我国大部分油田进入高含水开采期，油田在生产开发过程中产生大量的采出污水，以胜利油田为例，每年产生采出污水超过2×108 m3，但污水利用率仅为80%，大量的富余污水无效回灌地层或外排环境。另一方面，低渗透注水、三采配聚用水、热采锅炉给水等每年需要约3000×104 m3清水。大量清水消耗与富余污水处置之间的矛盾成为油田可持续发展需要亟待解决的问题，油田污水的资源化利用成为研究热点。
由于采油污水含油、硬度、悬浮物等污染物，不能直接回用。膜技术因其技术、操作运行成熟度、能耗、投资等方面的优势，在污水深度处理回用方面得到了应用。但由于常规物化处理工艺难以去除污水中的乳化油、溶解油等污染物，限制了膜技术在油田污水处理中的应用。胜利油田将生化除油与膜过滤相结合，形成了采油污水深度处理集成技术。将生化与精细过滤结合可使处理后水质达到低渗透油田回注水A1标准；将生化与反渗透相结合，可使处理后水质达到注汽锅炉和三采配制聚合物水质要求。
随着常规石油资源量的减少，低渗透油藏成为胜利油田增储上产的阵地之一，由于低渗透油田孔喉半径小，对注水水质要求严格[1]。目前常用的流程是：净化除油→粗过滤→精细过滤，由于前段处理效果差，导致精细过滤器原油污染、堵塞以及腐蚀损坏严重，影响出水水质，甚至导致精细过滤器停运。由此，本研究将生化处理技术与精细过滤相结合，形成了低渗透油田污水生化精细处理集成技术。
生化精细处理流程主要由重力沉降缓冲、预生化、生化处理(除油、杀菌)、生物除氧沉降、精细过滤等工艺集成配套[2]。胜利油田在樊41块建成的生化精细处理工程示意图见图 1。
生化系统建立后，生物膜食物链较完善，原生动物吞噬细菌，细菌又不断地以水中的油和其它有机成分为食料繁殖生长，从而使污水中的油含量逐渐降低，保障了后续膜处理过程的稳定运行。同时，生化处理过程中，微生物消耗污水中大部分营养底物，在很大程度上避免污水长距离输送过程中的沿程恶化问题[3-5]；生化处理工艺还能够有效杀灭硫酸盐还原菌，降低腐蚀速率。生化出水再经精细过滤后，污水中的悬浮物、胶体等污染物得到有效去除，达到低渗透油田回注水要求的A1级标准。工程各阶段出水水质分析见表 1。
生化精细处理工艺运行成本为0.486元/m3，考虑人工费用和设备折旧，综合制水成本为2.386元/m3。将采油污水经生化精细处理后，代替清水，回注低渗透油藏，吨水节约清水费用4.7元/m3，节约药剂费用0.6元/m3，节约罐车运输污水费用5.0元/m3。因此，该技术具有良好的经济效益和环境效益。
稠油油藏在胜利油田占有重要比例，目前主要采用注蒸汽热采方式。稠油注蒸汽热采过程中需要消耗大量的淡水资源，胜利油田注汽锅炉耗用淡水量700×104 m3/a。为解决稠油热采注汽锅炉大量淡水消耗和油田富余污水处置之间的矛盾，在陈庄油田建立了采油污水锅炉回用处理工程，采用生化除油集成反渗透淡化技术，使采油污水处理后直接回用于试验区注汽锅炉，为油田富余采油污水资源化回用开辟了一条新途径[6]。
稠油热采污水深度处理回用锅炉处理流程主要由隔油沉降、气浮、生化处理、超滤、反渗透等集成，达到除油、除菌、除机杂、除硬度、除盐的目的，满足锅炉系统水质要求。工艺流程见图 2。
陈庄油田稠油污水通过原水泵进入换热、冷却设备，既回收污水热能，减少注汽锅炉燃料消耗，又保证了生化系统的处理效果。原水经热交换后进入生物接触氧化池，依靠生物膜上高效烃类降解菌群实现对溶解油、乳化油的彻底降解，并降解部分有机物，生化出水含油小于2 mg/L，COD值小于120 mg/L。生化出水经絮凝-沉降-粗滤-超滤处理后，细菌、胶体、残余微量油脂、悬浮物等得到有效去除，超滤出水SDI小于3，达到反渗透进水要求。反渗透膜能够有效去除污水中的离子，反渗透出水水质远远好于锅炉进水要求，能够保证锅炉系统的良性运转。各节点水质监测结果见表 2。
稠油热采污水深度处理回用锅炉工程运行过程中，设备耗电4.6 kWh/m3，按0.55元/kWh计，折合为2.53元/m3；药剂费为1.45元/m3，合计直接运行费用为3.98元/m3。
经济效益估算：以360 m3/d淡水产量计算。节约清水资源费63.07万元/年(按当地水价4.8元/m3计算)；节约无效回灌费用91.98万元/年(按无效回灌费用7元/m3计算)；节约注汽锅炉燃料费用59.13万元/年(按换热后淡水温度45 ℃，清水温度15 ℃计算)。
聚合物采油作为三次采油技术已得到广泛应用，目前油田配制聚合物母液普遍使用清水，由于大量清水进入注水系统，导致富余污水量增大，大部分富余污水采用回灌地层的处理方式，费用高。实现富余污水回用配制聚合物母液是解决三次采油区块污水富余的有效途径。国内外研究及现场试验表明，污水对聚合物降解降黏的主要原因，不但是污水的含盐量高的问题，更主要的是现场高压密闭污水中的活性物质对聚合物产生的严重降解，导致了注入液黏度达不到要求，降低了聚合物驱的效果。
针对胜利油田埕东西区泡沫驱后采油污水由于含有还原性硫化物，导致聚合物溶液黏度降低的情况，将生物氧化除还原性物质和生物竞争抑制硫酸盐还原菌(SRB)相结合，形成了一套含聚污水资源化利用技术，达到聚驱生产要求。
该技术将生物氧化与生物抑制相结合，筛选了适合该污水物理化学性质的硫化细菌(SOB)和反硝化细菌，SOB将污水中还原态物质转化为高价态的化合物，从而达到去除污水中H2S的目的；为了防止硫酸盐还原菌再次产生H2S，利用生物竞争抑制和提高污水氧化还原电位的方法抑制硫酸盐还原菌的活性，从而提高污水配制聚合物的黏度及其保持率，使聚合物溶液在地层中长时间保持稳定。
系统运行稳定后，进水、出水水质指标监测结果见表 3，表中数据表明经工艺处理后污水中H2S能够完全被清除，而且与进水相比，悬浮物和含油都有所降低，出水溶解氧为0.2 mg/L，腐蚀速率0.010 mm/a。
利用该工艺处理后污水配制的聚合物溶液黏度一直维持在24 mPa · s左右，能够满足该区污水配制聚合物溶液的生产要求。
(1) 采油污水生化精细处理技术可使处理后污水达到低渗透油田注水水质要求的A1级标准。生化处理技术作为有效的除油和杀菌工艺，能够彻底去除污水中的含油和SRB，为精细过滤器提供良好的水质，充分发挥精细过滤器的精细过滤性能。
(2) 生物接触氧化-超滤-反渗透集成工艺可使处理后的油田污水达到高压注汽锅炉进水水质要求。该技术的实施不仅可解决清水水源问题，节约清水，而且可以降低油田富余污水压力，避免热采污水的无效回灌或外排，实现节能减排。对其它油田采油污水的资源化利用具有很好的示范作用。
(3) 针对油田采出水中的活性组分导致聚合物黏度降低的污水，采用生化曝氧除还原性物质+生物竞争抑制集成技术，使处理后的污水直接用于配制聚合物，可提高配聚黏度，满足生产要求。
2012, Vol. 41 Issue (4): 432-434
2012, Vol. 41 Issue (4): 432-434