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膜技術處理油田采出水的應用前景

發布時間:2010-4-27 11:18:53  中國污水處理工程網

1.國內油田采出水處理技術現狀及突出問題

1.1 技術現狀

目前,國內外對油田采出水的處理方法主要采用除油、過濾等工藝。處理達標后再回注地層,既減緩了污染,也降低了開發成本。主要工藝流程可分為重力流程、壓力流程及組合流程;主要處理沒備包括重力除油罐、浮選機、旋流器、壓力除油器和過濾器等。

1.2 存在的突出問題

(1)低滲透油田注水水質達標問題。低滲透油田等邊際效益油田的開發占中油股份公司今后開發油藏的50% 以上,為了保持低滲透油田的地層壓力,防止油藏污染,低滲透油田要求同步注水或早期注水,對注水水質的要求也非?量,采用常規的處理方法,出水水質難以達標。

(2)油田采出水達標外排及回用。中油股份公司各主力油田已進入后期開發,平均含水已達80% 以上。如2000年產原油1.03億噸,采出液量達6.24億噸,采出水量達5.2O億噸。其中采出水有效回注4.70億噸,無效回灌0.258億噸,排放0。2 42億噸(其中不達標排放0.1 6 3億噸)。各油田剩余采出水大都采取無效回注的方式,不但回注費用高,而且回注本身也將受到環保要求的限制,采出水達標外排及回用是必然趨勢,采出水處理難度也會越來越大。

針對上述問題,常規的處理方法已經難以滿足要求,開辟一個新的研究領域是完全必要的。隨著膜技術的發展和成熟,為油田采出水的處理拓寬了研究空間。本文試圖從一個新的角度,來探討一下膜技術在今后油田采出水處理中的應用前景。

2.膜技術處理油田采出水研究現狀

膜分離過程的分離介質是選擇性透過膜。當膜兩側存在某種推動力時,原料側組分選擇性地透過膜。已開發應用的膜分離技術有反滲透(RO)、超濾(UF)、微濾(MF)和電滲析(ED)等。前三種相當于過濾,R0的作用機理還有溶解一擴散。ED用荷電膜脫除水中的離子。根據所需去除的水中粒子、分子或離子的大小及性質,可以選擇適宜的膜分離過程。

2.1 微濾

一般來說, 微濾膜是一種孑L徑為0.1~1.0llm、高度均勻、具有篩分過濾作用為特征的多孔固體連續介質,主要分為有機膜和無機膜兩類。

由于有機膜的性能隨使用時間增長而降低,甚至會因溶脹而報廢,而無機膜具有耐高溫、耐化學侵蝕、機械強度好、抗生物能力強、滲透量大、可沖洗性強和使用壽命長等特點, 目前應用于油田采出水處理研究的主要采用無機膜。

江漢石油機械廠聯合撫順石化研究院共同利用U.S.Filter公司的陶瓷膜過濾器對油田采出水進行了處理試驗研究。試驗研究所用污水為遼河油田某采油廠注水站砂濾罐的出口水,懸浮物含量為20-50mg/L。經0.8 m 陶瓷膜過濾器過濾后,水中懸浮物固體含量基本上小于lmg/L,顆粒直徑小于lktm,含油量小于3mg/L,可滿足特低滲透油田注水水質要求。

王懷林等采用國產及進口的陶瓷微濾膜進行了大量試驗研究,探討了不同溫度、壓差、膜面流速和孔徑等參數對過濾特性的影響。針對膜處理中最為關鍵的清洗問題,設計了脈沖及預處理工藝,有效地延長了過濾周期,并驗證了所采用的預處理工藝、清洗工藝、脈沖工藝的可重復性和穩定性,為工業性放大試驗奠定了技術基礎。

2.2 超濾

超濾是介于微濾和納濾之間的一種膜過程,膜孔徑在0.05ktm至1nrn之間。目前已開始應用于油田注水的清水處理中,但采出水處理還只處在實驗階段。

李發永等曾經對聚砜超濾膜處理含油污水、膜的污染及膜污染后的清洗進行過實驗研究,處理后的水達到低滲透油田的注水水質標準。后又用磺化聚砜(SPS)平板式及外壓管式超濾膜進行含石油類煉油廠及油田污水處理試驗,并與聚砜(PS)超濾膜進行比較。SPS超濾膜處理含石油類10~80mg/L的污水,其膜通量為100L/m ·h,高于PS超濾膜,截留率大于90 ,與PS膜相當。經過3個月的連續運轉試驗,膜性能仍維持原有水平,透過液達到國家排放標準及低滲透油田注水水質標準。

2.3 反滲透

反滲透膜分離技術已經在世界各地得到了廣泛的應用,已成為海水淡化、苦咸水淡化、各種料液的分離和濃縮的主要手段。

油田采出水處理達標后,往往用于油田注水回注地下。但是,在注采不平衡時,剩余的采出水只能排放,通常采出水的含鹽量都很高,常規處理后很難達到排放標準。Cynthia Murray—Gulde等利用反滲透技術與構造濕地相結合,對高含鹽油田采出水進行處理;玖鞒虨椋翰沙鏊畞硭籔P過濾器一離子交換軟化一0.45ktm PP過濾器一反滲透系統一構造濕地一出水。

處理后,水的毒性大大降低,電導率和TDS分別降低了98 和96 ,水質達到了當地的灌溉和排放標準,為油田采出水處理及回用提供了一種可行的方法。

2.4 電滲析

電滲析技術是是在直流電場的作用下,以電位差為推動力,利用離子交換膜的選擇透過性,實現溶液的淡化、精制或純化。

大慶油田是世界上最大的采用聚合物驅采油的油田,每年產生大量的聚合物采出水。高礦化度的出水對聚合物的粘度損失較大,因此聚合物主要采用清水配置。目前常規處理流程不能降低采出水礦化度,大部分采出水只能回注到中高滲透層重復使用,造成了注采不平衡。荊國林等利用三室電滲析槽降低含聚污水礦化度,用降礦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過清水

所配制的,用降礦化度后的淡水配制lg/L的聚合物溶液的粘度比清水所配的高l1.9mPa·s,可以用其代替清水進行聚合物驅油。實驗結果表明,用滲析方法降低油田含聚采出水的礦化度在技術上是可行的。

3.應用前景

3.1 在低滲透油田注水處理中的應用

可以采取對已建采出水處理站改造的方法,利用原有設施,局部加入膜處理單元,盡可能地節省投資。

3.2 高礦化度采出水脫鹽

膜處理技術對于油田的環境保護和可持續發展有著重大的意義。

4.結語

近年來,國產膜元件及組器開發取得了豐碩成果,部分膜和組器性能達到或接近世界先進水平。隨著國內膜工業的迅速發展,高性能的國產膜組器必將逐步替代進口膜組器,膜技術在油田采出水處理中的大規模應用指日可待。 來源:谷騰水網 作者: 宋尊劍

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