油田回注水處理工藝-（UF）超濾在油田回注水應用

1、超濾技術簡介

超濾技術是多種膜技術中的一種,在廢水的深度處理中該技術具有出水水質(zhì) 好、占地面積小、自動化程度高等優(yōu)點。超濾技術處理油田采出水的過程已從20 世紀的實驗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)濟和社會效益。超濾對油田采 出水中的懸浮物、膠體、細菌和各種有機物均有較好的去除效果。產(chǎn)水水質(zhì)不僅達到了低滲透油田回注用水指標 ，而且作為預處理滿足了油田廢水深度處理的進水水質(zhì)要求，是油田解決采出水對石油開采的破壞和環(huán)境污染的重要技術手段之一。

2、相關產(chǎn)品

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

3、 超濾對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。而超濾技術處理油田采出水依賴超濾膜孔對油滴的截留效應，同時超細的膜孔又有利于破乳和油滴聚結(jié)，兩者共同作用實現(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 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、黏土有機物、微生物、化學沉淀物、細菌等雜質(zhì)。其粒徑范圍為 0.001-100μ m，這些懸浮物進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、腐生菌和鐵細菌會給油田生產(chǎn)帶來嚴重危害，細菌的存在可以使水體發(fā)黑，懸浮固體含量增加，嚴重地污染濾料，降低設備的處理效率，使處理后水中懸浮固體含量超標。試驗研究表明，超濾對油田采出水中有害細菌的去除效果較好。

（UF)超濾除有機物：油田采出水中含有大量地下水體中存在的天然有機物、石油類有機物，同時由于二次、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、破乳劑等有機添加劑，使油田采出水中的有機物組成相對較復雜。污水中的有機物含量一般用 COD 來表征，超濾對污水中機物的去除率一般為 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)會在膜表面濃縮吸附和沉積，同時油分子和細微的懸浮物顆粒會在膜孔內(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，而且還會影響膜的使用壽命。超濾處理油田采出水過程中，導致超濾膜污染的污染因子主要有油、懸浮物和細菌。它們的存在可引起濃差極化，并可導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)構的選擇、操作條件的選擇改進膜組件構型設計、膜表面改性等幾個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際應用

大慶油田應用： 針對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)合國內(nèi)外油田污水處理技術發(fā)展趨勢，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任公司第十采油廠進行聯(lián)合開發(fā)， 在為期兩年的試驗研究基礎上，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成連續(xù)膜過濾 CMF 系統(tǒng)，系統(tǒng)采用恒定出水流量和錯流過濾的方式，實現(xiàn)連續(xù)自動運行，系統(tǒng)回收率大于 95%。

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圖 2 中空超濾膜進出水水質(zhì)變化圖

?從圖中可見，中空超濾膜裝置對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”標準。

江蘇臺興油田應用：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, 粒子能夠進入膜孔隙內(nèi), 當它與孔壁相接觸并粘附于其上時, 它們就從懸浮液中被濾除。

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2005 年 6 月中國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, 粒子能夠進入膜孔隙內(nèi), 當它與孔壁相接觸并粘附于其上時, 它們就從懸浮液中被濾除2005 年 6 月在原注水站的基礎上, 采用 PVDF 管式超濾膜過濾處理技術進行改進, 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入微生物反應池( 水溫超高時需先進行冷卻塔降溫) ,在生物反應器中投加高效專性聯(lián)合菌群, 對采出水中易造成膜污染的油及有機物有效地進行生物降解, 改變了水中污泥的特性,有利于膜的分離, 同時可以除硫化物、鐵離子等物質(zhì), 從而減少了對膜的污染。經(jīng)過預處理后, 采出水進入膜過濾裝置, 將油顆粒、懸浮物、TGB、SRB 和鐵細菌等截留, 出水的細菌、懸浮物幾乎為零。