在对油 13t污水处理调研 的基础 上总结了低渗透油 13t回注水 的工艺 技术 ，分析 了回注 水对低渗透油 田储 层的危害因素 。探讨了现有技术条件下如何 最大限度地满足低渗透油 田回注要求 ，展 望了该技 术的发展方 向。
近几年来 中国各油 田在采 出水 资源化利用方 面取得了很大的成就 ，通过引进 和消化国外先进技 术 以及 自主创新 ，形成 了比较成熟 的油 田采出水处 理后回注地层 、稠油采 出污水深度处理 回用锅炉 、 采 出水处理达标排放等成套工艺技术和装备 ，取得 了很大的经济效益 、社会效 益和环境效益。但对于 低渗透油 田来说 ，目前国内各油 田采油污水处理站 还很难稳定地使处理后污水达到低渗 透油层 特别 是超低渗透油层回注水 的水质要求 。由于我国低渗 透油藏储量 占 6o%～70%，是今后相 当一个 时期内 增储上产的主要基础，而低渗透油藏开发技术 的主 要方式是注水 .因此对低渗透油层回注水处理的研 究显得尤为重要。目前各油 田所执行 的低渗透油 田 回注水水质标准为 1995年 中国石油天然气总公 司 颁布 的行业标准《碎 屑岩油藏注水水 质推荐指标 》 (SY/T5329— 1994)，其 中规定渗透率 <0.10 m2为 低渗透油藏 ，回注水水质要求满足 A级指标 。部分 A级指标见表 1。
1 低渗透油藏 回注水的危害因素
1.1 固体 悬浮物
低 渗 透 油藏 的 主要 特 点 就是 地 层 渗 透率 低 (<0.10 m2)、流体通过能力差、有效孔隙率低 、孔道 弯曲且孔喉径小 ，其本身就相当于滤料(流体在岩芯 和滤料 中的流动同样地遵循达西定律 )，储层对注入 水 的水质 .特别是 固体悬浮物 的含量 和粒径 中值指 标要求很高，因为悬浮物 的存在会导致孔喉道堵塞。 岩芯试验显示 ，由于喉道弯曲，悬浮物不能达到岩芯 深处 ，在注入 口岩芯的端面会形成一层薄的滤饼而 堵塞岩芯孔道使渗透率降低 ，出 口端岩芯表面清洁 无异物。当地层注入不合格 的水时 。就会因堵塞而 使注水压力增加 ，注水量减少 ，采油量 降低 ，注水压 力的升高一方面对设备管线造成威胁 。另一方面造 成储层微裂缝开启 ，造成非主力层吸水量增加而主 力吸水层吸水量减少 ，产生储层油水不恰当流动和 驱替现象 ，大大降低采收率 和采油量 。悬浮物 的其 他危 害还表现在使注水井井筒形成滤饼 ，堵塞射水 孔和出油孔 ，抬高井底等。注入水 中的悬浮物来 自 采 出水 中的泥砂和胶体物质 ，水处理过程 中产生的 絮体 、细菌及其产物以及 腐蚀结垢产物 等 ，因而 回 注水精细处理 的主要任务就是要尽 可能 的除去悬 浮物 以及控制或消除水处理及注水过程 中可能产 生危害性 固体悬浮物的因素。
1.2 细 菌 油 田采出水 中一般含有硫酸盐还原菌 (SRB)、
腐生菌(TGB)和铁细菌等 ，当条件适宜时细菌会大 量滋生 。细菌 的滋生一方面使水发黑发臭 、悬浮物
增加 、水质 变差 ，另一方面对设备管线造成生物腐 蚀。比如胜利油田的纯梁首站由于硫酸盐还原菌滋 生严重 ，在从处理站流 向注水站 的过程 中 ，水便逐 渐发黑变臭。
1.3 矿 化度
高含盐量或高矿化度将造成管线设 备的化学 腐蚀和结垢 .同时化学腐蚀和生物腐蚀相互促进将 使腐蚀的速度大大加快 ，如纯梁首站最快 3个月就 可使管线洞穿 .现在其站 内污水管线绝大部分采用
玻璃钢材料 。
1.4 油 脂 类
较高的含油量一方面影响过滤效果 .另一方面
可能会黏 附积聚在注水井井壁使注水井 吸水能力 下降 .注水压力增加。
2 油田回注水精细处理技术
2.1 过 滤技 术 低渗透油 田回注水精 细处理的首要任务是去 除水 中的固体悬浮物 以及可能产生固体悬浮物 的 因素。过滤技术是保证注入水 固体悬浮物含量和粒 径达标 的关键技术 .因而一直是油田采出水深度处
理技术 的研究重点 ，近年来该技术取得 了迅猛 的发 展 。
(1)滤层过滤。滤层过滤是常规过滤，它 以颗粒 或纤维滤料作为过滤介质 ，当污水通过滤料 时.固 体悬浮物被截留在滤料之间的孔隙之中。 目前油 田 使用最为广泛的滤层过滤器有石英砂过滤器 、核桃 壳过滤器 、无烟煤石英砂双层复合滤料 过滤器和多 介质过滤器 ，其次为纤维球或改性纤维球过滤器。
此类过滤器通常采用压力式过滤工艺 .技术 比较成 熟 ，其核心是滤料 ，滤料 的材质 、粒径 、滤层厚度、级 配都会影响过滤器的运行。随着过滤的进行 .滤层 中截 留的固体悬浮物越来越多 ，使滤层渗透率下 降、进出 口压差增加 ，当压差达到一定 的数值时必 须对滤料进行水和/或气反 冲洗以恢复滤料的过滤 性能 ，反 冲洗可以定期或根据压差进行 ，一般的周期 为 18～24h。该类型过滤器 自动化程度很高 ，采用 PLC控制器实现全程 自动控制 ，出水水质一般可达 到中高渗透油 田的注水要求(B或 C级标 准)，少数 原水水质较好 的可以达到 A级标准 ，可做为精细过 滤的预处理手段 ，目前 国内大多数油 田都采用滤层 过滤技术作为精细注水处理的重要手段之一。另外 ， 由辽宁华孚环境工程公司引进开发的超细滤料过滤 器 ，采用进 口超细均质滤料 ，滤料粒径达到 0.1 tntn， 密度 >4.8 g/cm3，该过滤器可以将水 中悬浮物处理 到 <2mg/L，粒径 <1.0 m，达到低渗透油 田回注水 水质要求 .目前该技术正在进一步的研究之中。
(2)微孔过滤。微孔过滤又称保安过滤，它 以压 力为驱动 ，采用成型的滤材 ，滤材上分布有均匀的微
孔 ，孔径在 2.5～250 m，可去除粒径为 0.5～5 m 的颗粒 。滤材常采用烧结滤管 ，材料有 陶瓷、玻璃砂、 聚 乙烯等 ，滤元机械强度高。悬浮物被截 留在滤管 的表面和表层 ，当过滤压力升高后 ，用砂纸磨去表层 后可继续使用直到滤管减薄到 2～3mln时更换。此 类过滤器一般用作超滤过滤的强化预处理。
(3)预膜过滤 。预膜过滤器 由带有多孔 的管式 或板框式滤元构成 .过滤之前硅藻土或粉煤灰等介 质被均匀涂布于滤元上形成过滤介质 ，滤元既是过 滤主体又是涂膜 的载体 .涂膜的质量直接影响过滤
器的运行。预膜过滤器也是 以压力为驱动 ，需要反 冲洗 ，反冲洗时涂膜被带走 ，然后使用新的介质进行 涂膜、过滤 。预膜过滤器去除悬浮物的效率高，在胜 利油 田东辛营 11注水站使用的是石油大学开发的 粉煤灰预膜过滤器。
(4)微孔滤膜过滤。膜技术是新 的水处理技术 ，
它的技术核心是滤膜 ，它以电位差 、压力差或浓度差 为动力进行 固液分离。膜法分离可分为反渗透、超 滤 、纳滤、微滤等 ，其中适合油 田污水精细处理 的为 微滤、超滤。微滤以微孔滤膜作为截 留悬浮物 的介 质 ，滤膜材质有有机聚合物膜和无机膜两种，微滤过 滤器以压力为动力 ，过滤过程属于筛分分离。微孔 滤膜膜孔径在 0.1～70 m，孔径可控 ，膜厚度在 0.10～ 0.20inln，工作压力 0.05～0.3 MPa，可截留粒径>0.1 m 的微粒如细菌 。微孔滤膜具有滤速大、膜纳污少、无 介质脱落等优点 ，应用面很广.可用于超低渗透油 田 回注水精细处理。超滤介 于纳滤和微滤之间 .也属 于压力型膜 ，膜孔径在 0.05～1 m，可去除约 100% 的浊度和>90%的细菌 ，其分离过程包括吸附、阻塞 和筛分 。一般认为属于筛分过程 ，目前最常用 的膜 为氧化铝膜 。微滤和超滤在实验性工程如胜利油田 营 11—8的中空纤维超滤装置、滨南 18注的聚四氟 乙烯折叠膜等中得到了应用。另外在胜利油 田有 12 个站应用 中空纤维超滤装置处理黄河水和地下水 ， 处理量 400～900 m3/h，运行 效果 良好 ，取得 了很大 的经济效益 。但 由于膜表面清洁 比较 困难 ，处理含 油污水特别是含油量较高 的污水 时油会 黏附在膜 表面不易清除 ，膜技术在油 田中应用还处于试验应 用阶段 ，有待于进一步的研究 。
2.2 精 细过 滤前 的预 处理技 术
过滤器对进水水质有较高的要求 ，实践证明 ， 如果预处理达不到要求 ，过滤器将很难发挥其应有
的作用。调研结果显示胜利油 田有不少的污水处理 站 由于前部除油 、除悬浮物效果不好 ，直接导致 了 过滤器的停运。如辽河油 田污水处理站预处理效果 显著 ，过滤器运行效果 明显 ，但 由于预处 理没有采 取杀菌措施 。近一段 时间开始 出现生物膜影 响过滤 器运行效果的现象。精细过滤器更是如此 ，精细过 滤前的预处理技术是精细过滤器能否充分 发挥 其 作用的关键。
(1)除油 和悬浮物技术 。各油 田广泛采用的成 熟的除油和悬浮物 的技术有各种除油罐、沉 降罐、 气浮机和常规过滤器等。对于稀油污水 ，沉降 、除油 罐即可达到较 好的效果 ，对于稠油污水 ，则需在沉 降、除油罐之后采用高效气浮技术 。随着油 田二次 采油和三次采油的进行 ，采 出水水质越来越差 ，除 油和悬浮物的技术面临着严峻的考验 。
(2)水质改性技术 。针对油田污水硬度、矿化度 高 ，易产生腐蚀结垢等的 问题 ，提 出了水质改性 技 术 ，即向除油后注水 中加入石灰乳 、复合碱 、絮凝剂 和水质稳定剂等来降低水 的硬度 ，稳定水质 .达到 缓蚀 阻垢的 目的。水质改性技术在 中原油 田、新疆 油 田、胜利油 田等 1O多座处理厂应用 .实 际运行结 果良好。
(3)杀菌抑菌技术。杀菌 、抑菌的主要手段是加 杀菌剂或紫外辐射杀菌。杀菌剂分有机杀菌剂和无 机杀菌剂 ，无机杀菌剂一般 为氯及其 化合物 .是利 用氯的强氧化作用来杀灭细菌 ，如胜利纯梁首站采 用 电解氯化物水溶液杀菌装置 ，就是利用电解新生 成的氯、次氯酸等活性物质的强氧化性杀灭细菌 。 有机杀菌剂一般有季铵盐类 、有机硫化物 、异噻唑 啉酮 以及氯 酚等化合物 。由于长期使 用一种杀菌 剂 .细菌可能对其产生一定的抗药性 ，因此需要不断 开发新型、高效的杀菌配方。有机化合物可 以较容 易地引入有特定功能的基 团，合成多功能的有机药 剂 。在杀菌 的同时起到缓蚀 阻垢 的作用。紫外线杀 菌是主要 的物理杀菌手段 ，在 253.7～826 nm范围有 很强的杀菌作用 ，紫外线杀菌简单易行 ，但对水质有 要求 。如浊度 以及一切可对该波段紫外线产生较强 吸收的物质的存在都将使紫外线杀菌效果大大降低。
(4)防腐阻垢技术 。除了上述水质改性技术和 杀菌抑菌技术缓解腐蚀结垢以外 ，还可采用 阴极保 护、天然气密等技术 。天然气密封技术在胜利油 田应用最为广泛 ，胜利油 田绝大多数油 田采 出水处 理站采用密闭的处理工艺以杜绝氧气进入流程引起 化学腐蚀 。
3 油 田回注 水精 细处 理流 程
目前大部分低渗透油 田回注水处理流程一般是 在常规处理的二级或三级处理之后加上精细过滤工 艺 ，各低渗透油 田回注水的处理流程主要有 以下几 种 ：
流程 1—— 采油污水_+沉降除油罐_+气浮机/ 池 _+常规过滤器_+精细过滤器 注水站 ;
流程 2—— 采油污水 _+沉降除油罐 _+常规过 滤器_+精细过滤器_+注水站 ;
流程 3—— 地下水/地表水 初过滤 _+精细过 滤器_+注水站;
流程 4—— 地下水/地表水 初过滤 _+膜过滤 器_+注水站。
其中精细过滤和膜过滤是关 键技术 ，前 面的预 处理技术如沉降除油、气浮 、常规过滤等技术是精细 过滤和膜过滤充分发挥其功能的保障。对于采油污 水的处理系统 ，如果预处理达不到要求 ，精细过滤器 和膜过滤器将很难发挥其应有 的作用 .甚至 出现因 预处理效果不好致使精细过滤器甚至常规过滤器瘫 痪的例子。
对于地下水/地表水的处理系统 .特别是 引入了 膜技术 的系统 ，其出水水质一般都可 以达到低渗透 油 田回注水水质要求 ，但是需要耗费大量的淡水资 源 ，同时意味着有大量的采油污水排放到地表。
4 存在 问题及发展方向
(1)加强预处理的运行管理 。在实际运行过程 中，处理站较少关心过滤器的进水水质 ，一味依赖过 滤器本身来解决问题 ，使得过滤器负担过重 ，滤料、 滤膜污染严重 ，导致反冲洗或清洗周期缩短 ，处理效 率下降。由于预处理不好特别是当含油较高时将造 成过滤介质的迅速污染和阻塞等现象。因此加强前 部的除油措施 的运行 管理是缓解 目前油 田各种过 滤器运行效果不好的有效办法 。
(2)改进和完善预处理工艺技术和设备 。随着 注聚合物驱的进行 。污水乳化严重 、聚合物含量增 加 .导致水质变坏 。预处理工艺技术和设 备面临着 严 峻的考验 .改进和完善预处理工艺技术 和设备意 义重大。从实际运行情况看 ，单一的或单一功能的 工艺和设备很难达到处理要求 ，需要对各种工艺技 术进行组合并开发研制出新型多功能的技术和设备。
(3)加强药剂 的研发和使用 。必须重视药剂在 水处理工艺中的作用和使用 .设备必须辅 以一定的 药剂才能充分发挥其作用。比如高效的化学混凝剂 和高效气浮机的组合将有效地去除污水 中的油 .可 以使进入过滤前 的水质指标达到含油和 固体悬 浮 物均<20 mg/L。要加强多功能的、高效的化学药剂 的研究以适应各种水质条件和水质的变化 。
(4)开发优质滤膜、滤料及其清洗工艺 。滤膜滤 料 的污染问题和清洗问题是制约精细过滤器在油 田含油污水处理方面应用的关键因素 .同时单 台微 滤或超滤装置 的处理量太小 ，因此需要进一步开发 出新型的抗污染、易清洗且膜通量大 的滤膜 以及先 进的清洗工艺 。 膜法处理以其出水水质好、处理成 本低等优势 ，在低渗透油 田精细回注水处理 中有着 广 阔的应用前景 。
