海上采油是21世紀最具潛力的石油開采方式,是維護國家能源安全和海洋權益的重要舉措,戰略意義重大。海上采油過程需要解決諸多技術問題,其中與水處理相關的主要包括兩個方面:其一是油田采出的含油廢水的處理,這是防治海洋污染的關鍵環節;其二是油田注水過程存在的結垢問題,其有效解決對于保障海上油田的可持續開采至關重要。由于海上采油平臺的壽命短、風險高,因此必須提前采用注水開發方式。

采出水處理后回注是保障油田可持續性開發并減輕環境污染的一個重要途徑。但油田采出水含油量、礦化度、固體懸浮物含量高,且含有腐生菌和硫酸鹽還原菌,以及采油過程、油水破乳及輸送過程中投加的種類繁雜的藥劑,使其處理難度極大。由于油田采出水量與注入水量不平衡,需要通過打水源井或直接注入海水的方式補充水量。打水源井不僅成本很高,而且井水的礦化度一般較低,與儲層水的鹽度相差較大,會引起儲層中粘土顆粒的遷移,致使滲流孔堵塞。此外,直接注入海水也存在較嚴重的結垢問題。因此海上采油水處理技術的開發與應用至關重要。

1海上油田注水技術現狀及存在的問題

1.1傳統注水處理工藝及注水指標

傳統的采出水處理工藝主要是圍繞去除懸浮物和除油展開的。國外海上油田常用的凈化裝置有氣體浮選裝置、離心機、水力旋流器、電泳裝置、波紋板分離器、薄膜過濾器等,國內油田的采出水處理回注工藝大多數也以隔油—混凝(氣浮)—過濾工藝為基礎。渤海油田原油處理廠生產污水處理工藝即包括斜板除油、氣浮和核桃殼過濾3個工序,處理出水供油田注水用。勝利埕島海上油田的采出水處理系統采用自然沉降、水力旋流、纖維球過濾工藝,出水達到注水水質標準后回注到儲層中。

另外,離心分離方法在南海海上油田也有應用[2]。傳統直接注入海水的處理流程,主要圍繞除懸浮物和除氧展開。英國北海福蒂斯油田于1976年開始注入海水,其海水處理工藝為精濾器→換熱器→脫氧塔→清濾器→注水泵。國內,埕島油田選用了海水粗過濾、壓力斜板沉淀、細過濾、超重力脫氧、電解氯化殺菌、藥劑投加等海水處理工藝,處理后海水中懸浮物≤5mg/L、含氧量≤0.05mg/L,顆粒粒徑中值控制在4μm以下。渤海綏中36-1油田采用的注水要求從海水中濾掉90%～95%的直徑≥5μm的顆粒。各油田含油儲層的孔隙結構及其滲透率各不相同,目前全國主要油田的注水水質標準參照石油天然氣行業標準《碎屑巖油藏注水水質推薦指標及分析方法》(SY/T5329—1994)。該標準對水中懸浮物含量及粒徑、含油量、細菌含量等幾項指標有嚴格要求,但對注水中易致垢的二價離子則沒有相應的要求。因此,盡管一般情況下注水水質達到了SY/T5329—1994中相應指標的要求,但在生產中結垢現象依然較嚴重。