準。
六、膜技術優(yōu)勢
污水深度處理工藝中，抗污染能力強、性能優(yōu)越的超濾單元已逐步替代了復雜的傳統(tǒng)預處理工藝，不但完全可以去除污水中的細菌和懸浮物，對COD、BOD也有一定的去除效果，使后續(xù)反滲透單元的使用壽命和清洗周期得到了較大程度的延長。
膜分離技術用于采出水的處理具有明顯的優(yōu)點：
1.化學穩(wěn)定性好，可用強酸、強堿、強氧化劑還原劑等來清洗再生。
2.機械強度高，能在高溫高壓下使用和清洗。
3.出水水質(zhì)好，水質(zhì)穩(wěn)定，完全能滿足對低滲透油層注水水質(zhì)的要求。
4.設備使用壽命長、占地面積少、配套設施少。(谷騰水網(wǎng))
