一种控制油田回注水沿程恶化的方法与流程

本发明属于油田回注水处理技术领域，涉及气浮、生化、沉淀和超滤等工艺的油田回注水处理技术，具体涉及一种控制油田回注水沿程恶化的方法。

背景技术：

油田注水开发是油田开采的主要方式，油田一般将油井产出液的水相经过处理后作为回注水，但许多回注水在处理后各项指标良好，可以达到回注水标准的a级水平，而管线输送过程中水质发生变化，到注水井井口时，悬浮物和细菌超标，变成了b级甚至c级回注水，引起注水井注入能力下降，尤其是低渗透油藏，水质恶化后引起注入压力上升，注水量下降，从而影响油田开发效果。

分析和研究表明，回注水沿程恶化主要原因是注入水中细菌的滋生造成的，回注水在处理后硫酸盐还原菌含量可控制在10个/ml以内，但到达井口时可升高到10³～10⁵个/ml。而细菌的滋生是回注水含有其赖以生长的营养物质，这些营养物质的来源主要是回注水中含的石油烃，这些烃类物质在细菌的作用下，形成多种小分子有机物，可被多种细菌利用，细菌生产繁殖产生细菌粘液，可附着在管壁，也可沉淀在罐底，日积月累，引起回注水中悬浮物大幅度升高，同时，有些微生物如产酸菌、产硫化氢菌会引起金属管壁的腐蚀，腐蚀产物如硫化亚铁会形成机杂，进入回注水，进一步引起水质变差。

油田常用的的方法是在回注水中加杀菌剂，但杀菌效果不好，原因有多方面，(1)回注水中及处理罐中有大悬浮物，通常带负电荷，而杀菌一般是阳离子带正电荷，因此，会吸附到悬浮物上引起沉淀并形成污泥，起不到杀菌作用；(2)长期杀菌引起细菌的抗药性，杀菌效果下降；(3)细菌大量生产繁殖，产生细菌粘液吸附在管壁上，形成生物膜(biofilm)，也可沉淀在罐底，形成底泥，在回注水中加入的杀菌剂难以渗透到生物膜内，因而也就不能杀死膜内的细菌，这些细菌仍然可以不断释放到回注水中，再次生长繁殖；(4)由于杀菌剂成本较高，再加上管理问题，回注水系统杀菌剂常常加量不够，杀菌效果较差，回注水中细菌含量不断回升。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的不足而提供一种控制油田回注水沿程恶化的方法，经过该方法处理后回注水中的细菌及其生长所需的营养均大幅度降低，细菌浓度低于5个/ml，原油含量低于0.5mg/l，悬浮物含量低于1mg/l，bod低于1.0mg/l，在管线输送过程中微生物的活动就得到控制，从而使回注水水质保持稳定。

本发明公开了一种控制油田回注水沿程恶化的方法，该方法具体包括以下步骤：

(1)来水水质要求

来水可是油田回注水站处理后的水，也可以是油井产出液油水分离后的水，来水总油量低于100mg/l。

(2)气浮处理

气浮池中水流的停留时间根据来水含油量高低确定，停留时间为30～90min，气浮为空气气浮，气浮出水的含油低于2mg/l。

所述的气浮池内设有排污管，通过气浮池的水体温度提高排污管中污油的温度，从而提高污油流动性，避免排污管道的堵塞。

(3)一级生化处理

一级生化池内的填料为立体弹性填料或半软性填料，池底铺设防防垢曝气头，采用罗茨风机供气。

所述的一级生化处理停留时间为12-16h，填料体积比为50-60％。

所述的罗茨风机供气量为气水比为20～30∶1。

所述的一级生化池顶部加盖，通过加盖阻止光线，避免藻类在水中生长繁殖。

所述的一级生化池上沿回周设溢流槽，溢流槽连接的排出管道设在池内，紧贴池内壁，通过关闭一级生化池出口阀门可以抬高池中水位，让水面漂浮物流溢流到溢流槽，进入排污管线排出。

(4)二级生化处理

二级生化池内的填料为立体弹性填料或悬浮球填料，池底铺设防防垢曝气头，采用罗茨风机供气，二级生化出水的原油含量低于0.5mg/l，bod低于1.0mg/l。

所述的二级生化处理停留时间为6-12h，填料体积比为40-50％。

所述的罗茨风机供气量为气水比为15-20∶1。

所述的二级生化池顶部加盖，通过加盖阻止光线，避免藻类在水中生长繁殖。

(5)沉淀处理

沉淀池采用斜板或斜管沉淀，采用玻璃钢或pp蜂窝填料，沉淀池的材质为碳钢，倾角为60度，斜长1m，内切圆直径25-80mm，水流在斜板或斜管内停留时间6-10min，沉淀后的水进入储水罐中，产出的污泥回流至一级生化池。

(6)超滤处理

储水罐中的来水进入超滤池，超滤选用中空纤维膜，截留分子量为30万道尔顿，运行压力为0.05-0.06mpa，跨膜压差为0.04～0.05mpa，反洗周期为20-30min，超滤出水中悬浮物含量低于1mg/l。

所述的气浮池、一级生化池、二级生化池、沉淀池从高到底有地势落差，实现处理过程中水流无动力流动。

本发明从两方面控制回注水中的细菌滋生，从而确保水质的稳定：(1)利用气浮处理工艺去除回注水的中原油，回注水来源于产出液，产出液中含有原油，通过气浮工艺可以去除大部分的原油，气浮处理后有回注水中仍然含有一定量的原油，主要以溶解状态存在，浓度约为5～50mg/ml；(2)利用两级生化处理工艺去除回注水中的原油以及水溶性有机小分子，通过好氧微生物降解，可有效去除回注水的石油烃，原油含量低于0.5mg/l，bod低于1.0mg/l，经过上述工艺处理后的回注水中微生物可利用的营养就变得非常有限，在长时间输送过程中，微生物因缺乏营养而难以滋生。

经过气浮和生化处理后的回注水含油量极低且为寡营养状态，但悬浮物较高，因此，要通沉淀和超滤处理，由于回注水中含油量极低，所以，对精细过滤的膜污染较小，可长期使用。经过超滤工艺将悬浮物降至1mg/l以下，达到注水标准的a1级标准，可用于低渗透油藏注入水，也可直接提供给反渗透膜进行脱盐处理，处理后的淡水可用于油田配制聚合物或热采锅炉用水，实现产出水的循环利用。

本工艺全程不添加任何药剂主要目标并不是节约处理成本，而是防止因药剂的添加，打破水体中离子平衡，这不仅会引起处理设备大量结垢，还会引起回注水进入地层后结垢，这会导致注水压力升高，注水能力下降。

本工艺流程可设计成撬装结构，在油田较小的断块油藏注水应用，便于根据需要进行区块间移动，可直接处理油水分离后的产出液水相，避免产出液和注入水的长途输送，同时，也保障处理后的水质稳定。

说明书附图

图1为本发明的结构示意及流程图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步的说明：

实施例1

对胜利油田区块a采出水进行回注处理，区块a采出水的水质基本情况见表1。利用本发明的方法进行处理控制回注水沿程恶化，具体步骤如下：

表1区块a采出水水质基本情况

(1)来水水质要求

来水可是油田回注水站处理后的水，也可以是油井产出液油水分离后的水，来水总油量低于100mg/l。

本实施例为油井产出液分离后的水，来水总油量为60mg/l，符合本发明的要求。

(2)气浮处理

气浮池中水流的停留时间为60min，气浮为空气气浮，气浮出水的含油为1.2mg/l。气浮池内设有排污管，通过气浮池的水体温度提高排污管中污油的温度，从而提高污油流动性，避免排污管道的堵塞。

(3)一级生化处理

一级生化池内的填料为立体弹性填料，池底铺设防防垢曝气头，采用罗茨风机供气，罗茨风机供气量为气水比为20∶1。

一级生化处理停留时间为14h，填料体积比为53％；一级生化池顶部加盖，通过加盖阻止光线，避免藻类在水中生长繁殖；一级生化池上沿回周设溢流槽，溢流槽连接的排出管道设在池内，紧贴池内壁，通过关闭一级生化池出口阀门可以抬高池中水位，让水面漂浮物流溢流到溢流槽，进入排污管线排出。

(4)二级生化处理

二级生化池内的填料为立体弹性填料，池底铺设防防垢曝气头，采用罗茨风机供气，罗茨风机供气量为气水比为15∶1。

二级生化处理停留时间为6h，填料体积比为40％；二级生化池顶部加盖，通过加盖阻止光线，避免藻类在水中生长繁殖；二级生化出水的原油含量为0.23mg/l，bod为0.7mg/l。

(5)沉淀处理

沉淀池采用斜板沉淀，采用玻璃钢填料，沉淀池的材质为碳钢，倾角为60度，斜长1m，内切圆直径25mm，水流在斜板内停留时间6min，沉淀后的水进入储水罐中，产出的污泥回流至一级生化池。

(6)超滤处理

储水罐中的来水进入超滤池，超滤选用中空纤维膜，截留分子量为30万道尔顿，运行压力为0.05mpa，跨膜压差为0.04mpa，反洗周期为20min，超滤出水中悬浮物含量为0.5mg/l。

气浮池、一级生化池、二级生化池、沉淀池从高到底有地势落差，实现处理过程中水流无动力流动。

经过本发明方法处理后区块a采出水中的细菌及其生长所需的营养均大幅度降低，细菌浓度为0个/ml，原油含量为0mg/l，悬浮物含量为0.5mg/l，bod为0.7mg/l，达到注水标准的a1级标准，在管线输送过程中微生物的活动得到控制，从而使回注水水质保持稳定。

实施例2

对胜利油田区块b采出水进行回注处理，区块b采出水的水质基本情况见表2。利用本发明的方法进行处理控制回注水沿程恶化，具体步骤如下：

表2区块b采出水水质基本情况

(1)来水水质要求

来水可是油田回注水站处理后的水，也可以是油井产出液油水分离后的水，来水总油量低于100mg/l。

本实施例为油井产出液分离后的水，来水总油量为78mg/l，符合本发明的要求。

(2)气浮处理

气浮池中水流的停留时间为80min，气浮为空气气浮，气浮出水的含油为1.5mg/l。气浮池内设有排污管，通过气浮池的水体温度提高排污管中污油的温度，从而提高污油流动性，避免排污管道的堵塞。

(3)一级生化处理

一级生化池内的填料为半软性填料，池底铺设防防垢曝气头，采用罗茨风机供气，罗茨风机供气量为气水比为25∶1。

一级生化处理停留时间为16h，填料体积比为50％；一级生化池顶部加盖，通过加盖阻止光线，避免藻类在水中生长繁殖；一级生化池上沿回周设溢流槽，溢流槽连接的排出管道设在池内，紧贴池内壁，通过关闭一级生化池出口阀门可以抬高池中水位，让水面漂浮物流溢流到溢流槽，进入排污管线排出。

(4)二级生化处理

二级生化池内的填料为立体弹性填料，池底铺设防防垢曝气头，采用罗茨风机供气，罗茨风机供气量为气水比为18∶1。

二级生化处理停留时间为10h，填料体积比为45％；二级生化池顶部加盖，通过加盖阻止光线，避免藻类在水中生长繁殖；二级生化出水的原油含量为0.35mg/l，bod为0.6mg/l。

(5)沉淀处理

沉淀池采用斜板沉淀，采用玻璃钢填料，沉淀池的材质为碳钢，倾角为60度，斜长1m，内切圆直径50mm，水流在斜板内停留时间8min，沉淀后的水进入储水罐中，产出的污泥回流至一级生化池。

(6)超滤处理

储水罐中的来水进入超滤池，超滤选用中空纤维膜，截留分子量为30万道尔顿，运行压力为0.05mpa，跨膜压差为0.05mpa，反洗周期为23min，超滤出水中悬浮物含量为0.6mg/l。

气浮池、一级生化池、二级生化池、沉淀池从高到底有地势落差，实现处理过程中水流无动力流动。

经过本发明方法处理后区块b采出水中的细菌及其生长所需的营养均大幅度降低，细菌浓度为0个/ml，原油含量为0mg/l，悬浮物含量为0.6mg/l，bod为0.6mg/l，达到注水标准的a1级标准，在管线输送过程中微生物的活动得到有效控制，从而使回注水水质保持稳定。

实施例3

对胜利油田区块c采出水进行回注处理，区块c采出水的水质基本情况见表3。利用本发明的方法进行处理控制回注水沿程恶化，具体步骤如下：

表3区块c采出水水质基本情况

(1)来水水质要求

来水可是油田回注水站处理后的水，也可以是油井产出液油水分离后的水，来水总油量低于100mg/l。

本实施例为油井产出液分离后的水，来水总油量为55mg/l，符合本发明的要求。

(2)气浮处理

气浮池中水流的停留时间为50min，气浮为空气气浮，气浮出水的含油为1.0mg/l。气浮池内设有排污管，通过气浮池的水体温度提高排污管中污油的温度，从而提高污油流动性，避免排污管道的堵塞。

(3)一级生化处理

一级生化池内的填料为半软性填料，池底铺设防防垢曝气头，采用罗茨风机供气，罗茨风机供气量为气水比为30∶1。

一级生化处理停留时间为12h，填料体积比为60％；一级生化池顶部加盖，通过加盖阻止光线，避免藻类在水中生长繁殖；一级生化池上沿回周设溢流槽，溢流槽连接的排出管道设在池内，紧贴池内壁，通过关闭一级生化池出口阀门可以抬高池中水位，让水面漂浮物流溢流到溢流槽，进入排污管线排出。

(4)二级生化处理

二级生化池内的填料为悬浮球填料，池底铺设防防垢曝气头，采用罗茨风机供气，罗茨风机供气量为气水比为20∶1。

二级生化处理停留时间为12h，填料体积比为50％；二级生化池顶部加盖，通过加盖阻止光线，避免藻类在水中生长繁殖；二级生化出水的原油含量为0.40mg/l，bod为0.8mg/l。

(5)沉淀处理

沉淀池采用斜管沉淀，采用pp蜂窝填料，沉淀池的材质为碳钢，倾角为60度，斜长1m，内切圆直径80mm，水流在斜管内停留时间6、8、10min，沉淀后的水进入储水罐中，产出的污泥回流至一级生化池。

(6)超滤处理

储水罐中的来水进入超滤池，超滤选用中空纤维膜，截留分子量为30万道尔顿，运行压力为0.06mpa，跨膜压差为0.05mpa，反洗周期为30min，超滤出水中悬浮物含量为0.8mg/l。

气浮池、一级生化池、二级生化池、沉淀池从高到底有地势落差，实现处理过程中水流无动力流动。

经过本发明方法处理后区块c采出水中的细菌及其生长所需的营养均大幅度降低，细菌浓度为0个/ml，原油含量为0mg/l，悬浮物含量为0.8mg/l，bod为0.8mg/l，达到注水标准的a1级标准，在管线输送过程中微生物的活动得到有效控制，从而使回注水水质保持稳定。