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1、 武 汉 艾 科 滤 膜 技 术 有 限 公 司Wu Han AQUCELL Membrane Technology Ltd. E-mail:地址:武汉市国际大厦B栋9-A Tel:027-85427399 85847386 Fax:027-85427399 超滤技术在油田采出水处理回注中的应用武汉艾科滤膜技术有限公司内容摘要 膜分离技术由于无相变、低能耗、体系干净等优点，在油田采出水处理中的应用越来越广泛，特别是对油田采出水处理回用和回注显示出极大的优越性。本文章介绍艾科超滤膜在油田采出水处理中的应用和运行情况，并分析超滤膜稳定运行的主要原因。关 键 词 油田采出水；超滤；回注1. 国内油
2、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。油田已进入后期开发，平均含水已达80
3、 以上。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，寻找新的处理方法是完全必要的。随着膜技术的发展和成熟，为油田采出水的处理拓宽了道路。2. 大庆油田采出水处理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。大庆油田采出水处理项目中，采用膜法对油田采出水进
4、行深度处理，膜系统中超滤部分采用武汉艾科公司的中空纤维超滤膜组件，共50支，10支一组，共5组。2.1. 项目概况 处理工艺流程气浮理 回注水 消毒 油田采出水 超滤 反渗透理 除油 核桃壳过滤器理 活性炭过滤器理 图1油田采出水处理工艺流程 原水水质表1 采出水水质序号污染物名称单位原水浓度1PH682SSmg/L4003含氧量mg/L0.44油mg/L20005T506矿化度mg/L180382.2. 工艺特征 该油田采出水具有含油量高，矿化度高的特点。该原水处理以除油和降低矿化度为主，故采用以上处理工艺流程。 经除油，气浮废水依次流入超滤的预处理核桃壳过滤器，活性炭过滤器进行预处理，滤除
5、废水中的油，悬浮物，大的胶体，以保证超滤进水要求。超滤系统采用AQU2501740-100KH（UPVC）型号超滤膜作为本分离系统的核心处理部件。超滤膜具有0.1-0.001um的过滤孔径，可以去除原水中几乎所有的细菌、微生物、病毒、大肠杆菌以及一些大分子的有机物和水中所有不溶解性的胶体等，使处理出水浊度1NTU 、SDI2。超滤出水达到反渗透系统的进水要求。2.3. 超滤系统设计参数2.3.1.1. 超滤膜技术参数针对本项目设计产水量和水质的特点，选用AQU2501740-100KH（UPVC）型号的超滤膜，AQU2501740-100KH（UPVC）超滤膜采用材质为改性PVC的中空纤维，其
6、表面活化层致密，支撑层为双排脂状结构，故拉伸强度高、跨膜压差小、反洗效果好、抗污染、使用寿命长，对胶体、悬浮颗粒、色度、浊度、细菌、大分子有机物具有良好的去除能力。图2AQU2501740-100KH（UPVC）超滤膜表2 AQU2501740-100KH（UPVC）技术参数项 目参 数膜元件型号AQU2501740-100KH（UPVC）超滤膜数量50支型 式内压式中空纤维超滤膜膜丝材质改性PVC公称孔径0.01m膜面积43.1m2中空纤维内外径0.9mm/1.6mmpH范围2-12工作水温5-45进水最大压力0.3MPa膜两侧最大允许压差0.2MPa2.3.1.2. 超滤系统运行设计参数表
7、3 设计参数项 目参 数超滤总产水量150T/H超滤主机数量5组超滤错流率15%-20%超滤膜产水通量70L/(m2.h)2.3.1.3. 超滤系统工作流程 针对AQU2501740-100KH（UPVC）性能优势，采用如下的运行程序：运行30min正冲15s正冲15s上反洗30s下反洗30s运行：运行过程为超滤系统产水过程，细小胶体、悬浮物被截留在膜表面，一部分水透过膜丝成为产水，一部分水成为浓水。正冲：通过大量水流从中空纤维的内侧冲过，把沉积在膜表面的污染物冲出组件，以增加反洗效果。正冲时间一般为15秒 。上反洗：采用超滤产水作为反冲水，由组件产水口进入，浓水出口流出。水流方向与产水时相反
8、，反洗水将膜孔内物质冲洗到膜表面，同时排出膜组件。上反洗时间为30 秒。下反洗：其目的与上反洗一致。该过程反向透过膜表面的水从膜管进水口排出，对底部膜表面的冲洗及比重大的物质冲洗效果较好，弥补上反洗的不足。下反洗时间设为30秒。正冲：反洗后正冲水流由组件进水口至浓水出口，产水侧阀门关闭。通过大量水流从膜丝外表面冲过，可以把反洗时剥落下的污染物冲出组件，以完全恢复膜通量。后正冲时间为15秒。图3超滤系统2.4. 超滤运行情况该超滤超滤处理系统自2007年投产以来，运行稳定。在2007年到2008年初，超滤主机相关的运行参数如下表格所示表4 超滤运行参数进水进水压力0.10MPa浊度5NTU产水总
9、的产水量155T/H浊度1 NTUSDI3微生物、细菌、大肠杆菌、病原体（祛除率）99.99%反洗反洗频率每隔30分钟一次反洗药剂10% 次氯酸钠 10ppm反洗压力0.20MPa化学清洗清洗频率每隔1-2个月一次清洗时间120-240分钟清洗药剂0.5%NaOH+0.2%NaClO（有效氯计）、2%柠檬酸图4超滤系统2.5. 超滤系统设计特点从超滤系统的运行参数和 针对油田采出水水质特点和前处理工艺选用与之适应的截留分子量为100K的超滤膜，既满足超滤过滤精度的要求又达到要求的产水量。 针对选定的超滤膜设计完善的运行程序。运行程序和各步骤时间的设定基于艾科多年的实践经验和不断的优化调整，使超
10、滤主机达到最佳的运行状态和得到最大的水的回收利用率。 超滤设计成5组主机，各主机可独立运行，互不干扰，整个系统的稳定性更高。同时各主机错开反洗和化学清洗，降低了反洗和清洗装置的选型型号，成本下降。 超滤主机依据场地特点排列整齐美观，整个系统布局紧凑，后续的维护维修也方便。2.6. 超滤系统运行分析 艾科中空纤维超滤膜在该油田采出水处理运行中，自投产以来长期保持稳定的产水水质和水量。分析超滤膜稳定运行的主要原因如下：u 超滤膜完善的预处理在该处理流程中，核桃壳过滤器表面面积大，吸附能力强，去除水中的油和悬浮物，适用于大水量的油田回注水精细过滤；活性炭过滤器去除大分子有机物，胶体，异味。核桃壳和活
11、性炭过滤器作为超滤的预处理，保证超滤的进水稳定在SDI5，浊度5NTU。超滤进水水质的稳定使超滤系统长期在稳定的环境下运行，使超滤产水水质水量长期稳定达标。u 艾科超滤膜的合理的运行模式、AQU超滤膜的运行有全流过滤和错流过滤二种，本案例中采用错流过滤的方式来运行。错流过滤时，部分进水透过膜表面成为产水，另一部分则夹带杂质循环到原水箱或者是排放。错流过滤时污染物在平行于膜面的水流的剪切力下，随浓水被冲出，不易在膜表面沉积，膜的运行时间可大大延长。、AQU超滤膜采用频繁反洗的形式来运行。根据采出水具体的水质，设定了最佳的运行周期，在污染物在膜面形成膜孔内堵塞污染前，通过大水量的反洗使污染物形成的
12、滤饼层从膜表面剥离，从而延长膜的运行周期。u 艾科超滤膜定期的碱洗和酸洗联合清洗方式油田采出水在处理中对膜的污染主要由石油类物质引起，油粒与膜面形成的凝胶层结合紧密，不易被水力清洗去除，采用碱洗，有机物和生物污染物质水解生成易容于水的盐类，被清洗液带出膜组件。高矿化度的油田采出水，无机污垢会在超滤膜孔内聚集。碱洗后酸洗，可以溶解去除无机矿物质，使结合在凝胶层和水垢层中的无机金属离子如Ca2+、Mg2+等溶出，将残存的凝胶层和水垢层从膜表面洗脱以恢复其通透能力。综合以上AQU超滤膜设计的合理性和以及与之适应的膜运行方式，清洗方式是AQU超滤膜在油田采出水处理中长期稳定运行的保证。3. 结束语采用膜处理深度处理油田采出水具有操作简单、分离效果好、无相变、能耗低等优点。经过处理后的水质达到油田回注水水质要求。艾科超滤膜在大庆油田采出水处理中，设计和运行的最优化，使超滤系统长期稳定运行，为后续的反渗透系统提供了可靠的进水水质，降低反渗透系统清洗的频率，延长了反渗透膜的使用寿命。除油预处理+超滤+反渗透的处理工艺，处理后的水质达到碎屑岩油藏注水水质推荐指标 SY/T532994中A1级标准。
