随着我国油气田勘探开发力度加大和新环保法的实施，油田开采过程中耗水量大和污水处理问题是我国油气田企业面临的共同难题。从污水余热回收、污水回注、压裂液重复利用、钻井废水再利用四个方面，介绍了国内油田产出水再利用技术研究进展与应用现状，指出目前存在的污水余热再利用应用范围不广、回注污水利用不合理、化工原料未回收利用等主要问题。并通过文献调研，展望了油田污水再利用技术的发展方向，指出需从污染源头防控入手，研发更加经济环保的液体配方，并深入研究从污水中取热、取水及取化工原料的循环再利用技术，因地制宜制定相应的水质及污水配伍性实验评价标准，实现从源头至末端治理相结合的油田污水清洁生产。
关键词 ：
油田采出水；再利用；现状；展望
０ 引 言
近年来，随着我国石油勘探开发力度加大，消耗的水资源及油田产出水量也不断增加，产生的污水主要包括钻井废水、压裂液返排液和地层采出水。如何解决水资源消耗量大和污水处理的问题，是油田企业面临的一大难题。目前国内主要采用的污水再利用包括污水余热回收、污 水 回 注、污 水 配 制 压 裂 液 及 钻井废水再利用技术。通过采用这些技术，既可以降低油田开发过程中的水资源消耗，又能节约污水处理成本，有助于油田企业降本增效。
１ 油田污水再利用技术现状
１.1 油田污水余热回收再利用技术
随着我国各主要油田开发进入了中后期，采出液含水率高达７０％，有的甚至超过９０％，另外我国多数超稠油藏 使 用 热 采 技 术 进 行 开 采，产出大量温度达３０～７０℃的污水，余热丰富。若能充分提取并用于供暖、油田生产中的油水 分 离 和 原 油 集 输 等 过 程，既 能降低油气生产能耗，还能减少对环境的热污染。目前国内学者主要采用热泵技术回收油田采出水的低温余热。
２０１１年，朱焕 来 等提出充分利用油田采出水伴生地热 资 源，并将其定义为油田产出水型地热资源。通过调研分析得出：该地热资源储量大、成本低，在油田生产和周边居民生活应用前景大。
２０１２年，陈旭提出将热泵系统回收油田污水余热用于冬季取暖，以自然清水用于制冷。通过现场试验，表明该技术能够满足生活供暖需求。
２０１３年，姚尧 等提出采用热泵技术将油田污水余热进行回收，用于对输送伴热水进行加热。采用Ｍａｔｌａｂ开展仿真模拟研究，结果表明：该工艺可将稠油伴热水加热到７５℃，能耗分析结果表明，相对于传统锅炉加热，该工艺系统可节省标煤１７ｔ／ａ。
２０１４年，王志 国 等针对热泵系统传热和蒸发提出新的换热计算方法，并利用自主研发的模拟试验装置进行油田采出水低温余热回收可行性分析。结果表明热泵装置回收余热效果显著，但成本较高。
２０１５年，王冰 等系统地阐述了污水热泵系统工作原理、构成及分类，调研了热泵系统在各油田应用情况，总结了目前热泵技术应用于回收油田污水余热存在的主要问题。
２０１６年，吕喜 柱对大港油田某联合站污水余热进行回收，提出吸收 式 热 泵 为 主、真 空 加 热 炉 为 辅的改造方案，通过建立 的 吸 收 式 热 泵 理 论 模 型，优 化各部件运行参数，现场 试 验 数 据 验 证 了 理 论 模 型，为热泵技术在回收油田污水余热提供了理论基础。
２０１８年，赵满 等提出采用蓄能式热泵将油田污水余热进行回收，同 时 可 以 根 据 实 际 用 能 情 况，实现储能和放能。
１．２ 油田污水回注技术
注水开发作为油田维持地层压力、提高采收率的一种重要开采方式，已经形成较为完善的工艺技术体系。由于地表水或者浅 层 地 下 水 具 有 充 足 的 供 给 能量、水质稳定等优势，一直是注水开发的主要水源，但过量使用地下水会对生态环境造成严重影响，同时伴随着油田污水产量逐渐增加，造成油田采出水环保处理问题也日益紧迫。而污水回注既可以补偿地层压力，又可以解决油田产 出 水 处 理 难 问 题，是 油 田 合 理开发和循环利用水资源的正确方向。
１９９６年，张宁生进 行 油 田 污 水 回 注 室 内 实 验研究时，分析了固相颗 粒 和 油 珠 的 物 理 性 质，并 发 现注入速度对储层渗透 率 的 影 响 规 律。通 过 网 络 模 型模拟，佐证了实验数据，揭 示 了 污 水 回 注 对 储 层 伤 害机理。
２００２年，杨堃等针 对 魏 岗 高 凝 油 田 采 用 热 水驱成本较大的问题，通 过 前 期 模 拟 研 究 得 出：采 用 污水回注既能保证高效开发，又能减少污水排放。
２００３年，潘世兵等根据测井、钻探等资料，借助ＧＩＳ对辽河油田污水回注层位进行了适宜性评价，在考虑６个评价因素的基础上得出适宜性等级分区图。
２００７年，王秀平 等针 对 污 水 回 注 会 影 响 可 动凝胶调驱技术的应用问题，提出利用油田污水配制可动凝胶调驱体系。室内实验表明该体系热稳定性强，满足现场施工要求。李海涛等应用正交试验法研究了回注污水中乳化油和悬浮固体颗粒的物理性质对储层渗透率的影响规律，并得出了油滴和颗粒的临界粒径。
２００８年，齐梅等针对秘鲁１ＡＢ／８区块污水回注量大、回注费用高的难题，通过优选污水回注层位、优化回注污水水质、增 加 局 部 射 孔 密 度、诱 导 部 分 地层破裂等方法，实现了低压大排量污水回注。
２０１２年，李建山等通过 ＥＳＥＭ 和储层敏感性评价实验，提出了解决大牛地气田污水回注井压力上升较快的方法。并指出由于该储层具有弱速敏、强水敏特点，需要控制污水注入速度和优化注入污水水质。
２０１３年，肖荣鸽 等通 过 室 内 实 验 研 究 得 出 污水回注系统腐蚀结垢问题的根本原因在于水质不达标，研究筛选出了除铁 剂，对现有污水处理技术进行升级改造，有效的控制了腐蚀结垢问题。
２０１３年，邵智等将 ＷＡＡ─４油田采出水样品用清水剂 处 理 后，开展了污水对地层敏感性评价实验。结果表明：污水对地层为弱碱敏、弱温敏，无盐敏损害，并提出回注污水 中 固 相 颗 粒 含 量、粒 径 以 及 含油量的上限。
２０１４年，赵子豪对 现 场 污 水 回 注 水 样 进 行 了速敏和水敏实验。结果 表 明 速 敏 和 水 敏 均 为 中 等 偏弱。何芬等针对海上油 气 生 产 产 出 的 污 水 量 大 和 平台处理能 力 有 限 问 题，提出将污水处理后回注到地层。通过引入摩尔库伦 准 则 得 出 断 层 活 化 的 临 界 压力，结合地质特 点 和 污 水 回 注 量，优 化 布 井 位 置。该方法为海上污水回注提供理论依据。
２０１５年，刘小兵 等针 对 油 田 各 区 块 注 水 量 和污水量供需不平衡问题，首先采用改性纤维球对污水进行预处理，使其达到 注 水 水 质 要 求，然 后 对 污 水 进行深度处理，使污水达到二次分配水质要求。
２０１５年，杨海博针对聚驱油田产出的含聚污水处理难问题，开展污水回注储层可行性研究。通过室内配伍性实验和岩心驱替实验得出清水与污水的最优混合比例，优化回注含聚污水的水质指标。
２０１５年，山城 等为解决安塞油田王南塞 １６０区块酸性采出水回注时严重腐蚀地面系统、井筒的问题，利用室内静态腐蚀挂片测 试、ＳＥＭ 和 ＸＲＤ 分 析得出，溶解氧、细菌和碳 酸 氢 根 离 子 是 造 成 腐 蚀 的 主要因素。通过 向 污 水 中 加 入 ＮａＯＨ 提 高 酸 性 水 ｐＨ值的方法研究，有效降低腐蚀速率和结垢趋势。
２０１６年，刘慧针对大牛地气田回注污水进行水质分析得出：回注污 水 易 结 垢，结 垢 成 分 主 要 是 碳酸钙。另外大牛地气田 采 用 注 甲 醇 方 法 预 防 水 合 物生成，因此回注污水中 含 甲 醇 量 呈 现 周 期 性 变 化，结合岩心渗透率实验和现行气田水回注标准制定了适用于该气田采出污水回注标准。
１．３ 压裂液重复利用技术
随着常规油气资源逐渐枯竭，非常规油气从幕后转向台前，而水力压裂是非常规储层增产的重要措施。随着非常规油气资源开采力度加大，压裂液用量从几百立方米增长到几千立方米，压裂用水量和压裂废水急剧增加。为解决 储 层 改 造 需 水 量 大 和 压 裂 废水污染问题，国内外众多学者提出将地层采出水和压裂返排液 处 理 后，使用处理液配制压裂液的再利用技术。
２０１１年，李谦定等将稠化剂羟丙基胍胶、交联剂硼砂、破胶剂缓释型ＳＳ－１配制成基液，与南泥湾采油厂的压裂返排液以１３混合，通过优化交联剂、破胶剂和交联促进剂的用量，最终确定重复利用压裂液配方。室内评价实验结 果 表 明 该 压 裂 液 体 系 性 能 满足现场施工要求，实现压裂液重复利用。
２０１１年，张建国 等提出以油层水为基液配制压裂液。通过室内实验优选有机硼、生物酶为交联剂和破胶剂，最终确定适 用 于 低 温 储 层 的 压 裂 液 配 方。
实验证明该压裂液体系满足现场施工要求。
２０１４年，刘月亮利用化学法对大牛地气田压裂返排液进行处理，重 复 利 用 处 理 液 配 制 压 裂 液，并与蒸馏水所配制的压裂液进行对比评价，结果表明所配制污水压裂液性能良好，满足现场施工要求。
２０１４年，蒋继辉等提出了三种长庆油田 压 裂废 水 再 利 用 方 式，即 处 理 后 回 注、用 于 配 制 压 裂 液、用 于 配 制 聚 合 物 用 水，并 对 比 三 种 方 式 的 水 质 要 求和 处 理 方 法，为缓解压裂用水带来的环保问题提供了思路。
２０１５年，高燕等提 出 压 裂 返 排 液 重 复 利 用 技术，通过两级氧化—混凝法处理破胶液，再利用静置过滤后得到的清液配制胍胶压裂体系，实验表明该压裂液体系性能优良，满足现场施工要求。
２０１５年，刘立宏 等提 出 利 用 自 主 研 发 的 污 水处理装置将返排液过滤后重复配制压裂液。通 过 室内优化实验确定了 ＢＣＧ－１非交联缔合型压裂液的最佳配方，性能评价结果表明，该压裂液具有携砂性好、耐温耐剪切、破胶彻底、残渣含量低等优点。
２０１６年，邹鹏等开 展 了 压 裂 返 排 液 中 高 价 金属离子对所配制压裂液性能的影响研究。实 验 结 果表明：金属离子对基液黏度影响不大，但 ＨＰＧ 完全溶胀时间有所改变，钙镁 离 子 能 增 加 冻 胶 黏 度，缩 短 其交联时间。为保证压裂液耐温性，得出了钙镁铁离子的安全浓度。
２０１６年，王改红 等利 用 一 种 由 天 然 酶 和 分 子改造酶组成 的 破 胶 剂 ＸＹＰＪ－２对 稠 化 剂 ＸＹＣＱ－１的分子结构进行改变，实 现 压 裂 液 成 胶 破 胶 可 逆，通 过添加 ＸＹＴＪ－１ 水质调节剂，螯合高价金属离 子，消 除其对成胶的影响。现场 试 验 证 明 该 清 洁 压 裂 液 满 足长庆油田压裂施工要求。
２０１７年，王娟娟 等提 出 重 复 利 用 地 层 水 配 制压裂液，并优化得到 ＢＣＳ分子自缔合压裂液及 １３０℃配方，室内评价实验表 明：该压裂液具有耐温抗剪切性能和携砂性能良好、破胶彻底、残渣含量低等优势，将返排液 与６０％自来水混合后重复配制 ＢＣＳ 压 裂液，压裂液性能基本能达到原配方标准。
２０１７年，管保山 等向 返 排 液 中 添 加 自 主 研 发的处理剂（ＴＲ－１、ＴＲ－２、ＴＲ－３），可分别降低返排液中钙镁离子、残余破胶剂 和 残 余 硼 离 子 交 联 剂 浓 度，使重复用处理液配制的压裂液达到现场施工要求，在长庆油田取得较好应用效果。
２０１７年，周文胜 等利 用 返 排 液 建 立 了 一 种 表面活性剂驱油体系。室内实验表明：表面活性剂在该体系中的有效质量分数 为０．０５％～０．３０％ 时，能 够极大降低油水界面张力，改变岩石润湿性；同时，该体系动态饱和吸附量为 ９．５３ｍｇ／ｇ，且水驱后岩心内滞留表面活性 剂 量 很 少，仅 有 ２５％ ～３３％ 残 留。室 内岩心模拟驱油实验反映出该体系能够提高 采收率１２．５％，为重复利用清洁压裂返排液提供新思路。
１．４ 钻井液不落地技术
水基钻井废液主要由钻井废水和岩屑组成，完井后对钻井废液一直采用固化填埋等方法进行集中处理，其处理费用高，占地面积大，容易对土壤和植被造成不良影响。钻井液不 落 地 技 术 包 括 水 基 钻 井 液 重复利用技术和岩屑无害化资源化利用技术，能够实现钻井废物无害化再利用，本文主要对水基钻井液重复利用技术进行概述。
２００９年，李洪兴 等针对不同钻井阶段的废水进行水质分析，开展了钻井废水回收再利用配制钻井液实验。得出钻井废水适用于配制胶液，但不能用于配制原浆的结论。
２０１４年，高清华 等针对王庄油田储层水敏性强的问题，通过将 油 基 泥 浆、强 抑 制 泥 浆、ＭＥＧ 环 保泥浆进行固化对比实验，得出 ＭＥＧ 泥浆固化浸出液满足 ＧＢ８９７８—１９９６《污 水 综 合 排 放 标 准》一 级 排 放标准。
２０１５年，刘光全 等调研了国内外水基钻井废物处理技术现状，重点总结了国内水基钻井废液处理技术的优点与不足，提出了加快环境友好的钻井液技术及配套装备的研发，丰 富、完 善 钻 完 井 废 物 无 害 化与资源化技术体系的建议。
２０１６年，唐磊针对苏北油区钻井产生的废液和钻屑处理问题，提出应用钻井废液随钻不落地处理工艺对钻井废液进行三步法处理，即首先进行钻井废液特性分析，其次是钻 井 废 液 处 理 及 综 合 利 用 技 术，最后是钻井废液处理效果评价，具体流程见图１。
现场应用效果表明该工艺满足现场施工要求，实现了钻井废液零排放目的。２０１６年，黄晓霞 等针 对 苏 里 格 气 田 无 害 化 处理后的钻井固相和液相进行检测，结果表明其有机物含量、固相含水率以及液相色度、ｐＨ 值等均达到 ＧＢ８９７８—１９９６《污水综合排放标准》一级标准要求，液相ＣＯＤ指标经氧化处理后也达到标准要求。
２０１６年，程玉生 等通 过 调 整 固 控 设 备 参 数 筛除了粒径６４μｍ 以上的固相颗粒，实现了控制钻井废水中固相含量和粒径，随 后 进 行 防 腐 处 理，再 向 处 理液中添加新浆进行稀释，检测得出新配制钻井液性能满足现场施工要求。
２０１７年，许毓等采 用 物 理 分 离 技 术 将 高 性 能水基钻井废物分离成 固、液 两 相，固 相 回 收 用 于 制 成免烧砖和铺 路 基 土，浸 出 液 满 足 ＧＢ８９７８—１９９６《污水综合排放标准》一级排放标 准，液 相 用 于 重 新 配 制钻井液，能满足现场施工要求。
２０１８年，谢水祥 等提 出 利 用 电 化 学 吸 附 法 去除钻井废液中粒径１０μｍ 以下的固相颗粒，通过室内实验确定最优吸附条件，现场应用效果显示粒径１０μｍ以下的固相颗粒去除率达到９０％以上。为实现废水基钻井液再生利用提供了新思路。
２ 油田污水再利用技术存在的问题
２．１ 油田污水余热回收再利用技术存在问题
虽然各油田进 行 了 很 多 热 泵 回 收 采 出 污 水 低 温余热先导性试验，取得 了 一 定 效 果，但 受 以 下 因 素 影响没有实现广泛推广应用。
１）热泵技术对水质要求较高。油 田 污 水 经 过 物理化学方 法 处 理 后，换热器仍会产生腐蚀和结垢问题。需要研发新型耐腐蚀换热器，并对进入换热器的污水制定严格的水质标准，定期检查、维修换热器。
２）初期投资 额 大，导 致 热 泵 回 收 余 热 项 目 搁 浅。
需要加大热泵技术研 发 力 度，降 低 成 本、提 高 余 热 利用率，真正实现节能降耗、降本增效。
２．２ 油田污水回注技术存在问题
１）回注污水资源利用不合理。各 区 块 污 水 产 出量与注水量不对等，导 致 有 些 区 块 污 水 剩 余 量 大，有些区块污水产出量少无法满足地层水补充注入量。
２）含聚污水中聚合物未被利用，造成化工原料的浪费。污水中聚合物一 般 都 被 降 解 到 水 质 标 准 浓 度以下， 造成 大 量 化 工 原 料 浪 费、处理成本高等问题。若能研制聚合物可回收利用技术将节约处理成本。
３）污水处理 技 术 有 待 提 高。应 根 据 各 区 块 污 水特点，分类型存放，避免新污染产生，并研发更加环保经济、有针对性的处理 技 术，实现对采出污水精细化处理。
２．３ 压裂液重复利用技术存在问题
１）目前主要技术是向返排液中添加处理剂，以达到降低返排液中钙镁离子、残余破胶剂和残余硼离子交联剂浓度的目的，需 要 消 耗 大 量 处 理 剂，且 未 充 分利用返排液中的有用化工原料。
２）目前不同类型压裂返排液集中存放处理较多，会造成新的污染产生，增加了处理成本。应根据压裂液类型，实现分类存放和针对性处理。
３）应从源头上控制污染，研发更经济环保可重复利用的压裂液，实现化工原料的重复利用是今后水基压裂液的发展方向。
２．４ 钻井液不落地技术
存在问题我国废钻井液无害化处理技术较国外存在集成化水平低、效果不理想、处理结果不稳定等问题，严重影响我国油气田勘探开发。应出台相关政策，鼓励和扶持相关钻井废物不落地处理技术 的研发与推广应用。
３ 结论与建议
１）深入开展油田污水资源多级利用技术研究，形成从污水中取热、取水、取化工材料的一整套多级循环利用技术体系，实现变废为宝、可持续绿色发展。
２）从污染源头进行控制，研发更经济环保的液体配方。钻井液与压裂液体系中需添加大量化学试剂，废液进入地层后会造成污染，钻井废液和返排液处理困难。应研发更 环 保、易 返 排、可 回 收 利 用 的 添 加 剂和处理剂，实现环境污染源头控制。
２）从污染源头进行控制，研发更经济环保的液体配方。钻井液与压裂液体系中需添加大量化学试剂，废液进入地层后会造成污染，钻井废液和返排液处理困难。应研发更 环 保、易 返 排、可 回 收 利 用 的 添 加 剂和处理剂，实现环境污染源头控制。
３）研究并推广无水 技 术 在 油 气 田 开 采 过 程 中 的应用。如高能气 体 压 裂 技 术、气体钻井技术等，减 少水资源消耗和污水处理成本。
原标题：我国油田产出水再利用技术现状及展望
原作者：田建超 李玉涛 修书志 张 艺 张陶宁 许正栋
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