在對油 13t污水處理調(diào)研 的基礎(chǔ) 上總結(jié)了低滲透油 13t回注水 的工藝 技術(shù) ，分析 了回注 水對低滲透油 田儲(chǔ) 層的危害因素 。探討了現(xiàn)有技術(shù)條件下如何 最大限度地滿足低滲透油 田回注要求 ，展 望了該技 術(shù)的發(fā)展方 向。

近幾年來 中國各油 田在采 出水 資源化利用方 面取得了很大的成就 ，通過引進(jìn) 和消化國外先進(jìn)技 術(shù) 以及 自主創(chuàng)新 ，形成 了比較成熟 的油 田采出水處 理后回注地層 、稠油采 出污水深度處理 回用鍋爐 、 采 出水處理達(dá)標(biāo)排放等成套工藝技術(shù)和裝備 ，取得 了很大的經(jīng)濟(jì)效益 、社會(huì)效 益和環(huán)境效益。但對于 低滲透油 田來說 ，目前國內(nèi)各油 田采油污水處理站 還很難穩(wěn)定地使處理后污水達(dá)到低滲 透油層 特別 是超低滲透油層回注水 的水質(zhì)要求 。由于我國低滲 透油藏儲(chǔ)量 占 6o%～70%，是今后相 當(dāng)一個(gè) 時(shí)期內(nèi) 增儲(chǔ)上產(chǎn)的主要基礎(chǔ)，而低滲透油藏開發(fā)技術(shù) 的主 要方式是注水 .因此對低滲透油層回注水處理的研 究顯得尤為重要。目前各油 田所執(zhí)行 的低滲透油 田 回注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)為 1995年 中國石油天然氣總公 司 頒布 的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《碎 屑巖油藏注水水 質(zhì)推薦指標(biāo) 》 (SY/T5329— 1994)，其 中規(guī)定滲透率 <0.10 m2為 低滲透油藏 ，回注水水質(zhì)要求滿足 A級指標(biāo) 。部分 A級指標(biāo)見表 1。

1 低滲透油藏 回注水的危害因素

1.1 固體 懸浮物

低 滲 透 油藏 的 主要 特 點(diǎn) 就是 地 層 滲 透率 低 (<0.10 m2)、流體通過能力差、有效孔隙率低 、孔道 彎曲且孔喉徑小 ，其本身就相當(dāng)于濾料(流體在巖芯 和濾料 中的流動(dòng)同樣地遵循達(dá)西定律 )，儲(chǔ)層對注入 水 的水質(zhì) .特別是 固體懸浮物 的含量 和粒徑 中值指 標(biāo)要求很高，因?yàn)閼腋∥?的存在會(huì)導(dǎo)致孔喉道堵塞。 巖芯試驗(yàn)顯示 ，由于喉道彎曲，懸浮物不能達(dá)到巖芯 深處 ，在注入 口巖芯的端面會(huì)形成一層薄的濾餅而 堵塞巖芯孔道使?jié)B透率降低 ，出 口端巖芯表面清潔 無異物。當(dāng)?shù)貙幼⑷氩缓细?的水時(shí) 。就會(huì)因堵塞而 使注水壓力增加 ，注水量減少 ，采油量 降低 ，注水壓 力的升高一方面對設(shè)備管線造成威脅 。另一方面造 成儲(chǔ)層微裂縫開啟 ，造成非主力層吸水量增加而主 力吸水層吸水量減少 ，產(chǎn)生儲(chǔ)層油水不恰當(dāng)流動(dòng)和 驅(qū)替現(xiàn)象 ，大大降低采收率 和采油量 。懸浮物 的其 他危 害還表現(xiàn)在使注水井井筒形成濾餅 ，堵塞射水 孔和出油孔 ，抬高井底等。注入水 中的懸浮物來 自 采 出水 中的泥砂和膠體物質(zhì) ，水處理過程 中產(chǎn)生的 絮體 、細(xì)菌及其產(chǎn)物以及 腐蝕結(jié)垢產(chǎn)物 等 ，因而 回 注水精細(xì)處理 的主要任務(wù)就是要盡 可能 的除去懸 浮物 以及控制或消除水處理及注水過程 中可能產(chǎn) 生危害性 固體懸浮物的因素。

1.2 細(xì) 菌 油 田采出水 中一般含有硫酸鹽還原菌 (SRB)、

腐生菌(TGB)和鐵細(xì)菌等 ，當(dāng)條件適宜時(shí)細(xì)菌會(huì)大 量滋生 。細(xì)菌 的滋生一方面使水發(fā)黑發(fā)臭 、懸浮物

增加 、水質(zhì) 變差 ，另一方面對設(shè)備管線造成生物腐 蝕。比如勝利油田的純梁首站由于硫酸鹽還原菌滋 生嚴(yán)重 ，在從處理站流 向注水站 的過程 中 ，水便逐 漸發(fā)黑變臭。

1.3 礦 化度

高含鹽量或高礦化度將造成管線設(shè) 備的化學(xué) 腐蝕和結(jié)垢 .同時(shí)化學(xué)腐蝕和生物腐蝕相互促進(jìn)將 使腐蝕的速度大大加快 ，如純梁首站最快 3個(gè)月就 可使管線洞穿 .現(xiàn)在其站 內(nèi)污水管線絕大部分采用

玻璃鋼材料 。

1.4 油 脂 類

較高的含油量一方面影響過濾效果 .另一方面

可能會(huì)黏 附積聚在注水井井壁使注水井 吸水能力 下降 .注水壓力增加。

2 油田回注水精細(xì)處理技術(shù)

2.1 過 濾技 術(shù) 低滲透油 田回注水精 細(xì)處理的首要任務(wù)是去 除水 中的固體懸浮物 以及可能產(chǎn)生固體懸浮物 的 因素。過濾技術(shù)是保證注入水 固體懸浮物含量和粒 徑達(dá)標(biāo) 的關(guān)鍵技術(shù) .因而一直是油田采出水深度處

理技術(shù) 的研究重點(diǎn) ，近年來該技術(shù)取得 了迅猛 的發(fā) 展 。

(1)濾層過濾。濾層過濾是常規(guī)過濾，它 以顆粒 或纖維濾料作為過濾介質(zhì) ，當(dāng)污水通過濾料 時(shí).固 體懸浮物被截留在濾料之間的孔隙之中。 目前油 田 使用最為廣泛的濾層過濾器有石英砂過濾器 、核桃 殼過濾器 、無煙煤石英砂雙層復(fù)合濾料 過濾器和多 介質(zhì)過濾器 ，其次為纖維球或改性纖維球過濾器。

此類過濾器通常采用壓力式過濾工藝 .技術(shù) 比較成 熟 ，其核心是濾料 ，濾料 的材質(zhì) 、粒徑 、濾層厚度、級 配都會(huì)影響過濾器的運(yùn)行。隨著過濾的進(jìn)行 .濾層 中截 留的固體懸浮物越來越多 ，使濾層滲透率下 降、進(jìn)出 口壓差增加 ，當(dāng)壓差達(dá)到一定 的數(shù)值時(shí)必 須對濾料進(jìn)行水和/或氣反 沖洗以恢復(fù)濾料的過濾 性能 ，反 沖洗可以定期或根據(jù)壓差進(jìn)行 ，一般的周期 為 18～24h。該類型過濾器 自動(dòng)化程度很高 ，采用 PLC控制器實(shí)現(xiàn)全程 自動(dòng)控制 ，出水水質(zhì)一般可達(dá) 到中高滲透油 田的注水要求(B或 C級標(biāo) 準(zhǔn))，少數(shù) 原水水質(zhì)較好 的可以達(dá)到 A級標(biāo)準(zhǔn) ，可做為精細(xì)過 濾的預(yù)處理手段 ，目前 國內(nèi)大多數(shù)油 田都采用濾層 過濾技術(shù)作為精細(xì)注水處理的重要手段之一。另外 ， 由遼寧華孚環(huán)境工程公司引進(jìn)開發(fā)的超細(xì)濾料過濾 器 ，采用進(jìn) 口超細(xì)均質(zhì)濾料 ，濾料粒徑達(dá)到 0.1 tntn， 密度 >4.8 g/cm3，該過濾器可以將水 中懸浮物處理 到 <2mg/L，粒徑 <1.0 m，達(dá)到低滲透油 田回注水 水質(zhì)要求 .目前該技術(shù)正在進(jìn)一步的研究之中。

(2)微孔過濾。微孔過濾又稱保安過濾，它 以壓 力為驅(qū)動(dòng) ，采用成型的濾材 ，濾材上分布有均勻的微

孔 ，孔徑在 2.5～250 m，可去除粒徑為 0.5～5 m 的顆粒 。濾材常采用燒結(jié)濾管 ，材料有 陶瓷、玻璃砂、 聚 乙烯等 ，濾元機(jī)械強(qiáng)度高。懸浮物被截 留在濾管 的表面和表層 ，當(dāng)過濾壓力升高后 ，用砂紙磨去表層 后可繼續(xù)使用直到濾管減薄到 2～3mln時(shí)更換。此 類過濾器一般用作超濾過濾的強(qiáng)化預(yù)處理。

(3)預(yù)膜過濾 。預(yù)膜過濾器 由帶有多孔 的管式 或板框式濾元構(gòu)成 .過濾之前硅藻土或粉煤灰等介 質(zhì)被均勻涂布于濾元上形成過濾介質(zhì) ，濾元既是過 濾主體又是涂膜 的載體 .涂膜的質(zhì)量直接影響過濾

器的運(yùn)行。預(yù)膜過濾器也是 以壓力為驅(qū)動(dòng) ，需要反 沖洗 ，反沖洗時(shí)涂膜被帶走 ，然后使用新的介質(zhì)進(jìn)行 涂膜、過濾 。預(yù)膜過濾器去除懸浮物的效率高，在勝 利油 田東辛營 11注水站使用的是石油大學(xué)開發(fā)的 粉煤灰預(yù)膜過濾器。

(4)微孔濾膜過濾。膜技術(shù)是新 的水處理技術(shù) ，

它的技術(shù)核心是濾膜 ，它以電位差 、壓力差或濃度差 為動(dòng)力進(jìn)行 固液分離。膜法分離可分為反滲透、超 濾 、納濾、微濾等 ，其中適合油 田污水精細(xì)處理 的為 微濾、超濾。微濾以微孔濾膜作為截 留懸浮物 的介 質(zhì) ，濾膜材質(zhì)有有機(jī)聚合物膜和無機(jī)膜兩種，微濾過 濾器以壓力為動(dòng)力 ，過濾過程屬于篩分分離。微孔 濾膜膜孔徑在 0.1～70 m，孔徑可控 ，膜厚度在 0.10～ 0.20inln，工作壓力 0.05～0.3 MPa，可截留粒徑>0.1 m 的微粒如細(xì)菌 。微孔濾膜具有濾速大、膜納污少、無 介質(zhì)脫落等優(yōu)點(diǎn) ，應(yīng)用面很廣.可用于超低滲透油 田 回注水精細(xì)處理。超濾介 于納濾和微濾之間 .也屬 于壓力型膜 ，膜孔徑在 0.05～1 m，可去除約 100% 的濁度和>90%的細(xì)菌 ，其分離過程包括吸附、阻塞 和篩分 。一般認(rèn)為屬于篩分過程 ，目前最常用 的膜 為氧化鋁膜 。微濾和超濾在實(shí)驗(yàn)性工程如勝利油田 營 11—8的中空纖維超濾裝置、濱南 18注的聚四氟 乙烯折疊膜等中得到了應(yīng)用。另外在勝利油 田有 12 個(gè)站應(yīng)用 中空纖維超濾裝置處理黃河水和地下水 ， 處理量 400～900 m3/h，運(yùn)行 效果 良好 ，取得 了很大 的經(jīng)濟(jì)效益 。但 由于膜表面清潔 比較 困難 ，處理含 油污水特別是含油量較高 的污水 時(shí)油會(huì) 黏附在膜 表面不易清除 ，膜技術(shù)在油 田中應(yīng)用還處于試驗(yàn)應(yīng) 用階段 ，有待于進(jìn)一步的研究 。

2.2 精 細(xì)過 濾前 的預(yù) 處理技 術(shù)

過濾器對進(jìn)水水質(zhì)有較高的要求 ，實(shí)踐證明 ， 如果預(yù)處理達(dá)不到要求 ，過濾器將很難發(fā)揮其應(yīng)有

的作用。調(diào)研結(jié)果顯示勝利油 田有不少的污水處理 站 由于前部除油 、除懸浮物效果不好 ，直接導(dǎo)致 了 過濾器的停運(yùn)。如遼河油 田污水處理站預(yù)處理效果 顯著 ，過濾器運(yùn)行效果 明顯 ，但 由于預(yù)處 理沒有采 取殺菌措施 。近一段 時(shí)間開始 出現(xiàn)生物膜影 響過濾 器運(yùn)行效果的現(xiàn)象。精細(xì)過濾器更是如此 ，精細(xì)過 濾前的預(yù)處理技術(shù)是精細(xì)過濾器能否充分 發(fā)揮 其 作用的關(guān)鍵。

(1)除油 和懸浮物技術(shù) 。各油 田廣泛采用的成 熟的除油和懸浮物 的技術(shù)有各種除油罐、沉 降罐、 氣浮機(jī)和常規(guī)過濾器等。對于稀油污水 ，沉降 、除油 罐即可達(dá)到較 好的效果 ，對于稠油污水 ，則需在沉 降、除油罐之后采用高效氣浮技術(shù) 。隨著油 田二次 采油和三次采油的進(jìn)行 ，采 出水水質(zhì)越來越差 ，除 油和懸浮物的技術(shù)面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn) 。

(2)水質(zhì)改性技術(shù) 。針對油田污水硬度、礦化度 高 ，易產(chǎn)生腐蝕結(jié)垢等的 問題 ，提 出了水質(zhì)改性 技 術(shù) ，即向除油后注水 中加入石灰乳 、復(fù)合堿 、絮凝劑 和水質(zhì)穩(wěn)定劑等來降低水 的硬度 ，穩(wěn)定水質(zhì) .達(dá)到 緩蝕 阻垢的 目的。水質(zhì)改性技術(shù)在 中原油 田、新疆 油 田、勝利油 田等 1O多座處理廠應(yīng)用 .實(shí) 際運(yùn)行結(jié) 果良好。

(3)殺菌抑菌技術(shù)。殺菌 、抑菌的主要手段是加 殺菌劑或紫外輻射殺菌。殺菌劑分有機(jī)殺菌劑和無 機(jī)殺菌劑 ，無機(jī)殺菌劑一般 為氯及其 化合物 .是利 用氯的強(qiáng)氧化作用來殺滅細(xì)菌 ，如勝利純梁首站采 用 電解氯化物水溶液殺菌裝置 ，就是利用電解新生 成的氯、次氯酸等活性物質(zhì)的強(qiáng)氧化性殺滅細(xì)菌 。 有機(jī)殺菌劑一般有季銨鹽類 、有機(jī)硫化物 、異噻唑 啉酮 以及氯 酚等化合物 。由于長期使 用一種殺菌 劑 .細(xì)菌可能對其產(chǎn)生一定的抗藥性 ，因此需要不斷 開發(fā)新型、高效的殺菌配方。有機(jī)化合物可 以較容 易地引入有特定功能的基 團(tuán)，合成多功能的有機(jī)藥 劑 。在殺菌 的同時(shí)起到緩蝕 阻垢 的作用。紫外線殺 菌是主要 的物理殺菌手段 ，在 253.7～826 nm范圍有 很強(qiáng)的殺菌作用 ，紫外線殺菌簡單易行 ，但對水質(zhì)有 要求 。如濁度 以及一切可對該波段紫外線產(chǎn)生較強(qiáng) 吸收的物質(zhì)的存在都將使紫外線殺菌效果大大降低。

(4)防腐阻垢技術(shù) 。除了上述水質(zhì)改性技術(shù)和 殺菌抑菌技術(shù)緩解腐蝕結(jié)垢以外 ，還可采用 陰極保 護(hù)、天然氣密等技術(shù) 。天然氣密封技術(shù)在勝利油 田應(yīng)用最為廣泛 ，勝利油 田絕大多數(shù)油 田采 出水處 理站采用密閉的處理工藝以杜絕氧氣進(jìn)入流程引起 化學(xué)腐蝕 。

3 油 田回注 水精 細(xì)處 理流 程

目前大部分低滲透油 田回注水處理流程一般是 在常規(guī)處理的二級或三級處理之后加上精細(xì)過濾工 藝 ，各低滲透油 田回注水的處理流程主要有 以下幾 種 ：

流程 1—— 采油污水_+沉降除油罐_+氣浮機(jī)/ 池 _+常規(guī)過濾器_+精細(xì)過濾器 注水站 ;

流程 2—— 采油污水 _+沉降除油罐 _+常規(guī)過 濾器_+精細(xì)過濾器_+注水站 ;

流程 3—— 地下水/地表水 初過濾 _+精細(xì)過 濾器_+注水站;

流程 4—— 地下水/地表水 初過濾 _+膜過濾 器_+注水站。

其中精細(xì)過濾和膜過濾是關(guān) 鍵技術(shù) ，前 面的預(yù) 處理技術(shù)如沉降除油、氣浮 、常規(guī)過濾等技術(shù)是精細(xì) 過濾和膜過濾充分發(fā)揮其功能的保障。對于采油污 水的處理系統(tǒng) ，如果預(yù)處理達(dá)不到要求 ，精細(xì)過濾器 和膜過濾器將很難發(fā)揮其應(yīng)有 的作用 .甚至 出現(xiàn)因 預(yù)處理效果不好致使精細(xì)過濾器甚至常規(guī)過濾器癱 瘓的例子。

對于地下水/地表水的處理系統(tǒng) .特別是 引入了 膜技術(shù) 的系統(tǒng) ，其出水水質(zhì)一般都可 以達(dá)到低滲透 油 田回注水水質(zhì)要求 ，但是需要耗費(fèi)大量的淡水資 源 ，同時(shí)意味著有大量的采油污水排放到地表。

4 存在 問題及發(fā)展方向

(1)加強(qiáng)預(yù)處理的運(yùn)行管理 。在實(shí)際運(yùn)行過程 中，處理站較少關(guān)心過濾器的進(jìn)水水質(zhì) ，一味依賴過 濾器本身來解決問題 ，使得過濾器負(fù)擔(dān)過重 ，濾料、 濾膜污染嚴(yán)重 ，導(dǎo)致反沖洗或清洗周期縮短 ，處理效 率下降。由于預(yù)處理不好特別是當(dāng)含油較高時(shí)將造 成過濾介質(zhì)的迅速污染和阻塞等現(xiàn)象。因此加強(qiáng)前 部的除油措施 的運(yùn)行 管理是緩解 目前油 田各種過 濾器運(yùn)行效果不好的有效辦法 。

(2)改進(jìn)和完善預(yù)處理工藝技術(shù)和設(shè)備 。隨著 注聚合物驅(qū)的進(jìn)行 。污水乳化嚴(yán)重 、聚合物含量增 加 .導(dǎo)致水質(zhì)變壞 。預(yù)處理工藝技術(shù)和設(shè) 備面臨著 嚴(yán) 峻的考驗(yàn) .改進(jìn)和完善預(yù)處理工藝技術(shù) 和設(shè)備意 義重大。從實(shí)際運(yùn)行情況看 ，單一的或單一功能的 工藝和設(shè)備很難達(dá)到處理要求 ，需要對各種工藝技 術(shù)進(jìn)行組合并開發(fā)研制出新型多功能的技術(shù)和設(shè)備。

(3)加強(qiáng)藥劑 的研發(fā)和使用 。必須重視藥劑在 水處理工藝中的作用和使用 .設(shè)備必須輔 以一定的 藥劑才能充分發(fā)揮其作用。比如高效的化學(xué)混凝劑 和高效氣浮機(jī)的組合將有效地去除污水 中的油 .可 以使進(jìn)入過濾前 的水質(zhì)指標(biāo)達(dá)到含油和 固體懸 浮 物均<20 mg/L。要加強(qiáng)多功能的、高效的化學(xué)藥劑 的研究以適應(yīng)各種水質(zhì)條件和水質(zhì)的變化 。

(4)開發(fā)優(yōu)質(zhì)濾膜、濾料及其清洗工藝 。濾膜濾 料 的污染問題和清洗問題是制約精細(xì)過濾器在油 田含油污水處理方面應(yīng)用的關(guān)鍵因素 .同時(shí)單 臺(tái)微 濾或超濾裝置 的處理量太小 ，因此需要進(jìn)一步開發(fā) 出新型的抗污染、易清洗且膜通量大 的濾膜 以及先 進(jìn)的清洗工藝 。 膜法處理以其出水水質(zhì)好、處理成 本低等優(yōu)勢 ，在低滲透油 田精細(xì)回注水處理 中有著 廣 闊的應(yīng)用前景 。