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膜技术处理油田采出水的应用前景

发布时间:2010-4-27 11:18:53  中国污水处理工程网

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。 来源:谷腾水网 作者: 宋尊剑

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