油气田污水处理的方法及环境保护研究

油气田污水处理的方法及环境保护研究

王敏超

长庆石油勘探局有限公司水电厂陕西西安710000

摘要:伴随着我国经济社会的飞速发展，油田企业的工业化进程也不断加快。在油气生产加工过程中不可避免地出现工业废水，若未能合理处置，将导致环境的二次污染。企业供给侧改革和环保风暴的共同指引下，油田污水处理技术的研究与实践的进程明显加快，在提高资源利用率的同时，降低环境次生危害的风险。本文从油气田污染处理的意义展开问题研究，在此基础上对油气田污水产生的成因进行过程性分析，并对国内外油气田污水处理的常用技术及发展趋势进行了阐述，将为我国油气田污水处理能力的上档升级提供技术参考。

关键词:油气田；污水处理；方法；环境保护

油气田高效、科学地生产是确保国家油气安全和经济建设能够顺利实现的重要前提。同时，也是缓解新时期以来人民日益增长的油气需求和油气供应总量之间的矛盾的重要手段。伴随着我国经济社会的不断发展，我国油气需求的总量持续性增长。油气企业在新时期背景下迎来了又一个黄金发展期。在未来十年，石油天然气在一次性消费天然气中的占比会进一步的提升，将全面替代传统的燃煤消费模式。与此同时，石油天然气生产企业的运营压力也将持续提升。不可忽视的是，我国在行业建设初期阶段粗放的经济发展模式，在得使经济总量快速攀升的同时，环境的污染问题越发的严重。随着国家环境整治力度的不断加大，实现工业废水的“零排放”已成为油气企业应对当前日益严峻环保形势的发展共识。在这一背景下，油气田开采和生产的工艺化流程中，有效处理工业废水，避免环境的二次污染，成为油气行业发展中所必须面对和处理的问题。就油气行业的污水处理技术而言，其主要是以提高水资源的利用率为指标，实现开采地水资源的循环利用，在减小水资源损耗的同时，缓解区域用水短缺的实际状况，将在环境保护和持续发展的多个层面，具有积极的意义。

1.油气田污染处理的意义

当前，我国陆上油田出油的含水量已高达八至九成，而同时油田企业迫于生产压力，规模化的不间断运行也已日趋常态化。在这一进程中，随着油气田开采时间的不断拉长，在作业过程中所产生的工业废水总量也日益庞大。这对于我国这样一个水资源匮乏的国家而言，是严重的资源浪费。同时，油气田作业中所产生的工业污水中含有大量的Ca2+、Mg2+、CO32-及少量的H2S、原油和有机杂质，这些矿物物质及有害物质若未经处理就直接注入地层，经过系列的复杂化学反应，将可能导致油田企业的注水管、抽水管的腐蚀和结垢，进而影响到抽油机和注水井的作业。其中，注水管和抽水管的腐蚀问题将造成管道洞蚀或破裂；注水管和抽水管的结垢则会使管道发生堵塞。若结垢发生在地层位置，则可能会破坏地层的渗透性。从而导致单井或多井的减产或报废。为解决这一问题，油田企业多采用变废为宝的环保处理策略，以物理法、法学法、生物法等污水处理技术，对油田污水进行有效的处理，避免设备和油层的腐蚀、结垢及细菌危害。从而达成对污水处理后的饮用和灌溉，对区域工农业及居民生活带来极大的益处。我国对油气田污水处理的专项研究起步于上世纪的八、九十年代。随着我国工业化水平的不断提高，我国油气企业污水的处理工艺实施及设备运行能力已相对较高。所排放的污水水质基本可以达到相关国家标准。

2.油气田污水产生的成因

我国油气生产企业所产生的工业污水主要以稠油油藏的出水为主，其含水量可达到87%左右，成为油气田生产过程中水资源浪费及污染的主体源头。稠油油藏的产出水污染主要可以分为以下几个方面：

2.1受限于油气田在稠油油藏生产过程中的开采工艺，其所采用的特定的化学驱油藏方式，导致在生产环节中所使用的水，未能实现水资源的二次回注。稠油藏的这一特殊产出结构，造成工艺环节中水资源的利用率较低且有大量污水的产生。

2.2部分油气田开采过程中，仍较多地使用天然水驱的开发模式，其工艺原理中，对稠油藏的开发以只采不注为主，进而导致大量污水的产生。同时，在油田的水驱的开发模式中，也存在着部分企业在作业过程中的注采结构不合理的问题，致使在生产作业中水源注入不充足而导致的污水产出。

2.3从外部因素上看，油田企业污水的产生也与注水系统有着较大的关联，主要表现在配套设施和注水水质两个层面。注水配套设施布局不合理，导致在注入环节出现欠注的现行及注入水水质不符合国家相关工业标准都会产生大量的环节污水。

3.国内外油气田污水处理的常用技术及发展趋势

从油气田污水处理技术层面上划分，其处理技术主要包括物理法、化学法及生物法三大类，油气生产环节中需根据油藏特点及开发能力，合理选择污水的处理方式，可采用处理方法叠合的策略，通过过程优及和模块设计，提升企业的污水处理能力。

3.1油气田污水处理中的物理法

在油气田污水处理技术中物理法的应用较为广泛，可对污水中的矿物质及固体悬浮物、油脂类，进行物理层面的净化。物理法的污水处理的实践应用方式较为广泛，涵盖了重力分离、离心分离、过滤、粗粒化、膜分离和蒸发等多种处理手段。其中，重力分离法主要是利用油水的比重差异，通过沉降等物理手段以达成油气田废水处理的目的。实践数据表明，对于污水处理的重力处理法而言，其与污水的沉淀时间有着较大的关联。沉淀时间越长，将浮油从污水中分离的效果就越好。同时该物理处理方式的实践应用中往往配套自然沉降除油罐、重力沉降罐、隔油池等工艺模块，促成分离效果的提升；物理法污水处理中的离心技术，主要是通过将污水注入分离容器后，通过离心力场的作用，达到污水分离的作用。含油废水经离心器分离过程中，因油与废水的质量差异，经离心分离后，前者主要位于离心器的中心，后者主要位于离心器的外壁。水力旋流器作为离心分离技术的发展方向，具有设备占地空间小，操作简便、分离效果好等优势，在油气田企业内获得了较好地推广；当前，以超滤技术为代表的膜分离技术在油气田的污水处理的技术实践过程中获得了较大的突破，通过透膜两侧的压力差（或浓度差、电位差），利用特殊制造的多孔材料的拦截能力，实现工艺环节的含油污水的分离。依据工艺透膜的不同选择，可将膜分离技术分为微滤、超滤、纳滤、反渗透等工艺类别。

3.2油气田污水处理中的生物法

油田污水处理中的生物法是通过微生物的生化作用实现污水的净化。依据微生物处理的特性可将微生物污水处理法分为厌氧生物处理技术和好氧生物处理技术两大类，二者都可通过复杂的生物功能，将污水中的复杂有机物分解成简单物质，将污水中的有害物质处理为无害物质。其中，在污水中溶氧充足的情况下好氧生物可将污水中的有机物质有效分解成二氧化碳、水、氨气等；厌氧生物则可以在厌氧反应器中，将污水中的有机物质有效分解成二氧化碳、水、甲烷等。油气田污水处理中的生物法因其独特的环保特性，得到了较为良好的应用前景，但不可忽视，其生物处理设备的前期投资加大，生成处理能力的时间较长，对浓度较高的污水处理能力较低，对处理环境的要求较高。这些问题使得其在工业污水处理的工艺选择中的竞争力不足

3.3油气田污水处理中的化学法

油气田污水处理中的化学法多用于污水经物理处理技术及生物处理技术后，未能有效去除的胶体和溶解性物质的降解和去除。特别是针对含油污水中的乳化油有着较好地处理效果。其处理技术涵盖了混凝沉淀污水处理法、化学转化污水处理法及中和法污水处理法。其中，混凝沉淀污水处理法是通过混凝剂的静电中和、架桥等作用，使含油污水中的胶体物质脱稳，进而在絮凝剂的作用下实现对污水中悬浮物质和可溶性物质的处理。混凝沉淀污水处理法中所使用的混凝剂种类也较为多样，主要有铝盐类、铁盐类、聚丙烯酰胺类接杖淀粉类等；化学转化法污水处理技术，主要是将污水中已成溶解状态的有害无机物和有机物通过化学作用转化为低毒、无毒物质。这一转化方法的技术应用中根据转化方式的不同可分为三类，即化学氧化处理技术，电解氧化处理技术和光化学催化氧化处理技术。化学氧化处理技术是通过强氧化剂的作用将污水中的油及COD等污染物质加以净化。电解氧化处理技术是在直流电的作用下，通过电氧化作用等实现对上述污染物质的处理。光化学催化氧化法是指以半导体材料利用太阳光能或人造光能使上述污染物质降解，以达到净化废水的一种方法；中和法污水处理技术的核心是利用化学层面的酸碱中和反应，通过加入适量化学物质将污水酸碱度调节到合适的范围内，以达到国家的相关排放标准。

综上所述，油气田污水处理技术的实践和应用是一项长期性的工作，必须始终贯穿于油气田的项目建设和生产的全过程中。污水处理技术的广泛应用不仅可以使水资源得到充分利用，提高水资源的利用效率，并且可以缓解社会中水资源紧缺的局面。而油气企业的污水处理能力的提升又是一个系统的多点的构建过程，需以油气企业为主体，在污水处理能力的提升过程中，不断加大环保监测力度的同时，在技术革新、设备投入、人才建设、岗位培训的多层面的辅助下，助推油气田污水处理效能的实现，使企业获得在经济效益和环保效益上的双赢。

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