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聚合氯化铝铁(PAFC)在油田回注水处理中的应用实践与效能分析

2025年10月27日

油田回注水,作为维持地层压力、保障原油稳产的关键环节,其水质处理效果直接关系到注水井的寿命和采油效率。然而,这类废水成分复杂,含有大量的悬浮物、乳化油、胶体颗粒及细菌,处理难度极大。传统的单一絮凝剂往往难以胜任。本文将深入探讨一种高效复合絮凝剂——聚合氯化铝铁(PAFC),在解决这一难题中的卓越表现与实际应用案例。

一、挑战:油田回注水的“顽固”特性

油田回注水并非普通污水,其主要处理难点在于:

高稳定性乳化油:原油在开采过程中经过剧烈搅拌,形成粒径微小、带负电荷且极其稳定的乳化油滴,常规方法难以破乳分离。

悬浮物与胶体含量高:水中含有黏土、岩屑、腐蚀产物等悬浮固体及胶体颗粒,极易在注入地层后造成堵塞。

复杂的离子环境:矿化度高,含有多种阳离子和阴离子,干扰絮凝过程。

严格的回注标准:要求处理后的水中含油量、悬浮固体含量及粒径中值等关键指标达到行业高标准(如SY/T 5329-2012),否则会严重损害地层。

二、利器登场:聚合氯化铝铁(PAFC)为何能堪当大任?

聚合氯化铝铁(PAFC)是将聚合氯化铝(PAC)和聚合硫酸铁(PFS)的优点集于一身的复合型无机高分子絮凝剂。它兼具铝盐和铁盐的双重特性,在处理油田回注水时展现出独特优势:

协同增效的电中和作用:PAFC水解后产生带有高正电荷的聚铝和聚铁络合物,能更高效地中和乳化油滴和胶体颗粒表面的负电荷,快速破坏其稳定性,实现“破乳”和“脱稳”一步到位。

强大的架桥网捕能力:其水解产物形成的聚合度大、分子链长的矾花,具有更强的吸附架桥和卷扫网捕作用,能有效捕获水中的细小油滴和悬浮物,形成密实、沉降快的絮体。

更宽的pH适应性:PAFC继承了铝盐在中性条件下的高效和铁盐在碱性条件下的稳定,在较宽的pH范围(5-9)内均能保持优异性能,适应油田回注水多变的水质条件。

腐蚀性低,残留少:相较于传统铁盐,PAFC对管道的腐蚀性更小;相较于传统铝盐,其絮体密度更大、沉降更快,且处理后残留铝离子更少,避免了地层堵塞的潜在风险。

三、实战案例:PAFC在某油田联合站的应用

1. 项目背景:

华北某油田联合站,其采出水处理系统原采用“常规絮凝剂+过滤器”工艺,但出水水质不稳定,悬浮固体含量和含油量时常超标,导致注水井压力升高,注水效率下降。

2. 处理工艺与核心改造:

原工艺:调节罐 → 沉降罐(投加常规铝盐絮凝剂)→ 核桃壳过滤器 → 回注。

改造后工艺:在沉降罐前,将原有的常规絮凝剂更换为聚合氯化铝铁(PAFC),并优化了投加系统和反应条件。

3. 应用效果对比分析:

经过一个月的连续运行与数据监测,使用PAFC后的效果提升显著:
 

指标   原工艺(常规铝盐)  使用PAFC新工艺    回注水标准  
 悬浮固体含量 (mg/L) 15 - 25  ≤ 5.0 ≤ 10.0
含油量 (mg/L) 8 - 15 ≤ 3.0 ≤ 8.0
粒径中值 (μm) 约 4.0  ≤ 2.0 ≤ 3.0
絮体沉降速度 较慢,矾花松散 快,矾花密实 -
过滤器反洗周期 12-24小时 延长至48小时以上 -

 

4. 经济效益分析:

直接效益:虽然PAFC单位价格略高于常规絮凝剂,但其投加量减少约30%,且极大地延长了后端过滤器的反洗周期,节省了大量反洗用水和电能,综合运行成本不升反降。

间接效益:出水水质的稳定达标,有效缓解了注水井的堵塞趋势,保障了原油采收率,避免了因修井作业带来的巨大经济损失。

四、结论与展望

本案例充分证明,聚合氯化铝铁(PAFC)凭借其铝铁复合的协同效应,在处理成分复杂、难度高的油田回注水方面,具有传统絮凝剂不可比拟的优势。它不仅能显著提升出水水质,确保回注水严格达标,更能通过优化整体工艺运行,带来可观的经济效益。

对于面临回注水处理难题的油田企业而言,将PAFC纳入技术升级的选项,并进行针对性的现场试验,无疑是一条实现“降本增效”与“绿色生产”双赢的可靠路径。这款高效的复合絮凝剂,正成为守护油田地层“血脉”畅通、助力油田可持续开发的隐形卫士。