[发明专利]一种降低油田采油集输系统与地层结垢的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种降低油田采油集输系统与地层结垢的方法，特别涉及一种在海上采油生产过程中利用膜分离工艺进行采出水深度处理及循环利用，以及清污混注过程中预防集输系统与地层结垢的方法，属于提高油田采收率的技术领域。 

背景技术：

在石油开采过程中，石油采出液中含有大量的水，含水率一般在60％以上，有的已经超过90％，甚至最高达到98％。油水分离后产生大量废水，废水中主要含有：大量悬浮物，总悬浮固体为50-200mg/L，化学需氧量(CODcr)为150-400mg/L，矿化度为3000-50000mg/L，总油为10-100mg/L。废水直接排放不但浪费宝贵的水资源，而且严重污染和破坏周边生态环境。我国陆上各主要油田大多采用注水或注聚合物驱油的方式，将采出水处理后回注。现有的采出水处理工艺主要采用重力沉降、气浮、过滤等传统方法，处理后的水很难达到采油回注水对水质的要求，特别是配制聚合物驱油对水质高标准要求。回注水水质差，严重影响石油开采产量的稳定和提高。 

近年来，膜技术开始在采出水处理中有应用，利用超滤膜去除其中的油类和悬浮物，利用纳滤膜去除其中的易结垢的二价离子成分，达到回注水的处理指标。中国专利申请号02111402.1公开的是一种“利用膜分离技术进行油田采油废水深度处理及循环利用的方法”，采用超滤和纳滤膜分离技术进行油田采油废水深度处理及循环利用，将纳滤滤出液作为油田注水或配制聚合物溶液。中国专利申请号200720025918.7公开了一种“低渗透油田回注用采油污水处理装置”，采用生物接触氧化、超滤、纳滤的工艺流程处理采出水。纳滤出水作为油田注水。上述膜法采出水处理存在的问题是，由于采出水中易结垢离子的浓度较高，纳滤膜的水回收率仅有40-70％，因此浓缩过程中产生大量的浓缩废水，其中含有大量的易结垢的成分，这种废水无法处理，只能以无效回注的方式注入地下，或达标后排放掉。 

我国陆上各主要油田大多采用注水或注聚合物驱油的方式，采出污水处理所提供的水量往往难以满足回注水的水量要求，因此需要采取其它水源作为补充水，一般采用清水(河水或打水源井抽取浅层地下水)作补充注水。在现有技术中，油田注水一般采取清污分注或清污分别处理，处理后的水再混注的方法。但是，由于清水中的离子与采出水中的离子不配伍，易发生反应形成沉淀，造成严重的管路结垢与腐蚀问题，并导致地层的严重损害，大大降低了油田的生产量。中国专利申请号95116410.4公开的是一种“清污混注水处理方法”，使清污水在地面上发生沉淀反应，并通过絮凝过滤方法去除生成的沉淀。其缺点是所形成的清污混注水中的易结垢成分处于饱和浓度，这对于注水是不利的，在注水时仍需要加阻垢剂，且 一般采用传统的絮凝过程方法并不能够完全达到注水水质标准。 

海上油田开发过程中，同样存在采出污水处理所提供的水量不满足回注水量要求的问题，其解决办法是打水源井取水或直接注入海水。但在海上，特别是深海，打水源井的费用已接近钻油井的费用，且由于存在水下输送管线的腐蚀及海上风、浪、流的应力等一系列问题，运行成本也极高，风险较大。由于海水或清水中含有易结垢的成分，直接注入地层中，会形成大量的水垢。一般采取加入阻垢剂防止结垢的方式。 

美国马拉公石油公司Plummer于1988年申请的美国专利US4723603A1公开了一种“Preventing plugging by insoluble salts in a hydrocarbon-bearing formation”，提出采用反渗透膜去除海水中易结垢的二价的硫酸根离子，将反渗透膜产水作为注水，防止含油储层堵塞的技术。美国GE公司于2004年申请的专利US2004007358(A1)，公开了一种采用带有三层结构的卷式纳滤膜，去除海水中易结垢的二价硫酸根离子，将纳滤软化海水作为注水的技术。脱除硫酸盐的关键是采用纳滤膜分离技术。纳滤膜的特点是膜表面一般带有一定量的负电荷，可选择性地去除海水中的硫酸根离子，得到低硫酸盐含量的海水。目前，该技术在海水淡化的预处理方面国内外已开展大量的研究与应用。但由于纳滤膜过程的水回收率一般只有50％-60％左右，剩余40％-50％的浓缩海水则无法利用，只能排掉。因此，上述专利没有考虑纳滤所产生的浓缩海水如何处理。由于该浓缩海水与当地海水的成分有较大的差别，不符合海洋环境法规。同时，海上油田的部分采出水达不到注水要求而外排，也造成严重的环境污染。 

因此，无论是陆上油田还是海上油田均亟待开发新的供水与水处理方式，有效地解决结垢的问题及环境污染问题，并降低成本，确保油田稳定生产，提高采油过程的经济效益。