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超滤在油田回注水应用简介Barry

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超滤 油田 注水 应用 简介 Barry
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超滤在油田回注水应用简介 滤技术是多种膜技术中的一种 ,在废水的深 度处理中该技术具有出水水质好 、 占地面积小 、 自动 化程度高等优点 。 超滤技术处理油田采出水的过程已 从20 世纪的实验室研究小试研究逐步走向工业规 模的中试研究少数油田已建成大规模膜系统来处 理油田采出水并取得了较好的经济和社会效益 。 超滤对油田采出水 中的悬浮物 、 胶体 、 细菌和各种有机物均有较好的去 除效果 。 产水水质不仅达到了低渗透油田回注用水 指标 , 而且作为预处理满足了油田废水深度处理的 进水水质要求 , 是油田解决采出水对石油开采的破 坏和环境污染的重要技术手段之一 。 1、 超滤对于 油田回注水分离作用 超滤除油: 油田采出水中所含的油依据粒径的大小以漂浮 油 、 分散油 、 乳化油 、 溶解油和油 种状态 存在 。 对于油滴粒径较大的浮油和分散油通过重 力分离即可较好地去除 , 但是要满足低渗透油田回 注水水质指标则必须除去水体中粒径更小的乳化 油和溶解油 。 传统的深度除油方法常辅以电解絮 凝 、气浮等先行破乳过程 , 能耗和物耗较大 。 而超滤 技术处理油田采出水依赖超滤膜孔对油滴的截留 效应 , 同时超细的膜孔又有利于破乳和油滴聚结 , 两者共同作用实现油水的分离 尺寸被膜阻止而溶解油的被阻止则是基于膜和 溶质的分子间的相互作用 。 膜的亲水性越好膜与 油分子之间的排 斥力越强 阻止油透过的效果越 好水通量 越高 。 超滤除 悬浮物 : 油田采出水中的悬浮物包括泥沙 、 黏土有机 物 、 微生物 、化学沉淀物 、 细菌等杂质 。 其粒径范围 为 m, 这些悬浮物进入油层后能直接堵 塞渗流孔道 , 降低吸水能力 , 降低石油的采收率 。 具有较小孔径的超滤膜对采出水中悬浮物的截留 效果较传统的过滤器效果好 , 特别是去除低悬浊度 污水中的微小颗粒 。 经超滤过 滤后的油田采出水中的悬浮物质量浓度一般低于 1, 粒径中值 小于 1μ m。 超滤除 菌 : 油田废水中的硫酸盐还原菌 、 腐生菌和铁细菌 会给油田生产带来严重危害 , 细菌的存在可以使 水体发黑 , 悬浮固体含量增加 , 严重地污染滤料 , 降 低设备的处理效率 , 使处理后水中悬浮固体含量超 标 。 试验研究表明 ,超滤对油田采出水中有害细菌 的去除效果较好 。 超滤除 有机物 : 油田采出水中含有大量地下水体中存在的天然 有机物 、 石油类有机物 , 同时由于二次 、 三次石油开 采过程及污水前处理阶段中使用了大量的表面活性 剂 、 絮凝剂 、 破乳剂等有机添加剂 , 使油田采出水中 的有机物组成相对较复杂 。 污水中的有机物含量一 般用 表征 , 超 滤对污 水 中有 机物 的去 除率一般为 5% 2、 超滤 膜污染 由于膜的截留作用 , 油和悬浮固体 等杂质会在膜表面浓缩吸附和沉积 , 同时油分子和 细微的悬浮物颗粒会在膜孔内吸附聚结 , 膜透水通 量必然下降 , 这就 是膜污染 。 膜污 染不仅使膜通量下降 , 而且还会影响膜的使用寿命 。 超滤处理油田采出水过程中 , 导致超滤膜污染的污 染因子主要有油 、 悬浮物和细菌 。它们的存在可引 起浓差极化 , 并可导致滤饼层或凝胶层的形成以及 吸附膜孔堵塞 。 目前主要从膜材料膜孔径和膜组件 结构的选择 、 操作条件的选择 、 改进膜组件构型设 计 、 膜表面改性等几个主要方面研究解决膜污染问 题 。 3、 超滤 膜 组件油田回注水实际应用 大庆油田应用: 针对目前回注水处理工艺无法满足特低渗透油 层回注水水质要求问题,结合国内外油田污水处理技 术发展趋势,大庆高新区百世环保科技开发有限公司 与大庆油田有限责任公司第十采油厂进行联合开 发, 在为期两年的试验研究基础上,确定了一套特低渗透 油田含油污水处理新工艺, 见下图 : 中空纤维超滤膜装置采用 6 英寸( 高抗污染聚偏氟乙烯( 压式 田专用膜组件)中空纤维超滤膜组件,每只膜组 件长度为 1730维内径 径 纤维膜孔径为 m,单支组件的有效过滤面积为 采用 14 支超滤组件及其配套设备构成连 续膜过滤 统,系统采用恒定出水流量和错 流过滤的方式,实现连续自动运行 ,系统回收率大于 95%。 从图中可见,中空超滤膜装置对水中油及悬浮 固体 去除效果稳定,膜后出水油的含量平均值为痕 迹,悬浮固体含量的平均值为 ,粒径中值 的平均值为 m,中空超滤膜后出水达到了特低 渗透油田回注水的“ 准 。 江苏台兴 油田应用: 根据低渗透和特低渗油田注水水质的要求 ,2005 年 6 月中国石化华东分公司与 江苏博大环保股 份 有限公司合作研制出 式超 滤膜 。 超滤膜主要是 在一定的压差作用下 , 使悬浮 液通过膜 , 其中液体和小的溶质透过膜作为透过 液而收集 , 悬浮的粒子被膜截留并作为浓缩截留 物而收集。当膜的孔径小于悬浮粒子的尺寸 , 粒 子以其几何形 状被阻挡 , 不能进入或通过膜 , 而与 透过液分离 , 若膜的孔径大于粒子尺寸 , 在这种情 况下 , 粒子能够进入膜孔隙内 , 当它与孔壁相接触 并粘附于其上时 , 它们就从悬浮液中被滤除 。 图 2 中空超滤膜进出水水质变化图 of S in by 2005 年 6 月在原注水站的基础上 , 采用 式超滤膜过滤处理技术进行改进 , 工艺流程见图 3。其处理工艺为原油处理系统来水 , 经自然沉降 除油后直接进入微生物反应池 ( 水 温超高时需先 进行冷却塔降温 ) ,在生物反应器中投加高效专性 联合菌群 , 对采出水中易造成膜污染的油及有机 物有效地进行生物降解 , 改变了水中污泥的特性 ,有利于膜的分离 , 同时可以除硫化物、 铁离子等物 质 , 从而减少了对膜的污染。经过预处理后 , 采出 水进入膜过滤装置 , 将油颗粒、 悬浮物、 铁细菌等截留 , 出水的细菌、 悬浮物几乎为零。
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