膜技术处理油田采出水的应用前景

Posted 2023-01-14 膜技术

篇首语：志行万里者，不中道而辍足。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了膜技术处理油田采出水的应用前景相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

1．国内油田采出水处理技术现状及突出问题

1．1 技术现状

目前，国内外对油田采出水的处理方法主要采用除油、过滤等工艺。处理达标后再回注地层，既减缓了污染，也降低了开发成本。主要工艺流程可分为重力流程、压力流程及组合流程；主要处理没备包括重力除油罐、浮选机、旋流器、压力除油器和过滤器等。

1．2 存在的突出问题

(1)低渗透油田注水水质达标问题。低渗透油田等边际效益油田的开发占中油股份公司今后开发油藏的50％以上，为了保持低渗透油田的地层压力，防止油藏污染，低渗透油田要求同步注水或早期注水，对注水水质的要求也非常苛刻，采用常规的处理方法，出水水质难以达标。

(2)油田采出水达标外排及回用。中油股份公司各主力油田已进入后期开发，平均含水已达80％以上。如2000年产原油1．03亿吨，采出液量达6．24亿吨，采出水量达5．2O亿吨。其中采出水有效回注4．70亿吨，无效回灌0．258亿吨，排放0。2 42亿吨(其中不达标排放0．1 6 3亿吨)。各油田剩余采出水大都采取无效回注的方式，不但回注费用高，而且回注本身也将受到环保要求的限制，采出水达标外排及回用是必然趋势，采出水处理难度也会越来越大。

针对上述问题，常规的处理方法已经难以满足要求，开辟一个新的研究领域是完全必要的。随着膜技术的发展和成熟，为油田采出水的处理拓宽了研究空间。本文试图从一个新的角度，来探讨一下膜技术在今后油田采出水处理中的应用前景。

2．膜技术处理油田采出水研究现状

膜分离过程的分离介质是选择性透过膜。当膜两侧存在某种推动力时，原料侧组分选择性地透过膜。已开发应用的膜分离技术有反渗透(RO)、超滤(UF)、微滤(MF)和电渗析(ED)等。前三种相当于过滤，R0的作用机理还有溶解一扩散。ED用荷电膜脱除水中的离子。根据所需去除的水中粒子、分子或离子的大小及性质，可以选择适宜的膜分离过程。

2．1 微滤

一般来说，微滤膜是一种孑L径为0．1～1．0llm、高度均匀、具有筛分过滤作用为特征的多孔固体连续介质，主要分为有机膜和无机膜两类。

由于有机膜的性能随使用时间增长而降低，甚至会因溶胀而报废，而无机膜具有耐高温、耐化学侵蚀、机械强度好、抗生物能力强、渗透量大、可冲洗性强和使用寿命长等特点，目前应用于油田采出水处理研究的主要采用无机膜。

江汉石油机械厂联合抚顺石化研究院共同利用U．S．Filter公司的陶瓷膜过滤器对油田采出水进行了处理试验研究。试验研究所用污水为辽河油田某采油厂注水站砂滤罐的出口水，悬浮物含量为20-50mg／L。经0．8 m 陶瓷膜过滤器过滤后，水中悬浮物固体含量基本上小于lmg／L，颗粒直径小于lktm，含油量小于3mg／L，可满足特低渗透油田注水水质要求。

王怀林等采用国产及进口的陶瓷微滤膜进行了大量试验研究，探讨了不同温度、压差、膜面流速和孔径等参数对过滤特性的影响。针对膜处理中最为关键的清洗问题，设计了脉冲及预处理工艺，有效地延长了过滤周期，并验证了所采用的预处理工艺、清洗工艺、脉冲工艺的可重复性和稳定性，为工业性放大试验奠定了技术基础。

2．2 超滤

超滤是介于微滤和纳滤之间的一种膜过程，膜孔径在0．05ktm至1nrn之间。目前已开始应用于油田注水的清水处理中，但采出水处理还只处在实验阶段。

李发永等曾经对聚砜超滤膜处理含油污水、膜的污染及膜污染后的清洗进行过实验研究，处理后的水达到低渗透油田的注水水质标准。后又用磺化聚砜(SPS)平板式及外压管式超滤膜进行含石油类炼油厂及油田污水处理试验，并与聚砜(PS)超滤膜进行比较。SPS超滤膜处理含石油类10～80mg／L的污水，其膜通量为100L／m ·h，高于PS超滤膜，截留率大于90 ，与PS膜相当。经过3个月的连续运转试验，膜性能仍维持原有水平，透过液达到国家排放标准及低渗透油田注水水质标准。

2．3 反渗透

反渗透膜分离技术已经在世界各地得到了广泛的应用，已成为海水淡化、苦咸水淡化、各种料液的分离和浓缩的主要手段。

油田采出水处理达标后，往往用于油田注水回注地下。但是，在注采不平衡时，剩余的采出水只能排放，通常采出水的含盐量都很高，常规处理后很难达到排放标准。Cynthia Murray—Gulde等利用反渗透技术与构造湿地相结合，对高含盐油田采出水进行处理。基本流程为：采出水来水一PP过滤器一离子交换软化一0．45ktm PP过滤器一反渗透系统一构造湿地一出水。

处理后，水的毒性大大降低，电导率和TDS分别降低了98 和96 ，水质达到了当地的灌溉和排放标准，为油田采出水处理及回用提供了一种可行的方法。

2．4 电渗析

电渗析技术是是在直流电场的作用下，以电位差为推动力，利用离子交换膜的选择透过性，实现溶液的淡化、精制或纯化。

大庆油田是世界上最大的采用聚合物驱采油的油田，每年产生大量的聚合物采出水。高矿化度的出水对聚合物的粘度损失较大，因此聚合物主要采用清水配置。目前常规处理流程不能降低采出水矿化度，大部分采出水只能回注到中高渗透层重复使用，造成了注采不平衡。荆国林等利用三室电渗析槽降低含聚污水矿化度，用降矿化度后的淡水配制的聚合物溶液，其粘度和抗剪切性能均超过清水

所配制的，用降矿化度后的淡水配制lg／L的聚合物溶液的粘度比清水所配的高l1．9mPa·s，可以用其代替清水进行聚合物驱油。实验结果表明，用渗析方法降低油田含聚采出水的矿化度在技术上是可行的。

3．应用前景

3．1 在低渗透油田注水处理中的应用

可以采取对已建采出水处理站改造的方法，利用原有设施，局部加入膜处理单元，尽可能地节省投资。

3．2 高矿化度采出水脱盐

膜处理技术对于油田的环境保护和可持续发展有着重大的意义。

4．结语

近年来，国产膜元件及组器开发取得了丰硕成果，部分膜和组器性能达到或接近世界先进水平。随着国内膜工业的迅速发展，高性能的国产膜组器必将逐步替代进口膜组器，膜技术在油田采出水处理中的大规模应用指日可待。作者: 宋尊剑