油田回注水處理工藝-（UF）超濾在油田回注水應(yīng)用

1、超濾技術(shù)簡(jiǎn)介

超濾技術(shù)是多種膜技術(shù)中的一種,在廢水的深度處理中該技術(shù)具有出水水質(zhì) 好、占地面積小、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)。超濾技術(shù)處理油田采出水的過程已從20 世紀(jì)的實(shí)驗(yàn)室研究小試研究逐步走向工業(yè)規(guī)模的中試研究少數(shù)油田已建成大 規(guī)模膜系統(tǒng)來處理油田采出水并取得了較好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。超濾對(duì)油田采 出水中的懸浮物、膠體、細(xì)菌和各種有機(jī)物均有較好的去除效果。產(chǎn)水水質(zhì)不僅達(dá)到了低滲透油田回注用水指標(biāo) ，而且作為預(yù)處理滿足了油田廢水深度處理的進(jìn)水水質(zhì)要求，是油田解決采出水對(duì)石油開采的破壞和環(huán)境污染的重要技術(shù)手段之一。

2、相關(guān)產(chǎn)品

超濾(UF)膜組件	超濾（UF）膜系統(tǒng)	中空纖維超濾(UF)膜	PTFE平板膜生物反應(yīng)器

3、 超濾對(duì)于油田回注水分離作用

（UF)超濾除油：油田采出水中所含的油依據(jù)粒徑的大小以漂浮油、分散油、乳化油、溶解油和油-固體物 5 種狀態(tài)存在。對(duì)于油滴粒徑較大的浮油和分散油通過重力分離即可較好地去除，但是要滿足低滲透油田回注水水質(zhì)指標(biāo)則必須除去水體中粒徑更小的乳化油和溶解油。傳統(tǒng)的深度除油方法常輔以電解絮凝、氣浮等先行破乳過程，能耗和物耗較大。而超濾技術(shù)處理油田采出水依賴超濾膜孔對(duì)油滴的截留效應(yīng)，同時(shí)超細(xì)的膜孔又有利于破乳和油滴聚結(jié)，兩者共同作用實(shí)現(xiàn)油水的分離 ---乳化油基于油滴尺寸被膜阻止而溶解油的被阻止則是基于膜和溶質(zhì)的分子間的相互作用。膜的親水性越好膜與油分子之間的排斥力越強(qiáng) 阻止油透過的效果越好水通量越高。

（UF)超濾除懸浮物：油田采出水中的懸浮物包括泥沙、黏土有機(jī)物、微生物、化學(xué)沉淀物、細(xì)菌等雜質(zhì)。其粒徑范圍為 0.001-100μ m，這些懸浮物進(jìn)入油層后能直接堵塞滲流孔道，降低吸水能力，降低石油的采收率。具有較小孔徑的超濾膜對(duì)采出水中懸浮物的截留效果較傳統(tǒng)的過濾器效果好，特別是去除低懸濁度污水中的微小顆粒。經(jīng)超濾過濾后的油田采出水中的懸浮物質(zhì)量濃度一般低于 1mg/L，粒徑中值小于 1μ m。

（UF)超濾除菌：油田廢水中的硫酸鹽還原菌、腐生菌和鐵細(xì)菌會(huì)給油田生產(chǎn)帶來嚴(yán)重危害，細(xì)菌的存在可以使水體發(fā)黑，懸浮固體含量增加，嚴(yán)重地污染濾料，降低設(shè)備的處理效率，使處理后水中懸浮固體含量超標(biāo)。試驗(yàn)研究表明，超濾對(duì)油田采出水中有害細(xì)菌的去除效果較好。

（UF)超濾除有機(jī)物：油田采出水中含有大量地下水體中存在的天然有機(jī)物、石油類有機(jī)物，同時(shí)由于二次、三次石油開采過程及污水前處理階段中使用了大量的表面活性劑、絮凝劑、破乳劑等有機(jī)添加劑，使油田采出水中的有機(jī)物組成相對(duì)較復(fù)雜。污水中的有機(jī)物含量一般用 COD 來表征，超濾對(duì)污水中機(jī)物的去除率一般為 5%-60%。

4、 超濾膜污染

由于膜的截留作用，油和懸浮固體等雜質(zhì)會(huì)在膜表面濃縮吸附和沉積，同時(shí)油分子和細(xì)微的懸浮物顆粒會(huì)在膜孔內(nèi)吸附聚結(jié)，膜透水通量必然下降，這就是膜污染。膜污染不僅使膜通量下降，而且還會(huì)影響膜的使用壽命。超濾處理油田采出水過程中，導(dǎo)致超濾膜污染的污染因子主要有油、懸浮物和細(xì)菌。它們的存在可引起濃差極化，并可導(dǎo)致濾餅層或凝膠層的形成以及吸附膜孔堵塞。目前主要從膜材料膜孔徑和膜組件結(jié)構(gòu)的選擇、操作條件的選擇改進(jìn)膜組件構(gòu)型設(shè)計(jì)、膜表面改性等幾個(gè)主要方面研究解決膜污染問題。

5、超濾膜組件油田回注水實(shí)際應(yīng)用

大慶油田應(yīng)用： 針對(duì)目前回注水處理工藝無法滿足特低滲透油層回注水水質(zhì)要求問題，結(jié)合國(guó)內(nèi)外油田污水處理技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，大慶高新區(qū)百世環(huán)?？萍奸_發(fā)有限公司與大慶油田有限責(zé)任公司第十采油廠進(jìn)行聯(lián)合開發(fā)， 在為期兩年的試驗(yàn)研究基礎(chǔ)上，確定了一套特低滲透油田含油污水處理新工藝， 見下圖：

中空纖維超濾膜裝置采用 6 英寸（152.4mm）高抗污染聚偏氟乙烯（PVDF）外壓式 UOF-IV-511（油田專用膜組件）中空纖維超濾膜組件，每只膜組件長(zhǎng)度為 1730mm，纖維內(nèi)徑 0.7mm，外徑 1.2mm。纖維膜孔徑為 0.03μ m，單支組件的有效過濾面積為 37.5m2。共采用 14 支超濾組件及其配備構(gòu)成連續(xù)膜過濾 CMF 系統(tǒng)，系統(tǒng)采用恒定出水流量和錯(cuò)流過濾的方式，實(shí)現(xiàn)連續(xù)自動(dòng)運(yùn)行，系統(tǒng)回收率大于 95%。

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圖 2 中空超濾膜進(jìn)出水水質(zhì)變化圖

?從圖中可見，中空超濾膜裝置對(duì)水油及懸浮固體去除效果穩(wěn)定，膜后出水油的含量平均值為痕跡，懸浮固體含量的平均值為 0.32mg/L，粒徑中值的平均值為 0.82μ m，中空超濾膜后出水到了特低滲透油田回注水的“5.1.1”標(biāo)準(zhǔn)。

江蘇臺(tái)興油田應(yīng)用：根據(jù)低滲透和特低滲油田注水水質(zhì)的要求,2005 年 6 月中國(guó)石化華東分公司與江蘇博大環(huán)保股份有限公司合作研制出 PVDF 管式超濾膜。 超濾膜主要是在一定的壓差作用下, 使懸浮液通過膜, 其中液體和小的溶質(zhì)透過膜作為透過液而收集, 懸浮的粒子被膜截留并作為濃縮截留物而收集。當(dāng)膜的孔徑小于懸浮粒子的尺寸, 粒子以其幾何形狀被阻擋, 不能進(jìn)入或通過膜, 而與透過液分離, 若膜的孔徑大于粒子尺寸, 在這種情況下, 粒子能夠進(jìn)入膜孔隙內(nèi), 當(dāng)它與孔壁相接觸并粘附于其上時(shí), 它們就從懸浮液中被濾除。

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2005 年 6 月中國(guó)石化華東分公司與江蘇博大環(huán)保股份有限公司合作研制出 PVDF 管式超濾膜。超濾膜主要是在一定的壓差作用下, 使懸浮液通過膜, 其中液體和小的溶質(zhì)透過膜作為透過液而收集, 浮的粒子被膜截留并作為濃縮截留物而收集。當(dāng)膜的孔徑小于懸浮粒子的尺寸, 粒子以其幾何形狀被阻擋, 不能進(jìn)入或通過膜, 而與透過液分離, 若膜的孔徑大于粒子尺寸, 在這種情況下, 粒子能夠進(jìn)入膜孔隙內(nèi), 當(dāng)它與孔壁相接觸并粘附于其上時(shí), 它們就從懸浮液中被濾除2005 年 6 月在原注水站的基礎(chǔ)上, 采用 PVDF 管式超濾膜過濾處理技術(shù)進(jìn)行改進(jìn), 工藝流程見圖 3。其處理工藝為原油處理系統(tǒng)來水, 經(jīng)自然沉降除油后直接進(jìn)入微生物反應(yīng)池( 水溫超高時(shí)需先進(jìn)行冷卻塔降溫) ,在生物反應(yīng)器中投加高效專性聯(lián)合菌群, 對(duì)采出水中易造成膜污染的油及有機(jī)物有效地進(jìn)行生物降解, 改變了水中污泥的特性,有利于膜的分離, 同時(shí)可以除硫化物、鐵離子等物質(zhì), 從而減少了對(duì)膜的污染。經(jīng)過預(yù)處理后, 采出水進(jìn)入膜過濾裝置, 將油顆粒、懸浮物、TGB、SRB 和鐵細(xì)菌等截留, 出水的細(xì)菌、懸浮物幾乎為零。