油田污水回注及回注泵耐蝕材料應(yīng)用實(shí)踐

朱士春，趙彥女，張伊鮮，余靜

(1.長(zhǎng)慶油田分公司第十一采油廠太白梁作業(yè)區(qū)，甘肅 慶陽(yáng) 745000； 2.長(zhǎng)慶油田分公司第二采氣廠神木天然氣處理廠，陜西 榆林 719000)

0 引言

現(xiàn)階段，我國(guó)的油田開(kāi)發(fā)已經(jīng)進(jìn)入了高含水期，原油中水含量不斷提升，加大了油田采油廢水處理的難度。如果對(duì)油田廢水處理不當(dāng)，會(huì)對(duì)開(kāi)采區(qū)的生態(tài)環(huán)境造成很大的影響，給附近的居民帶來(lái)很大的安全隱患，所以必須加強(qiáng)對(duì)油田污水處理力度。同時(shí)經(jīng)過(guò)處理的污水達(dá)標(biāo)之后，可以進(jìn)行回注。污水回注技術(shù)的運(yùn)用，一方面可以減少油田在開(kāi)采過(guò)程對(duì)環(huán)境的污染；另一方面可以有效提高油田產(chǎn)量。

油田污水回注對(duì)于注入水的水質(zhì)要求十分嚴(yán)格，一旦注入水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)，很有可能導(dǎo)致回注管道發(fā)生破壞，給油田企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程帶來(lái)影響，甚至造成經(jīng)濟(jì)損失。因此在注水時(shí)需要對(duì)污水進(jìn)行處理，同時(shí)要確保其能夠達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。另外在實(shí)際開(kāi)采過(guò)程中需要重點(diǎn)研究回注泵耐蝕材料，確?；刈⒈眠\(yùn)行良好，延長(zhǎng)使用壽命，才能減少原油的開(kāi)采成本，為油田企業(yè)健康高質(zhì)量發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

1 影響回注水水質(zhì)的主要因素

1.1 對(duì)油田污水回注的意義認(rèn)識(shí)不到位

油田污水回注對(duì)解決水資源、提高油田開(kāi)采效率、防止環(huán)境污染具有重要意義。但在實(shí)際應(yīng)用該技術(shù)的過(guò)程中，其重要性并沒(méi)有得到足夠重視。相關(guān)負(fù)責(zé)人只是重點(diǎn)關(guān)注石油的開(kāi)采效率，而忽視了注入水的水質(zhì)，并且對(duì)注入水并沒(méi)有進(jìn)行深入研究，導(dǎo)致注入水的質(zhì)量達(dá)不到油田的開(kāi)采需求，不僅對(duì)油田的開(kāi)采環(huán)境帶來(lái)影響，還影響了原油的采收效率。

1.2 操作方面存在的問(wèn)題

污水回注工作需要進(jìn)行科學(xué)化的操作，因此在該過(guò)程中需要利用合理的工作流程完成污水回注工作，在該階段需要確保操作系統(tǒng)的正確性，才能有效提高污水回注的工作質(zhì)量，確保工作流程達(dá)到規(guī)范化才能從根本上解決問(wèn)題。

現(xiàn)場(chǎng)操作人員在實(shí)際操作中會(huì)出現(xiàn)不同程度的違規(guī)現(xiàn)象，導(dǎo)致油田的工作效率降低，另外藥劑添加不合理，造成藥劑用量無(wú)法滿足油井的開(kāi)采需求，進(jìn)而造成注入水水質(zhì)受到影響，會(huì)導(dǎo)致污水回注效率降低[1]。

污水回收和沉降在實(shí)際操作時(shí)會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，主要表現(xiàn)在沉降罐液位低，導(dǎo)致沉降時(shí)間無(wú)法滿足油水分離的效果。在污水回注過(guò)程中工作系統(tǒng)也容易受到污染，一些員工在濾管損壞的狀態(tài)下，仍然進(jìn)行油水分離，導(dǎo)致水質(zhì)出現(xiàn)問(wèn)題。

1.3 濾料處理不全面

由于污水在處理工作過(guò)程中，大多會(huì)利用到石英砂、磁鐵礦等濾料來(lái)作為主要原料對(duì)污水進(jìn)行處理。如果在這些方面的處理工作不夠深入，就會(huì)直接影響到污水水質(zhì)。造成回注污水受到影響，嚴(yán)重的情況下會(huì)給環(huán)境帶來(lái)一定的影響，并且會(huì)降低油田產(chǎn)量和工作效率[2]。

2 提高油田污水回注的有效方法

2.1 加強(qiáng)管理，提高員工的綜合素質(zhì)

(1)加強(qiáng)培訓(xùn)工作，發(fā)揮組織作用，增強(qiáng)員工的綜合素質(zhì)水平。油田企業(yè)需要建立健全管理隊(duì)伍，確保管理隊(duì)伍中各部門(mén)的相關(guān)職責(zé)得到落實(shí)。在開(kāi)采時(shí)應(yīng)當(dāng)明確專(zhuān)職的管理人員，對(duì)污水回注水質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)和化驗(yàn)，并且根據(jù)檢測(cè)結(jié)果出具檢測(cè)報(bào)告。同時(shí)，也要定期對(duì)技術(shù)人員進(jìn)行培訓(xùn)工作，使其深入了解注水水質(zhì)對(duì)于油田開(kāi)發(fā)工作的重要性，只有不斷提高工作人員的專(zhuān)業(yè)技能和操作水平，才能有效提高注入水質(zhì)量。

(2)建立完善的管理制度和考核體系。應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)明確工作人員在操作過(guò)程中的規(guī)范，嚴(yán)格按照相應(yīng)的管理要求對(duì)工作人員進(jìn)行管理，同時(shí)需要將水質(zhì)指標(biāo)納入到日常管理工作過(guò)程中，與員工的績(jī)效考核掛鉤。

(3) 優(yōu)化操作控制，建立水質(zhì)管理方法。通過(guò)對(duì)注入水水質(zhì)在工作過(guò)程中所出現(xiàn)的問(wèn)題以及回注工藝的分析得知，要想實(shí)現(xiàn)污水處理工作效率的提高，就必須加強(qiáng)對(duì)污水水質(zhì)的管理工作。污水回注工作所涉及的內(nèi)容較多，因此需要從多個(gè)環(huán)節(jié)來(lái)控制污水水質(zhì)，才能有效增強(qiáng)油田的開(kāi)采效率[3]。

2.2 有效控制水質(zhì)

大多數(shù)油田污水主要來(lái)源于三相分離器和生活污水，經(jīng)過(guò)沉降罐和除油罐的處理，就可將污水輸送至處理場(chǎng)所，再經(jīng)過(guò)相應(yīng)的處理之后，就能有效滿足油田回注水質(zhì)要求。在進(jìn)行實(shí)際操作過(guò)程中，首先將油田污水在三相分離器中進(jìn)行處理，降低水中的含油量。在沉降罐中，利用油水比重差將油水進(jìn)行有效分離，確保原油在不被浪費(fèi)的情況下，注入水水質(zhì)也會(huì)得到保障。另外要及時(shí)對(duì)除油罐上方的油污進(jìn)行處理，當(dāng)油罐內(nèi)的油污厚度達(dá)到一定要求時(shí)就需要對(duì)含油污水進(jìn)行回收，減少含油污泥的積累，同時(shí)應(yīng)當(dāng)采取有效措施出去污油，才能減少含油污泥對(duì)水質(zhì)的影響。

2.3 利用微生物凈化污水

通過(guò)將微生物注入到油田污水中，可以有效增加菌群對(duì)于物質(zhì)的分解能力，可以在污水中迅速生成對(duì)各種有機(jī)物降解的生物群，可有效去除污水中含有的各種有害物質(zhì)。微生物擴(kuò)培裝置的運(yùn)行能夠有效提高微生物的繁殖率，利用微生物參與的還原、氧化、合成等作用，將有機(jī)物進(jìn)行有效分解并最終轉(zhuǎn)化成二氧化碳和水。

微生物反應(yīng)的技術(shù)特點(diǎn)主要有以下兩點(diǎn)：第一，對(duì)于不同的油田污水，可以選擇有針對(duì)性的特殊微生物來(lái)進(jìn)行凈化；第二，針對(duì)污水可生化性能進(jìn)行提高，處理效率得到大幅度增長(zhǎng)，并且會(huì)產(chǎn)生相對(duì)穩(wěn)定的水質(zhì)[4]。

3 污水回注效果

3.1 減少對(duì)地層的影響

利用污水回注，可以有效提高油田的水驅(qū)效果。由于回注水是從油田中所開(kāi)采出來(lái)的，因此在進(jìn)行污水回注之后能夠與油井中的流體形成良好的配伍性，減少水質(zhì)對(duì)地層所帶來(lái)的損害，同時(shí)可以擴(kuò)大注水波及體積，在儲(chǔ)層內(nèi)形成良好的油水連接通道，擴(kuò)大泄流面積，增加界面之間的阻力提高了流體在儲(chǔ)層中的流動(dòng)速度，進(jìn)而提高了油田的開(kāi)采效率。但污水回注中，如果雜質(zhì)含量過(guò)高，注水水質(zhì)達(dá)不到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，則有可能堵塞地層孔隙，影響注水驅(qū)替效果，導(dǎo)致油田的開(kāi)采效率下降[5]。

3.2 提高石油開(kāi)采經(jīng)濟(jì)性

利用污水進(jìn)行回注是比較經(jīng)濟(jì)的注水方式，井筒內(nèi)流動(dòng)的注入水是從井下氣層部位開(kāi)采到地面的水，經(jīng)過(guò)特定的污水處理措施以后，在注入到氣層當(dāng)中可以實(shí)現(xiàn)水驅(qū)效果。通過(guò)分析油田污水的特點(diǎn)，應(yīng)該采取最優(yōu)的水質(zhì)處理措施，提高回注水水質(zhì)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到水驅(qū)效果，要防止回注水對(duì)井筒造成腐蝕，從而影響井筒的使用壽命，增加油氣井維護(hù)成本。

3.3 應(yīng)對(duì)水資源短缺

利用污水回注可以確保水量充足，以及注水管網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)注入，不會(huì)出現(xiàn)水資源短缺的情況，通過(guò)對(duì)污水回注壓力的控制，實(shí)現(xiàn)油井配注要求，可以有效提高油田的開(kāi)采效率，進(jìn)而達(dá)到油田生產(chǎn)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

在利用污水回注過(guò)程中，如果污水處理達(dá)不到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，會(huì)對(duì)管網(wǎng)造成腐蝕現(xiàn)象，因此在回注過(guò)程中需要提高污水水質(zhì)的處理效果。污水中含有復(fù)雜的化學(xué)成分，如果污水得不到較好的處理，會(huì)導(dǎo)致注水設(shè)備發(fā)生損壞，進(jìn)而影響注水效率，因此需要加強(qiáng)防護(hù)措施，才能確保污水回注效果[6]。

4 優(yōu)化回注工藝降低運(yùn)行成本

通過(guò)油田的實(shí)際情況可以看出，對(duì)污水進(jìn)行處理以后，水質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)還不能完全達(dá)到注入水的標(biāo)準(zhǔn)，注入油層之后會(huì)發(fā)生油層孔隙堵塞現(xiàn)象，因此需要采取清堵技術(shù)，才能夠延長(zhǎng)水驅(qū)效果。因此在實(shí)際開(kāi)采過(guò)程中，必須增加酸化和壓裂施工作業(yè)，同時(shí)需要對(duì)污水進(jìn)行更加深化處理，在處理過(guò)程中，要加強(qiáng)處理工藝的監(jiān)督和管理，在最大程度上提高回注水的水質(zhì)。

結(jié)合現(xiàn)有的污水回注工藝設(shè)計(jì)，需要不斷對(duì)設(shè)備和工藝進(jìn)行研究和創(chuàng)新。目前馬八區(qū)塊對(duì)污水回注實(shí)施方案主要有三種：第一，結(jié)合現(xiàn)有聯(lián)合站所利用的注水流程，增加一輛倒液罐車(chē)，并且安裝注水泵來(lái)增加油氣井注水量；第二，對(duì)集輸站的注水流程進(jìn)行優(yōu)化，將污水就地回注；第三，基建提供的帶水處理工藝。不同方案對(duì)污水回注效果影響不同，應(yīng)該根據(jù)油井的實(shí)際情況還選擇合適的回注方案，降低油氣井運(yùn)行成本。

對(duì)污水水質(zhì)進(jìn)行優(yōu)化處理，提高油井的驅(qū)替能量，可以有效增加油井產(chǎn)量，進(jìn)一步促進(jìn)油田的發(fā)展，挖掘區(qū)塊潛能。通過(guò)對(duì)油田污水回注問(wèn)題的不斷研究，努力開(kāi)拓污水回注的新技術(shù)，提高污水回注標(biāo)準(zhǔn)，提升油井注水開(kāi)發(fā)效果[7]。

5 優(yōu)選回注泵材料延長(zhǎng)使用壽命

在油田污水回注中，回注泵的作用至關(guān)重要。目 前我國(guó)各油田所使用的大型注水泵數(shù)量接近1 000 臺(tái)，其中大多數(shù)注水泵為8 kW 以上的大功率分段式離心泵。這些注水泵在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)消耗大量的電能，占整個(gè)油田消耗電能的40% 以上，因此提高注水泵的工作效率和確保注水泵的長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)增強(qiáng)油田企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益有著非常重要的意義。例如我國(guó)長(zhǎng)慶油田現(xiàn)在所使用的注水泵為2 000 多臺(tái)，提高注水泵的運(yùn)行效率，1 年可以節(jié)約用電2.8 億度，節(jié)省一大筆電費(fèi)。同時(shí)對(duì)現(xiàn)有的注水泵進(jìn)行改造升級(jí)可以有效延長(zhǎng)注水泵的使用壽命，并且定期對(duì)注水泵進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，還可以節(jié)省相應(yīng)的維修費(fèi)。

在延長(zhǎng)注水泵使用壽命的同時(shí)，確保注水泵能夠得到高效運(yùn)轉(zhuǎn)，研究人員在此過(guò)程中也做出了大量的研究工作，并且取得了非常優(yōu)異的成績(jī)，但是與先進(jìn)技術(shù)相比，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中仍然存在一定的差距。

一些發(fā)達(dá)國(guó)家非常重視延長(zhǎng)注水泵的使用壽命和確保注水泵的高效長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而可以達(dá)到節(jié)能目標(biāo)。在實(shí)際工作過(guò)程中，除了添加緩釋劑以外，還可采用耐腐蝕的核心材料來(lái)制作葉輪、泵殼、導(dǎo)葉以及其他設(shè)備部件。這些材料中包括鈦、鈦合金和鉻鎳不銹鋼等。通過(guò)分析不同的污水成分，可以使用鈦合金來(lái)制作葉輪泵，當(dāng)回注污水達(dá)到12 000 h 之后，注水泵仍然可以繼續(xù)使用，并且應(yīng)用效果非常好。

根據(jù)用戶技術(shù)要求、注水泵所輸送的介質(zhì)、注入水的化學(xué)性質(zhì)，選擇不同的耐腐蝕材料，對(duì)增強(qiáng)注水泵的使用壽命有著重要意義。316 不銹鋼制造泵體、不銹鋼制造其他部件，在有抗應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的部件，采用合金材料、耐磨材料、鈷鉻鎢合金材料進(jìn)行制作，另外有效提高注水泵內(nèi)部構(gòu)件的耐磨性。

與國(guó)外先進(jìn)國(guó)家相比，我國(guó)注水泵的使用壽命較短，產(chǎn)生該現(xiàn)象的主要原因是由于油田污水成分復(fù)雜，且我國(guó)油田在開(kāi)采過(guò)程中所形成污水中的氯離子含量較高、腐蝕性強(qiáng)；另一方面注水泵所使用的材質(zhì)與先進(jìn)國(guó)家相比存在一定的差距，耐腐蝕性較低。

我國(guó)油田污水中的氯離子含量高，并且具有強(qiáng)腐蝕因素，通過(guò)分析國(guó)外的先進(jìn)注水泵，在注清水狀態(tài)下，注水泵的使用壽命可以達(dá)到15 000 h，而注入氯化物等雜質(zhì)的地層水使用壽命可以達(dá)到7 000 h。在注入含氧污水時(shí)，壽命僅僅只有2 500 h。當(dāng)注入硫化氫等腐蝕性介質(zhì)時(shí)，平均的使用壽命在500 h。因此針對(duì)不同的注入介質(zhì)，需要采用不同的回注泵材料，才能夠有效提高注入泵的工作效率，減少油田企業(yè)經(jīng)濟(jì)成本的投入。

近年來(lái)，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，各大油田在注水泵耐腐蝕材料方面的研究也取得了很快的發(fā)展，使注水泵的壽命得到提高。例如，對(duì)注水泵結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，對(duì)注水泵的不銹鋼缸體進(jìn)行離子軟氮化處理；適當(dāng)調(diào)整泵的密度間隙，能夠有效提高泵效，使注水泵的使用壽命得到延長(zhǎng)，并且注水泵的免修期可以超過(guò)5 700 h。因此，加強(qiáng)對(duì)注水泵的材質(zhì)創(chuàng)新和完善，選用優(yōu)秀的材料進(jìn)行注水泵的制造，可有效提高注水泵的防腐性能，進(jìn)而增強(qiáng)注水泵的工作效率和工作周期。

6 結(jié)語(yǔ)

將油田采出的污水回注到油井中，可以實(shí)現(xiàn)水驅(qū)的開(kāi)發(fā)效果，在實(shí)際操作過(guò)程中，需要將分離出的污水進(jìn)行特定處理，達(dá)到注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)之后才能對(duì)油井進(jìn)行回注。該方式可以有效解決注入水與油井配伍性問(wèn)題，從而增強(qiáng)了油井的開(kāi)采效率，同時(shí)通過(guò)優(yōu)化回注泵耐蝕材料及結(jié)構(gòu)可以減少油田在開(kāi)采過(guò)程中的成本，提高了油田在開(kāi)采過(guò)程中的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。