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摘要：油田污水中一般还有较高的铁离子含量，这些铁离子如果没有消除干净的话，会对后续水质及注水效果产生一定影响。这里讨论沙南联合处理站处理水中存在较多铁离子2--10mg/L，大于油田公司水质要求，在后续处理中悬浮固体含量大量上升，造成水体二次污染，是注入水水质变差，影响注水效果，损伤储层。处理水中的二价铁在取样过程中，曝氧生成三价铁形成沉淀，造成分析结果悬浮物含量比系统偏高，对水质分析结果产生影响。本文对铁离子来源，影响的反应机理，及消除措施进行讨论，鉴于铁离子含量对水质影响明显，建议专门投入消除铁离子的设备或工艺。
注水是人工补充底层能量，提高二次采收率的主要措施。处理合格的水才能保证油田水顺利回注底层，才能起到保护油田，提高采收率的效果。相反，处理不合格的水注入地层后会破坏底层。所以，处理合格的水才能进行回注。
据实验测试，沙联站注水出口的铁离子含量在2-3mg/L，高于新疆油田出台的《沙南油田梧桐沟组油藏注水水质辅助性指标》中，总铁含量≤0.5mg/l的要求。超标的铁离子在后续处理中被水中的溶解氧氧化为三价铁，生成氢氧化铁固体沉淀造成水体二次污染。含有较高沉淀的水注入地层过程中，易造成管线阻塞，甚至损坏地层。而含有较高铁离子含量的处理水在取样化验过程中，曝氧生成固体沉淀，使测验结果高于系统处理水中的悬浮物含量，造成测验不准确。对于这些影响的反应机理和消除措施进行进一步探究。
1.机理探究
1.1铁离子来源
沙联站处理水的来源分为，原油处理来水和蒸发场回打水;原油处理来水又分为系统来水和罐车卸油含水;蒸发场回打水为站内排污，洗井废液，压裂液等。经实验测得，系统来水铁离子含量为0.1mg/l，来水量1000m?/d左右。罐车卸油含水为0.2mg/l，来水量400m?/d。含铁量均小于标准中规定的0.5mg/l。而蒸发场来水检测为10mg/l，来水量300m?/d。得出处理水中铁离子主要含铁来源于蒸发场回答水。
1.2铁沉淀的形成
铁在水中通常以Fe2+、Fe3+的形式存在，处理水中以Fe2+为主，当水中含有氧时，会将Fe2+迅速氧化为Fe3+，而Fe3+在水中溶解度很低，会与OH-形成Fe（OH）3沉淀，进而生成Fe2O3（铁锈）。
Fe2++O2+H2O→Fe（OH）3↓+H+（1）
2Fe（OH）3→Fe2O3↓+3H2O（2）
反应互相影响，并且当环境变化时，反应平衡有所改变。
1.3反应影响因素
上述反应影响因素主要有酸碱性、温度、硫含量等，鉴于沙南联合站处理水酸碱性和温度较为稳定，PH=7、温度为30度左右，硫含量较低，这里就不做过多赘述。
2.铁离子的影响
2.1对实验数据的影响
在处理系统中，铁以溶解于水的铁离子形式存在，在水质化验室不能将这部分铁离子计入悬浮物中。而在水质化验中，按照标准，使用滤膜仪，使所取水样经过0.45微米的微孔滤膜过滤后烘干称重，但在取样中，混入水样的氧会将二价铁转化为铁沉淀，使化验结果偏高。
Fe2++O2+H2O→Fe（OH）3↓+H+;（3）
从表中可以看出，随着放置时间的增长，实验偏差加大。而现场中，到处理末端，其他机械杂质降低时，铁离子影响逐步加大。
2.2对水质的影响
联合站处理完的水，进入注水罐，经过一天左右进入注水泵，一天中曝氧时间，使得水中二价铁充分转化为三价铁沉淀悬浮于水体中，使水体二次污染。
2.3对注水管线及地层的影响
由于注水中存在大量不溶解的铁沉淀，长时间积累造成管线阻塞，地层破坏及细菌超标等影响。
3.铁离子的消除
3.1消除方式的对比
对于消除水中铁离子方法很多，有曝氧法，絮凝沉淀法，药剂氧化法等。结合联合站實际优选最佳方法。
在滤料表面接种细菌，通过细菌催化氧化反应去除铁离子。
接种时间长，过滤出效果跟细菌数成正比，反洗容易遭到破坏
鉴于，联合站水体中铁离子含量较少，对系统影响影响不大，而铁离子影响存在时效性，对比各种方法优缺点，选择药剂氧化法，无需额外设备及工艺，操作方便，投入小。
3.2药剂优选
结合实际，选择出三种氧化药剂，分别进行对比。
3.2.1加过氧化氢
2Fe2++ H2O2+H+→2Fe3++2H2O（3）
H2O2 /2Fe2+ =34/2*55.85=0.304
即氧化1mg/L的二价铁，理论需0.304mg/L的过氧化氢。
3.2.2加高锰酸钾
高锰酸钾是比氧和氯都强烈的氧化剂，能迅速地将二价铁氧化为三价铁：
3Fe2++MnO4-+2H2O=3Fe3++MnO2+4OH-（4）
按这个反应式计算;
KMnO4/3Fe2+=158/3*55.85=0.94
即氧化1mg/L的二价铁，理论需要0.94mg/L的高锰酸钾
3.2.3加次氯酸钠
2Fe2++ClO-+4OH-+H2O==2Fe（OH）3↓+Cl-（5）
按这个反应式计算;
NaClO-/2Fe2+=74.45/3*55.85=0.444
即氧化1mg/L的二价铁，理论需要0.44mg/L的次氯酸钠。
3.2.4药剂对比
3.2.4.1效果对比
从相关文献中得到，以上三种药剂对亚铁氧化率效果对比实验结果
从图中可以看出次氯酸钠效果最佳。
3.2.4.2 经济对比
从上表中可以看出次氯酸钠最优，药剂优选结果，次氯酸钠最佳。
3.3验证试验
取蒸发场水样，加入次氯酸钠溶液，观察不同时间后，水样上层清液中铁含量。
从实验结果得知，3h后，水样中剩余铁含量为0.1mg/l，达到标准要求，而3h满足现场实际处理要求，试剂验证合格。
4.结论
（1）系统中的铁离子超标，浓度为2m/l，铁离子来源于蒸发场;
（2）铁离子影响过滤器滤后机杂，对化验数据产生影响，注水罐机杂上升，水质二次污染，为铁细菌提供营养;
（3）加入氧化剂，分析优选后，次氯酸钠最佳;
（4）实验验证后，次氯酸钠除铁剂符合实际生产要求。
参考文献：
[1] 商莉，李素芝.中原油田污水中铁离子对注入水水质的影响.内蒙古石油化工.2012.（16）.39-40.
注水是人工补充底层能量，提高二次采收率的主要措施。处理合格的水才能保证油田水顺利回注底层，才能起到保护油田，提高采收率的效果。相反，处理不合格的水注入地层后会破坏底层。所以，处理合格的水才能进行回注。
据实验测试，沙联站注水出口的铁离子含量在2-3mg/L，高于新疆油田出台的《沙南油田梧桐沟组油藏注水水质辅助性指标》中，总铁含量≤0.5mg/l的要求。超标的铁离子在后续处理中被水中的溶解氧氧化为三价铁，生成氢氧化铁固体沉淀造成水体二次污染。含有较高沉淀的水注入地层过程中，易造成管线阻塞，甚至损坏地层。而含有较高铁离子含量的处理水在取样化验过程中，曝氧生成固体沉淀，使测验结果高于系统处理水中的悬浮物含量，造成测验不准确。对于这些影响的反应机理和消除措施进行进一步探究。
1.机理探究
1.1铁离子来源
沙联站处理水的来源分为，原油处理来水和蒸发场回打水;原油处理来水又分为系统来水和罐车卸油含水;蒸发场回打水为站内排污，洗井废液，压裂液等。经实验测得，系统来水铁离子含量为0.1mg/l，来水量1000m?/d左右。罐车卸油含水为0.2mg/l，来水量400m?/d。含铁量均小于标准中规定的0.5mg/l。而蒸发场来水检测为10mg/l，来水量300m?/d。得出处理水中铁离子主要含铁来源于蒸发场回答水。
1.2铁沉淀的形成
铁在水中通常以Fe2+、Fe3+的形式存在，处理水中以Fe2+为主，当水中含有氧时，会将Fe2+迅速氧化为Fe3+，而Fe3+在水中溶解度很低，会与OH-形成Fe（OH）3沉淀，进而生成Fe2O3（铁锈）。
Fe2++O2+H2O→Fe（OH）3↓+H+（1）
2Fe（OH）3→Fe2O3↓+3H2O（2）
反应互相影响，并且当环境变化时，反应平衡有所改变。
1.3反应影响因素
上述反应影响因素主要有酸碱性、温度、硫含量等，鉴于沙南联合站处理水酸碱性和温度较为稳定，PH=7、温度为30度左右，硫含量较低，这里就不做过多赘述。
2.铁离子的影响
2.1对实验数据的影响
在处理系统中，铁以溶解于水的铁离子形式存在，在水质化验室不能将这部分铁离子计入悬浮物中。而在水质化验中，按照标准，使用滤膜仪，使所取水样经过0.45微米的微孔滤膜过滤后烘干称重，但在取样中，混入水样的氧会将二价铁转化为铁沉淀，使化验结果偏高。
Fe2++O2+H2O→Fe（OH）3↓+H+;（3）
从表中可以看出，随着放置时间的增长，实验偏差加大。而现场中，到处理末端，其他机械杂质降低时，铁离子影响逐步加大。
2.2对水质的影响
联合站处理完的水，进入注水罐，经过一天左右进入注水泵，一天中曝氧时间，使得水中二价铁充分转化为三价铁沉淀悬浮于水体中，使水体二次污染。
2.3对注水管线及地层的影响
由于注水中存在大量不溶解的铁沉淀，长时间积累造成管线阻塞，地层破坏及细菌超标等影响。
3.铁离子的消除
3.1消除方式的对比
对于消除水中铁离子方法很多，有曝氧法，絮凝沉淀法，药剂氧化法等。结合联合站實际优选最佳方法。
在滤料表面接种细菌，通过细菌催化氧化反应去除铁离子。
接种时间长，过滤出效果跟细菌数成正比，反洗容易遭到破坏
鉴于，联合站水体中铁离子含量较少，对系统影响影响不大，而铁离子影响存在时效性，对比各种方法优缺点，选择药剂氧化法，无需额外设备及工艺，操作方便，投入小。
3.2药剂优选
结合实际，选择出三种氧化药剂，分别进行对比。
3.2.1加过氧化氢
2Fe2++ H2O2+H+→2Fe3++2H2O（3）
H2O2 /2Fe2+ =34/2*55.85=0.304
即氧化1mg/L的二价铁，理论需0.304mg/L的过氧化氢。
3.2.2加高锰酸钾
高锰酸钾是比氧和氯都强烈的氧化剂，能迅速地将二价铁氧化为三价铁：
3Fe2++MnO4-+2H2O=3Fe3++MnO2+4OH-（4）
按这个反应式计算;
KMnO4/3Fe2+=158/3*55.85=0.94
即氧化1mg/L的二价铁，理论需要0.94mg/L的高锰酸钾
3.2.3加次氯酸钠
2Fe2++ClO-+4OH-+H2O==2Fe（OH）3↓+Cl-（5）
按这个反应式计算;
NaClO-/2Fe2+=74.45/3*55.85=0.444
即氧化1mg/L的二价铁，理论需要0.44mg/L的次氯酸钠。
3.2.4药剂对比
3.2.4.1效果对比
从相关文献中得到，以上三种药剂对亚铁氧化率效果对比实验结果
从图中可以看出次氯酸钠效果最佳。
3.2.4.2 经济对比
从上表中可以看出次氯酸钠最优，药剂优选结果，次氯酸钠最佳。
3.3验证试验
取蒸发场水样，加入次氯酸钠溶液，观察不同时间后，水样上层清液中铁含量。
从实验结果得知，3h后，水样中剩余铁含量为0.1mg/l，达到标准要求，而3h满足现场实际处理要求，试剂验证合格。
4.结论
（1）系统中的铁离子超标，浓度为2m/l，铁离子来源于蒸发场;
（2）铁离子影响过滤器滤后机杂，对化验数据产生影响，注水罐机杂上升，水质二次污染，为铁细菌提供营养;
（3）加入氧化剂，分析优选后，次氯酸钠最佳;
（4）实验验证后，次氯酸钠除铁剂符合实际生产要求。
参考文献：
[1] 商莉，李素芝.中原油田污水中铁离子对注入水水质的影响.内蒙古石油化工.2012.（16）.39-40.