吐哈油田采出水处理解决方案

1. 油田采出水简介

采油污水是从地层中随原油一起被开采出来、经过原油破乳、分离等初加工过程形成的一种集悬浮固体、油、溶解气体和溶解盐于一体的多相体系。采油污水中的杂质主要是悬浮固体、胶体粒子、分散油及浮油、乳化油、溶解物质等五类物质。

2. 油田采出水处理工艺

在国内油田含油污水处理领域，存在着常规处理与深度处理这两种主要工艺方式。针对高渗透油层，常规处理工艺是常见的选择。具体而言，通常采用沉降除油方法，以及单层或双层滤料过滤工艺。

而对于低渗透油层，为达到更高标准的处理要求，一般是在常规处理的基础上进一步实施深度处理。该深度处理过程主要表现为进行二级或三级过滤操作。

在采油污水处理的具体工艺中，除油工艺是关键环节，其主要包含重力除油、压力除油、浮选除油以及水力旋流除油这四种类型。过滤工艺方面，则主要以单层或双层滤料过滤为主。

经过处理且达到合格标准的采油污水回注到地层中，具有多方面的重要意义。一方面，能够有效抑制粘土矿物的膨胀现象，显著降低对地层造成的潜在伤害；另一方面，对于环境保护而言，可减少环境污染风险，并且在资源利用方面，能够节约清水资源，具有重要的经济和环境效益。

综上所述，采用先进、高效的采油污水处理技术，对于油田的开发与可持续发展而言，是一项至关重要且不可或缺的任务。

3. 吐哈油田特点

 吐哈油田的已开发区块大多属于低孔、低渗油藏类型，其储层具有多层系结构且非均质性显著，同时还伴较为严重的水敏、盐敏、速敏等问题。鉴于“低孔、低渗”的油藏物性条件，吐哈油田对注入水的水质标准要求严苛。不达标的污水若注入地层，将致使地层吸水能力降低，对油田开发的水驱效果以及注水开发的正常开展造成影响。

油田的注水能力无法满足注采平衡的需求，导致地层压力保持水平较低，油田的生产能力难以实现最大化发挥。在对污水进行处理后回注的过程中，水质逐渐恶化，其中悬浮的固体颗粒、腐蚀生成物、细菌等杂质随污水一同回注至地层，致使地层孔隙堵塞，注水井的吸水量呈下降趋势，部分注水井因此处于欠注状态；一旦注入水中溶解氧含量、细菌含量、二氧化碳含量超出标准，注入水的腐蚀性便会增强。水质处理设备的腐蚀主要体现于焊缝连接处的腐蚀穿孔现象。

4. 油田采出水除油技术

注水开采在油田开发中占据着至关重要的地位，其核心目的在于补充地层能量，维持油层能量的稳定平衡，从而确保油田能够长期保持高产且稳产。然而，若向油层中注入未经处理的污水，油层将遭受损害。此类损害主要表现为：大量繁殖的细菌、机械杂质以及铁沉淀物的存在，会堵塞油层，进而导致注水压力上升、注水量下降，严重影响水驱替原油的效率。正因如此，对注入油层的水进行净化处理势在必行。

鉴于污水源于油层采出，油田回注污水处理的主要目标为除油以及除悬浮物。概括而言，该处理过程可分为两个阶段：第一阶段为除油阶段，此阶段借助油、水的密度差以及药剂的破乳与絮凝作用，实现油水分离；第二阶段为过滤阶段，该阶段依靠滤料的吸附与拦截作用，使污水中的悬浮固体、油以及其他杂质吸附于滤料表面，或者阻止其通过滤料层。除油阶段需依据含油污水中原油的密度、凝固点等性质差异，采用相应的处理方法。目前，国内外在除油阶段所采用的技术方法主要有：重力式隔油罐技术、压力沉降除油技术、气浮除油技术以及水力旋流除油技术等。

1、重力式隔油罐技术：该技术依赖于油水之间的相对密度差异以实现除油效果。当含油污水进入隔油罐后，较大油滴在浮力的作用自然上浮，而乳化油在破乳剂（或混凝剂）的作用下从小油滴聚结成大油滴。经过一定停留时间，大部分原油会浮升至隔油罐上部并被移除。此技术的特点为隔油罐体积较大，污水停留时间较长，即使进水流量和水质发生突变，也不会对出水水质造成显著影响。然而，其缺点在于占地面积大，且对乳化油的去除能力有限。

2、压力沉降除油技术：此技术在除油设备中填充有促进油珠聚结的材料。当含油污水通过聚结材料层时，细小油珠聚结成较大油滴，从而加快油的上升速度，缩短污水停留时间，减小设备体积。该技术的特点是综合应用了聚结斜板技术，显著提升了除油效率。然而，相较于隔油罐，其适应来水水量、水质变化的能力较差。

3、气浮选除油技术：该技术在含油污水中产生大量细微气泡，使水中粒径为0.25～25 μm的悬浮油珠及固体颗粒粘附到气泡上，并一同浮至水面，从而实现对污水中污油及悬浮固体颗粒的去除。气浮技术的应用可显著提高悬浮油珠及固体颗粒的浮升速度，缩短处理时间。其特点为处理量大，处理效率高，适用于稠油油田含油污水及含乳化油较高的含油污水。

4、水力旋流除油技术：该技术利用油水密度差，在液流高速旋转时，受到不等离心力的作用实现油水分离。其特点是设备体积小，分离效率高。然而，该技术对原油相对密度大于0.9的含油污水适应能力较差。

近几年来，由于科学技术的进步和广大油田水处理专家的不懈努力，采出水处理工艺技术不断发展创新，又出现了许多处理效率高、质量好、可靠性强的新型采出水处理技术。

5. 科力迩油田采出水处理技术

深圳科力迩将旋流分离与新一代微气泡发生技术、溶气气浮技术有机结合，研发出国内首创的新一代高效紧凑型密闭带压气浮技术：旋流溶气气浮（CDFU: Cyclonic Dissolved gas Flotation Unit）。

2018年在吐哈油田采用了两台CDFU设备处理油田采出水，在进水含油≤1000mg/L、悬浮物≤500mg/L的条件下，出水含油≤10mg/L，悬浮物≤10mg/L，除油率达到99%，悬浮物去除率达到98%。

图1 设备现场

图2 处理效果