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隨著油田開采進入中后期，含水率逐漸升高，為了維持產能需要將采出水處理后進行回注，回注操作的主要目的在于將水中阻礙注水、易引起注水系統腐蝕結垢的油類、懸浮物等不利成分去除。由于各個油田采油廢水的理化性質差異較大，所要求的注水水質量標準不同，各個油田采油廢水的處理工藝也有較大差異。但是從實際生產中總結得出，大部分都采用三段式處理工藝，即除油、混凝沉淀(或氣浮)、過濾。同時隨著油田開發的逐步深入，各項先進、成熟的污水處理技術逐漸引進、應用于現場生產，初步形成了5類比較成熟的污水處理技術。本文主要總結概括了各類油田污水處理技術及設備，凝練各類技術的優缺點及適應范圍，為現場工程應用提供重要理論支撐，具有較強的工程實踐指導意義。

1、油田污水水處理技術

1.1 油水分離技術-重力/離心分離技術

由于油和水的相對密度不同，當較輕的組分處于層流狀態時，較重組分的液滴按照斯托克斯公式的運動規律沉降，沉降速度與油在水中的半徑的平方成正比，水和油的密度差與油的粘度成正比。重力分離技術技術利用“淺池理論”，一方面可擴大沉降面積，另一方面也可提高水分沉降速度，從而誕生了一種由錯流式組合波紋板形成的板式聚結器，在油、水分離方面得到廣泛應用。

離心分離技術是利用油水密度的差異，對高速旋轉的油水混合物產生不同的離心力，從而實現油水分離。由于離心設備可以達到很高的轉速并產生數百倍重力加速度的離心力，因此離心設備可以更徹底地去除油和水，并且只需要很短的停留時間和很小的設備體積。其水力旋流器流場分析如圖1所示。

1.2 油水分離技術-氣浮技術

氣浮技術是指在水中形成高度分散的微小氣泡，附著在廢水中疏水基的固體或液體顆粒上，形成水-空氣-顆粒三相混合體系。顆粒附著在氣泡上后，形成表觀密度小于水的絮凝體并浮上來，在水面上刮除形成的浮渣層，實現固液或液液分離的過程。產生微氣泡的方法，常用的有電解法、曝氣氣浮法和溶氣氣浮法三種。

1)電解法通過向污水中通入5~10V直流電，使其產生小氣泡，從而排除雜質，但由于耗電量大，極板極易結垢，因此主要用于中小型工業廢水處理;

2)曝氣浮選法又稱散氣法，是在氣浮槽底部安裝微孔擴散板或擴散管，壓縮空氣以微小氣泡的形式從水槽表面逸出，在水池底部通常還裝有葉輪，軸與水面垂直，壓縮空氣從葉輪下方通過，使得大氣泡在高速時通過葉輪的攪拌作用被切割成小氣泡。曝氣機如圖2所示;

3)溶氣氣浮是降低氣壓，讓氣體從水中逸出的方法。主要有兩種形式：①使氣浮池上的空間處于真空狀態，當常壓水流入池中時，釋放微氣泡。稱為真空溶氣法;②空氣在壓力下溶解在水中達到飽和，溶解的氣流減壓進入氣浮池釋放微氣泡，稱為加壓溶氣法。加壓溶氣中的水可以是待處理水的全部或部分，也可以是氣浮池出水的回水，回水占處理水的百分比稱為回流比，該值是影響氣浮效率的重要因素，必須通過實驗確定，在實際生產中，加壓溶氣法更為常用。溶氣氣浮機如圖3所示。

三種氣浮法在適用性及優缺點中各有不同，其主要對比如表1所示。

1.3 懸浮物分離技術-過濾技術

過濾是水處理最為常用的技術，以去除水中懸浮物(機雜)為主要目的，對油和細菌也有一定的去除效果。根據所采用的過濾介質不同，可將過濾分為下列幾類：格篩過濾、微孔過濾、膜過濾、深層過濾，每種過濾的優缺點如下：

1)格篩過濾：濾速大、結構簡單，但過濾精度低;

2)微孔過濾：過濾精度較高(可達納米級)僅次于膜過濾、體積小、便于更換，但納污量低，易堵塞，需要頻繁反洗;

3)膜過濾：過濾精度最高，是目前最高精度級別的過濾方法，但造價及運行成本高;

4)深層過濾：納污量大、過濾時間長、反洗時間短，但濾料需要定期補充或更換。

過濾是去除油田污水中懸浮物的主要手段，其去除率達90%以上;氣浮也能對懸浮物具有一定的去除作用(最高去除率可達80%)，但氣浮只作為除油的主要手段，對懸浮物只是預處理，后續搭配過濾才能實現油和懸浮物的有效去除。

1.4 懸浮物分離技術-殺菌技術

回注污水中含有大量SRB(硫酸鹽還原)菌、各種懸浮物及乳化油。SRB菌喜歡生長在缺氧的地方(懸浮物內部)，用傳統方法無法殺死，給回注水系統帶來腐蝕設備和管道、使化學藥劑失效、惡化水質、堵塞巖心、影響采收率等嚴重影響。目前可通過物理、化學殺菌兩種方法進行解決。

物理殺菌的原理是將紫外線和光觸媒結合，紫外線不僅能殺死細菌，還能減少光源供給光觸媒。兩者有機結合，相互作用后產生光催化作用，產生的羥基游離堿能殺滅SRB菌，使水質達到回注要求。

化學殺菌可分為電解鹽水、二氧化氯和臭氧殺菌法。

1)電解鹽水殺菌技術：次氯酸鈉發生器用于電解過程中產生次氯酸鈉溶液和飽和大粗鹽，由于次氯酸鈉的不穩定性，在水中能迅速分解，產生原子態的強氧化性細菌。氧化細菌的蛋白質成分發生變性，失去了復制和存活的能力，也達到了殺滅細菌的目的。電解鹽水對油田污水中的主要細菌，如硫酸鹽還原菌(SRB)、鐵細菌(IB)、腐生菌(TGB)等有很好的殺滅作用。

2)二氧化氯殺菌技術：二氧化氯是國際公認的高效消毒劑。可殺滅所有微生物，包括細菌繁殖體、細菌孢子、真菌、分枝桿菌和病毒等，且這些細菌不會產生耐藥性。二氧化氯具有很強的吸附和穿透微生物細胞壁的能力，能有效氧化細胞內含巰基的酶，能迅速抑制微生物蛋白質的合成，從而破壞微生物，同時二氧化氯作為一種強氧化劑，還具有除藻、去泥、防腐、防霉、保鮮、除臭、氯化、漂白等作用，用途廣泛。

3)臭氧殺菌技術：臭氧對細菌的滅活反應總是非常迅速，與其他殺菌劑不同，臭氧能與細菌細胞壁脂質發生雙鍵反應，滲透到細菌內部，作用于蛋白質和脂多糖，改變細胞的通透性功能，導致細菌死亡。臭氧還作用于細胞內的核物質，如核酸中的嘌呤和嘧啶，破壞DNA。臭氧首先作用于細胞膜，對細胞膜的組成成分造成破壞，導致代謝障礙，而后繼續透過細胞膜，破壞細胞膜中的脂蛋白和脂多糖，改變細胞的通透性，導致細胞凋亡。

2、油田污水水處理設備

2.1 一體化污水處理裝置

XQK-JXT系列一體化污水處理裝置是專門為油田污水處理開發，它將多種污水處理單元集成在一個裝置上，大大縮短了區塊的污水處理流程，具有處理精度高、流程短、占地面積小，易標準化、撬裝化的特點。其性能指標如表2所示。

2.2 XL、YXL系列旋流器

旋流器主要是針對中高含水開采期采出液的預分離和含油污水的處理，也可用于環保等其它有一定密度差的兩相不互溶液體介質的分離。與其它油水分離設備相比，具有體積小、重量輕、除油效率高、無運動部件等優點。該設備進水口含油質量濃度≤2000mg·L-1，出水口含油質量濃度≤50~100mg·L-1，進水口含水體積分數80%~95%，出水口含油質量濃度≤2000mg·L-1，排油口含水體積分數30%~60%。

2.3 系列過濾器

1)SLW系列雙濾料過濾器

該裝置主要是為過濾油田含油污水而開發的過濾裝置。它是由多種不同密度的多層濾料組成的硬質濾料，根據水質要求，濾料采用不同級配比。經過多次沖洗后仍能保持上層輕粗濾料，下層重細濾料分層，形成濾料粒度由下至上，由小至上的階梯式過濾層，最大限度提高濾層在不同密度、不同級配指標下的截污能力。其性能指標如表3所示。

2)QLW系列纖維球過濾器

該裝置主要是為油田回注水精細過濾而開發的過濾裝置，可用于清水，也可用于污水。纖維球采用改性纖維絲編制而成，化學穩定性好，采用上部壓緊方式，過濾時壓緊保證過濾精度。反洗時壓緊裝置上行放松濾料，循環泵開啟水力環流振蕩反洗，反洗徹底。其性能指標如表4所示。

3)TCL(W)系列纖維束過濾器

該裝置克服了纖維球過濾器的缺點，在過濾精度、耐沖擊能力及反洗再生等方面有了較大的提高，并在油田的應用中取得了良好的效果。可用于清水，也可用于污水。其性能指標如表5所示。

4)KQLW系列污水精細過濾系統

該裝置主要針對油田含油污水精細過濾的需求而開發的，它將粗過濾器和精細過濾器有機地結合在一個裝置上，采用機械加水力攪拌反洗方式，使得各級濾料均可以得到有效再生。該裝置具有濾速快、過濾精度高、反洗徹底等優點，是用于油田污水精細過濾的一個典型短程設備。其性能指標如表6所示。

2.4 XJC系列洗井液處理車

XJC系列注水井洗井液處理車是油田注水井專用設備，共有三種規格，分別適用于3000m、4000m、5000m井深的注水井的洗井作業，可實現洗井液就地凈化處理后連續循環洗井，保護環境。該裝置由汽車底盤、洗井液處理裝置、洗井泵及動力傳動系統等部分組成，可對注水井單獨進行洗井作業。

三種類別處理車性能指標如表7-9所示。

3、油田污水水處理技術展望

水處理是兼具油田采收率和環保效益的朝陽行業，對從業人員的專業面和專注度都要求甚高。基于工藝、攻克難點、解決主要問題，是每個研發技術人員必須遵從的工作路線。相比于物理、化學處理方式，生物技術具有更加獨特的效果(增加采收率、既可回注又可外排)，在油田污水處理方面具有更好的前景。水處理人工智能將是大勢所趨，在此之前，應做好單元設備的模塊化、集成化工作。在水處理控制技術方面，實現微機控制下的監測自動化，同時根據監測結果實現水處理過程的自動控制，是目前水處理發展的一個“興奮點”。這樣既可實現監測數據集中實時顯示、自動儲存、越線自動報警、自動生成統計和管理報表等監測功能，也可以實現水處理工況的自動調節、在線進行事故分析與推斷等人工智能控制和診斷的功能，還可以通過互聯網實現數據共享和遠程傳遞"。從而為運行工況的調整和歷史趨勢分析以及生產過程中事件和故障追蹤分析等提供可靠的科學依據，是實現水處理的實時性、連續性和準確可靠性的必然要求和迫切需要;同時，還從根本上避免了報表數據、事件處理受人為因素的影響，增強了監測數據的可靠性和水處理工況調節的有效性，而且也減輕了人工勞動強度，是當今水處理技術發展趨勢。