油田污水處理現(xiàn)狀
    1.油田含油污水的來源
    油田污水主要包括原油脫出水(又名油田采出水)、鉆井污水及站內(nèi)其它類型的含油污水。
    1.1采出水
    在油藏勘探開發(fā)初期，通常情況下原始地層能量可將部分油、氣、水驅(qū)向井底，并舉升至地面，以自噴方式開采，稱為一次采油，一次采油采出液含水率很低。但是如果油藏圈閉良好，邊水補充不足，原始地層能量迅速遞減，一次采油的方式就難以維持。為了增加采收率，需要向地層補充能量，實施二次采油。二次采油有注水開發(fā)和注氣開發(fā)等方式，全國大部分油田的開發(fā)井都采用的是注水開發(fā)方式，即注入高壓水驅(qū)動原油使其從油井中開采出來。經(jīng)過一段時間的注水后，注入水將隨著原油一起被帶出，稱為采出水。稠油油田開發(fā)則是從油井向地層注入高壓水蒸汽，注入一段時間后，水蒸氣將稠油減粘，原油與水蒸氣冷凝水混合在一起從油井中采出，這種水也成為采出水。隨著開發(fā)時間的延長，采出原油含水率不斷上升。東部各油田的采油含水率已經(jīng)超過了85%，大慶油田的采油含水率更是高達90%以上。
    近些年來，我國大部分油田相繼進入了三次采油階段，主要采用的三次采油技術(shù)是聚合物驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)，目前在大慶、大港和勝利得到了大面積的推廣。與一般采油污水相比，三次采油污水具有以下特點:
    (1)組成上除含有石油烴類、固體顆粒、無機鹽和細菌等常規(guī)采油污水含有的物質(zhì)外，還含有大量殘余的聚合物PAM，質(zhì)量濃度高時可達到500 mg/L以上，PAM是一種難生物降解的高分子物質(zhì),污水中PAM的相對分子質(zhì)量為2×106~5×106；
    (2)污水的黏度大,污水的黏度主要由PAM引起，并隨其濃度的增加而增大，45℃下,當(dāng)PAM質(zhì)量濃度從80mg/L增大到520 mg/L時，污水黏度從0.8 mPa·s增加到3.5 mPa·s，水驅(qū)采油污水的黏度一般為0.6mPa·s；
   （3)污水中油滴的初始粒徑小,油滴粒徑中值為3～5μm,粒徑小于10μm的占90%以上，水驅(qū)采油污水中油滴的初始粒徑中值為34.57μm，油滴粒徑小不利于其聚并和浮升,油水分離難度增大； 
    (4)污水乳化程度高，污水中的PAM集中在油水界面上，與乳化劑一起形成強度較大、彈性良好的復(fù)合膜，破乳困難。從上述特點可以看出三次采油污水是一種黏度較大、乳化程度較高、難生物降解的有機污水。
    此外，油井開采過程中，完井、洗井、酸化壓裂等施工過程中也會產(chǎn)生大量的含油污水。  
    原油從油井采出后會被輸送至油氣集輸聯(lián)合站，進行油水分離之后外輸，合格的原油含水率僅為0.5%以下，脫出的含油污水則經(jīng)過污水處理站，處理之后返排作為油田回注水重新注入地層或者達標(biāo)排放。
    1.2鉆井污水
    鉆井污水是鉆井過程中產(chǎn)生的污水，成分也十分復(fù)雜，主要包括鉆井液、洗井液等。隨著鉆井工藝的不斷進步和鉆井區(qū)域的不斷擴大，鉆井廢水的排放量也越來越大，據(jù)統(tǒng)計,鉆井過程中,每鉆進1m將產(chǎn)生約2~3m3的污水。
    鉆井廢水主要來源于:
    ①廢鉆井液的散落；
    ②儲油罐、機械設(shè)備的油料散落；
    ③巖屑沖洗、鉆井設(shè)備沖洗；
    ④鉆井過程中的酸化和固井作業(yè)產(chǎn)生的大量廢水；
    ⑤鉆井事故(特別是井噴)產(chǎn)生的大量廢水；
    ⑥天然降雨以及生活廢水排入廢液池等。
    鉆井污水的污染物主要是鉆井泥漿、油類及泥砂,包括鉆屑、石油、粘度控制劑(如粘土)、加重劑、粘土穩(wěn)定劑、腐蝕劑、防腐劑、殺菌劑、潤滑劑、地層親和劑、消泡劑等，鉆井污水中還含有重金屬。泥砂一般都能在廢液池中很快沉降下來，在廢水中較穩(wěn)定存在的則是由粘土、鉆屑、加重材料、化學(xué)添加劑、無機鹽、油組成的多相穩(wěn)定懸浮液，pH 值較高，污染環(huán)境的有害成分為油類、鹽類、殺菌劑、某些化學(xué)添加劑、重金屬(如汞、銅、鉻、鎘、鋅、鉛等)、高分子有機化合物生物降解之后產(chǎn)生的低分子有機化合物和堿性物質(zhì)。     1.3其他類型含油污水
    其它類型污水主要包括油污泥堆放場所的滲濾水、洗滌設(shè)備的污水、油田地表徑流雨水、生活污水以及事故性泄露和排放引起的污染水體等。 
    1.4狹義的油田含油污水  隨著石油工業(yè)的飛速發(fā)展，油田原油含水率也在不斷上升，油田采出水的量遠遠超過了鉆井污水和其他作業(yè)污水的產(chǎn)生量，成為油田含油污水的主要來源，因此，狹義的油田含油污水主要指油田采出水。
    2.油田污水處理和利用的意義  
    2.1我國油田污水概況
    我國油田分布廣闊，遍及東北、華北、中南、西南、華中及東南沿海各地。目前，大部分油田已進入石油開采的中期和后期，采出原油的含水率已達 70%~80%，有的油田甚至高達90%，油水分離后產(chǎn)生大量的含油污水。含油污水如果不經(jīng)處理而直接排放，不僅會造成土壤、水源的污染，有時甚至?xí)鹞塾椭鹗鹿?，威脅人民的生命安全，造成國家的經(jīng)濟損失，同時也會危害油田自身的利益。因此，如何開發(fā)出適合我國油田實際情況、高效經(jīng)濟的油田含油污水處理及回用技術(shù)，達到節(jié)能、降耗、保護環(huán)境、重復(fù)利用水資源的目的，成為油田水處理站改造和建立的重要問題。 
    2.2 油田污水的處理意義  
    油田采油污水是一種量大而面廣的污染源。據(jù)統(tǒng)計大慶油田每天采出的含油污水達到 142.5×104m3，全國每年大約有十幾億方油田采油污水需要處理，這些污水在處理達標(biāo)以后，大部分要作為開采注入水回注地層，一小部分向自然環(huán)境中排放。  
    在石油的二次開采中，注水開發(fā)是主要的開發(fā)方式。目前我國各油田絕大部分開發(fā)井都采用注水開發(fā)。伴隨著油田注水開發(fā)生產(chǎn)的進行，出現(xiàn)了兩大問題，一是注入水的水源問題；二是注入水和油田采出水的處理及排放問題。注水開發(fā)初期的注水水源是通過開采淺層地下水或地表水來解決的，但大量開采淺層地下水會引起局部地層水位下降，而地表水資源又很有限。因此，采油污水處理后用于油田回注水為各大油田所采用。但是如果污水未達到回注水的要求（主要是含油量、懸浮物超標(biāo)），仍然回注到地下，這將導(dǎo)致堵塞地層出油通道，降低注水效率和石油開采量；因此污水處理是否達標(biāo)將直接影響注水采油的效率。  
    另外，隨著原油含水量的逐漸上升，油田采出水水量越來越大，由于注水井的布局及注入量的不均衡、現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備的處理局限等因素，一部分油田污水不能夠做為回注水使用，而需排到環(huán)境中去。因此，必須考慮污水的達標(biāo)排放問題。如果這些污水不經(jīng)處理或處理后未達標(biāo)而排放，將會造成環(huán)境污染、破壞水體、土壤、影響生態(tài)平衡，造成重大的經(jīng)濟損失。    
    如果油田處理回注率為100%，即不管原油含水率多高，從油層中采出的污水和地面處理、鉆井、作業(yè)排出的污水全部處理回注，那么注水量中需要補充由于采油造成地層虧空的水量便可以了,這樣不僅可以節(jié)省大量清水資源和取水設(shè)施的建設(shè)成本。而且，使得油田污水資源變廢為寶，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，提高油田注水開發(fā)的總體經(jīng)濟效益。  
    因此，油田污水的處理回用對于保護、節(jié)約水資源，保護生態(tài)平衡促進可持續(xù)發(fā)展，具有重大的意義。 
    2.3油田含油污水處理后的出路  
    從國內(nèi)外油田生產(chǎn)情況來看，油田含油污水經(jīng)處理后的出路一般有三種：
   （1）回注：代替清水資源直接回注地層或配制聚合物后回注地層。
   （2）回用：處理后作為熱采鍋爐的給水。
   （3）外排：處理后達到國家污水排放標(biāo)準(zhǔn)，直接排放。
    油田污水的處理依據(jù)油田生產(chǎn)、環(huán)境等因素可以有多種方式。當(dāng)油田需要注水時，油田污水經(jīng)處理后回注地層，此時要對水中的懸浮物、油等多項指標(biāo)進行嚴格控制，防止其對地層產(chǎn)生傷害。如果是作為蒸汽發(fā)生器或鍋爐的給水，則要嚴格控制水中的鈣、鎂等易結(jié)垢的離子含量、總礦化度以及水中的油含量等。如果處理后排放，則根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)境要求，將污水處理到排放標(biāo)準(zhǔn)。 
    3.水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)
    3.1油田開發(fā)對注水水質(zhì)的要求
    陸上油田的開采方式主要為注水開發(fā)方式，通過向地層注水來彌補因采油而造成的地下虧空，并起到驅(qū)油的目的。油田注水所服務(wù)的對象是由致密巖石組成的油層，因此要求一定的注水水質(zhì)加以保證，這樣才能達到注得上、注得進、注得夠的目的。
    目前陸上油田開發(fā)的地滲透油藏在35%左右，而且每年新探明的石油地質(zhì)儲量中低滲透油層所占的比重也越來越大，這些低滲透油層的孔喉半徑通常在2~4um以下，滲透率（10~50）×10-3um2，污水回注必須有相應(yīng)配套的污水處理工藝，以確保處理后的水質(zhì)達到相應(yīng)低滲透油層的注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求。
    注水水質(zhì)必須根據(jù)注入層物性指標(biāo)進行優(yōu)選確定，通常要求：在運行條件下注入水不應(yīng)結(jié)垢；注入水對水處理設(shè)備、注水設(shè)備和輸水管線腐蝕性要??；注入水不應(yīng)攜帶超標(biāo)懸浮物，有機淤泥和油；注入水注入油層后不能使粘土發(fā)生膨脹和移動，與油層流體配伍性良好。  如果油田含油污水與其他供給水（如淺層地下水、地面凈化污水和地面江河湖泊水等）混注時，必須具備完全的可能性，否則必須進行必要的處理改性后方可混注，考慮到油藏孔隙結(jié)構(gòu)和吼道直徑，要嚴格限制水中固體顆粒的粒徑。
    3.2注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)
    由于各油田或區(qū)塊油藏孔隙結(jié)構(gòu)和吼道直徑不同，相應(yīng)的滲透率也不同，因此注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)也不相同，全國主要油田都制定了本油田的注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，盡管各油田標(biāo)準(zhǔn)差異較大，但都要符合注水水質(zhì)基本要求。石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《碎屑巖油藏注水水質(zhì)推薦指標(biāo)》SY/T5329-94水質(zhì)主控指標(biāo)如表3-1所示，由于凈化水主要用于回注油層，所以污水處理工藝必須使凈化水達到有關(guān)注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。
    除了對注水水質(zhì)的主要控制指標(biāo)外，SY/T5329-94還對注水水質(zhì)的輔助性指標(biāo)作出了指導(dǎo)性規(guī)定，輔助性指標(biāo)主要包括溶解氧、硫化氫、侵蝕性二氧化碳、鐵、pH值等。
   （1）溶解氧
    水中含溶解氧時刻加劇腐蝕，當(dāng)腐蝕率不達標(biāo)時，應(yīng)首先檢測溶解氧濃度，一般情況要求，油田污水溶解氧濃度小于0.05mg/l，特殊情況不能超過0.1mg/l，清水中的溶解氧含量要小于0.5mg/l。
   （2）硫化氫
    如果采出水中不含硫化氫，或發(fā)現(xiàn)污水處理和注水系統(tǒng)硫化物含量增加，說明系統(tǒng)細菌增生嚴重。硫化物含量過高的污水，可引起水中懸浮物增加，通常清水中不應(yīng)含硫化物，油田污水中硫化物含量應(yīng)小于2mg/l。
   （3）二氧化碳
    水中侵蝕性二氧化碳含量等于零時，穩(wěn)定；大于零時，可溶解碳酸鈣垢，并對設(shè)施有腐蝕作用；小于零時，有碳酸鹽沉淀析出。一般要求侵蝕性二氧化碳含量小于1.0 mg/l。
   （4）pH值水的pH值應(yīng)控制在7±0.5為宜。
   （5）鐵當(dāng)水中含亞鐵離子時，由于鐵細菌作用可將二價鐵離子轉(zhuǎn)化為三價鐵離子.