概述
1. 定义
油田采出水是油气田开采过程中的副产物它也是采油过程中最大的废水。在早期采油过程中采出水中水含量通常很低，但是最近水含量上升到80%。在一些地区水含量甚至超过90%。我国每年处理、回注水达10多亿m3。
2. 特点
由于我国各油田地质条件、开发方式、油层改造措施、注水水质、集输工艺等的不同，各油田采油污水的性质差异很大。一般来说，有以下特点：含油量高、含有悬浮固体颗粒、含细菌、部分油田污水含表面活性剂、含溶解盐类和溶解气体及有机物成分。
3. 途径
油田采出水处理的一般途径有油田污水经处理回注地层、作为蒸汽发生器或锅炉的给水以及处理后排放等，均需要对采出水进行净化处理。
4. 技术
较多采用的是油田采出水回注技术，不但可以节省淡水资源、减少环境污染，而且由于采出水具有水温高、矿化度较高、与地层配伍性好等特点有利于驱油，所以将油田采出水处理后回注采油是各油田采出水的主要出路。
技术原理
1. 悬浮油和分散油的去除技术
①重力分离法
利用油和水的密度差及油和水的不相溶性，在静止或流动状态下实现油珠、悬浮物与水分离的方法。
主要设备有横向流除油器、波纹板聚结油水分离器、聚集型油水分离器、立式除油罐和斜板式隔油池等。
新出现的密置波纹板除油器能除去最小粒径为40μm的油珠。波纹板聚结油水分离技术是将重力分离和聚结分离结合于一体的新型油水分离技术，具有能耗低、分离效率高、设备简单、结构紧凑等优点。
②离心分离法
使装有采油污水的容器高速旋转，形成离心力场，因颗粒和污水的质量不同，受到的离心力也不同，相对密度大的水受到较大的离心作用被甩到外侧，相对密度小的油珠则被留在内侧并聚结成大的油珠而上浮，达到分离的目的。
常用的设备是水力旋流器，能去除粒径在10～15μm以上的油珠。
③粗粒化法
利用油-水两相相对聚结材料亲和力的不同来进行分离。含油废水通过装有粗粒化材料的装置，水中油分在润湿聚结、碰撞聚结、截留、附着等过程的作用下，油珠由小变大，从而得到去除。
该技术主要用于处理分散油，只有聚结作用，没有破乳功能。
其技术关键是粗粒化材料。粗粒化材料有亲油性材料、亲水性材料以及石英砂、煤粒等无机材料。该法具有体积小、运行方便、操作简单的优点，缺点是易堵塞。
④絮凝法
向含油水中投加絮凝剂，通过絮凝剂的作用使水中的油滴变大，便于后续工艺分离。
絮凝剂在除油过程中可通过絮凝沉降除菌，能去除油田污水中50%以上的SRB，此外絮凝还有利于杀菌剂对菌量的控制。常用的无机絮凝剂包括聚合氯化铝和聚合硫酸铁，油田含油废水处理用絮凝剂逐渐由无机向有机转化，单一型向复合型转化，以利于对”三采”采出水的处理。
⑤悬浮污泥过滤技术
核心包括加药部分和污水净化器，它是一种物理化学方法，另外对悬浮物和SRB均有一定的处理效果。
该法具有工艺简单、投资少、运行费用低、出水指标优良等优点。
2. 乳化油和溶解油的去除技术
①化学破乳法
乳化油的存在状态相对稳定，要达到油水分离首先要破乳。通过向水中投入化学药剂完成的，药剂在水中水解后能形成带正电荷的胶团，并能与带负电荷的乳化油发生电中和作用，降低其表面电位，再经过其他处理使油粒聚集，粒径变大，从而达到油水分离的目的。
化学破乳法包括盐析法、酸化法、凝聚法，最传统和常用的药剂是铝盐及铁盐系列。
②气浮法
依靠气泡表面能吸附油滴或悬浮物的特性达到分离目的。
根据气泡的生成机理，大致分为溶气气浮、散气气浮和电解气浮3类。溶气气浮产生气泡的机理主要是将气体（油田上多用天然气、惰性气体）在一定水温和压力下溶解于水，并尽量使其接近或达到饱和溶解度，然后经释放器或压力控制阀使溶气水突然消能减压，从而在水中产生大量微细气泡；散气气浮产生气泡的机理是用机械、水力或采用二者相结合的方式，将吸入的空气（或天然气、甲烷、其他惰性气体）打碎而形成微细气泡；电解气浮是利用不溶性电极电解采油污水，在电解分解作用和初生态的微小气泡的上浮作用下，使乳化油破坏，并使油珠附着在气泡上。溶气气浮产生的气泡的直径为20～60 μm 或更小，且稠密均匀，对乳化油处理效果最好，但由于乳化油含量较低，故现场一般采用散气气浮。
③电化学法
包括电凝聚和电火花法。
电凝聚是利用溶解性电极电解采油污水，从溶解性阳极溶解出金属离子，金属离子水解生成氢氧化物，它能吸附和凝聚乳化油与溶解油，然后沉淀可除去油。
电火花法是利用交流电来去除采油污水中的乳化油和溶解油，在电场作用下筒内的导电颗粒间会产生电火花，在电火花和水中均匀分布的氧的作用下，油分被氧化和燃烧分解。
④吸附法
利用亲油性材料来吸附水中的油，对溶解油的处理效果最好。
根据固体表面吸附力的不同，吸附可以分为表面吸附、离子交换吸附和专属吸附3 种类型。活性炭是常用的吸附材料，但由于活性炭处理成本高、再生难，使用上受到一定的限制，一般仅用于含油废水的深度处理。
3. 油田采出水悬浮物的去除技术
注入水中悬浮固相的含量及颗粒大小是影响注水水质的重要指标，是造成地层伤害的重要因素，悬浮颗粒对地层孔隙的堵塞主要是在岩石的端面、断面附近和岩石的深部。
①过滤法
将采油污水通过设有孔眼的装置或通过由某种介质组成的滤层，去除污水中的悬浮物的方法，它是去除悬浮物，特别是去除低悬浊度中微小颗粒的一种有效操作，它是利用颗粒介质的截流、惯性碰撞、筛分、表面黏附、聚并等作用，将水中油分去除。
一般所用过滤器有压力式和重力式2 种，我国油田过滤器普遍采用压力式，在油田废水普通站和深度站过滤处理工艺中广泛使用核桃壳过滤器。
②膜分离法
利用膜所具有的选择透过性，对污水中的某些微粒或离子性物质进行分离和浓缩的方法。
目前膜技术在油田采出水处理中应用最为广泛的是微滤（MF）、超滤（UF）和反渗透（RO）系统，而国内外研究较多的是管状陶瓷微滤、中空纤维微滤、管状聚合物超滤和反渗透系统。MF 能去除0.1-100μm 以上的固体悬浮颗粒，UF能去除0.001~0.02μm 的大分子物质和固体悬浮物，可见MF和UF 对控制悬浮物颗粒粒径非常有效，另外对采出水中油的去除也有一定效果，RO系统主要是针对采出水的脱盐。
4. 油田采出水中细菌的去除技术
影响油田注水水质的主要微生物是硫酸盐还原菌、腐生菌和铁细菌。注入水中的细菌可腐蚀注水设备，菌体及其代谢产物又可污染水质、堵塞油层。
①高级氧化技术
包括臭氧氧化、二氧化氯氧化等。
利用臭氧、二氧化氯杀灭SRB 实验研究发现，两种方法对细菌有很好的杀灭能力，极低的投加量就能达到很好的杀菌效果，并且同时还可以氧化降解水中的有机物，切断SRB 的营养源，从根本上控制细菌含量。
②电解盐水杀菌技术
利用次氯酸钠发生装置电解饱和盐水产生次氯酸钠溶液。由于次氯酸钠不稳定，在水中产生的强氧化剂原子态氧，能够氧化细菌，使细菌中的蛋白质变性，失去复制和生存能力，从而达到杀灭细菌的目的。
该法杀菌效果好，处理后水中的SRB 为0.6-60 mL-1，但在高矿化度污水中作用效果差，且电极板结垢问题突出。
5. 油田采出水中各种离子的去除技术
油田采出水中离子组成复杂，其中的钙、镁等结垢离子容易反应生成CaSO4·2H2O、CaCO3等成垢物质，在管道和容器中结垢；Fe2+是导致污水稳定性差的主要原因，Fe3+反应生成的Fe(OH)3胶状物或絮团以及Fe2+与S2-生成的FeS 颗粒沉淀可堵塞地层。
电化学预氧化技术是用于去除油田采出水中Fe2+的一种方法，该技术是利用油田污水中富含NaCl的特点，使污水在电化学设备中被氧化，生成新生态O2、HO和Cl2等氧化性物质，将Fe2+氧化成Fe3+，之后可以利用沉降和过滤技术将Fe(OH)3沉淀去除，达到除铁的目的。对于油田采出水中的其他离子组分，一般无专门的处理方法，随油、悬浮物等物质的处理一并去除。
6. 油田采出水中有机物的去除技术
采出水中有机物种类多、COD高，这些物质的大量存在有利于微生物的繁殖，容易导致管线腐蚀和地层堵塞，其中某些处理剂会使岩石毛细管压力上升、增加水驱阻力，这种问题在低渗透油藏中的表现尤为突出。
①生物法
通过微生物的新陈代谢过程使采出水中的有机物被降解，转化为新的生物细胞及简单的无机物，从而达到去除有机物的目的。
生物法可分为好氧生物法、厌氧生物法和厌氧—好氧生物法。同其他处理方法相比，生物法具有成本低、操作简便、有机污染物降解效果好等优点，国内外均进行了大量研究。G. T. Tellez 等利用活性污泥法处理采油污水，研究表明停留时间为20 d 时，能去除采油污水中98%～99%的碳氢化合物。龚争辉等结合气浮技术和生物法的优势研发的气浮—生物接触氧化技术，在孤岛油田采油废水进行现场试验，发现处理后污水COD去除率为42.2% ，石油类去除率为89.3%。
②化学氧化法
将污水中呈溶解态的无机物和有机物转化为微毒、无毒物质或转化成容易与水分离的形态，分为氧化剂氧化法和电解氧化法。
氧化剂氧化法是指利用强氧化剂氧化分解污水中的油和COD等污染物质以达到净化采油污水的一种方法。
电解氧化法是指在污水中插入电极并通过一定的直流电，使污水中的油和COD等污染物质在阳极发生电氧化作用或与电解所产生的氧化性物质发生作用以达到净化采油污水的一种方法。
国内发展和应用现状
目前国内用于回注的油田采出水处理一般以《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法》（SY/T5329-1994）作为指导.主要控制指标为油、悬浮物及悬浮物的粒径。处理工艺主要采用传统的”老三套”工艺对采油污水进行处理.即以”混凝一沉降一过滤”为基础.再辅以阻垢、缓蚀、杀菌或生化法处理、吸附法、膜分离等，从而使采油污水达到回注标准。将采出水处理后回注地层。
油田采出水经过处理后主要用于回注。由于各油田采出水的物理化学性质差异较大，要求的注水水质标准也不一样，因此各油田采出水处理工艺流程也不尽相同。但是归纳起来多数采用三段处理工艺即除油-混凝沉降（或气浮）-过滤。若再辅以阻垢、缓蚀、杀菌处理后即可甩于回注。但由于多种原因，采出水尚无法完全回注地层，采出水的外排量正逐年增加。1995年～1997年采出水的回注率分别为94.21％、94.60％、91.44％，而同期外排量分别为2688万ｔ、2696万ｔ、3959万ｔ．外排采出水的达标率仅为50％左右，主要表现在外排采出水的CODCr严重偏高．特别是对于稠油污水、聚合物采出水、高含盐采出水，其达标排放率更低。
国外发展和应用现状
国外油田采出水的水质特点
各国油田采出水水质差异很大，水质复杂多变，出水水质各不相同，出水一般要求含油为5～
30 mg／L，SS为5～10 mg/L，悬浮物颗粒直径中值(简称粒径中值)为3～5 。原水含油为500～1 000 mg/L，SS为200～500mg/L，处理难度不是很大；多为稀油废水，粘度较低，一般都在1m Pa·s以下；矿化度(TDS)偏高，多在5 000～60 000 mg／L；普遍含有Cl、S、C02等腐蚀性离子和气体，其中C1～为2 000～40 000 mg／L；水温较高(55～75℃)；相对密度较高(1～1.05)；含有硫酸盐还原菌、铁细菌、腐生菌等丝状菌。
技术路线
国外油田采出水的出路为生产注水、无效注水、蒸发。生产注水可以提高原油产量和采收率，是稀油采出水的最佳出路；无效注水是将多余采出水注入废井，蒸发是隔油处理后的无奈之举。无效注水和蒸发多应用于油田开发初期、无注水要求的阶段以及气田采出水的处理。
典型流程
生产注水的典型流程：采出水一缓冲调节一重力混凝除油一气浮一过滤一生产注水。可根据注水水质考虑是否设置气浮设备，过滤设计成一级或二级。一般要求注水SS<5 mg／L，且
粒径中值<3 时，考虑设气浮和二级过滤；要求注水SS<10 mg／L，且粒径中值<5～10 时，可不设气浮，采用一级过滤。无效注水的典型流程(主要去除SS，一般要求SS<20 mg／L，含油<30 mg／L)：采出水一重力混凝除油一过滤一无效注水。蒸发的典型流程(主要去除含油，一般要求含油<50～100 mg／L)：采出水一重力除油一蒸发池。
供应商信息
大庆油田建设设计研究院水处理与化学研究室
辽宁华孚石油高科技股份有限公司
经典案例
参考文献
[1]周卫东，佟德水，李罗鹏.油田采出水处理方法研究进展[J].工业水处理，2008，28（12）：5—8.
[2]刘建兴，袁国清.油田采出水处理技术现状及发展趋势[J].工业用水与废水，2007，38（5）：20—24.
[3]梁文义.大庆油田采出水回注处理工艺技术的创新及应用[J].水处理技术，2008，34（6）：62—65.
[4]陈进富.油田采出水处理技术与进展[J].环境工程，2000，18（1）：18—20.
[5]李金林，齐建华，刘中民. 国外油田采出水回注处理工程介绍[J].给水排水，2008，34（6）：52—55.