李军 杨彩霞 赵洁
大庆油田有限责任公司第四采油厂
摘 要 随着我国低渗透油田开发比例的增大，对传统油田回注水处理工艺进行改造也提上日程，以达到A1 级特低渗透油层要求标准。某石油公司据此进行了新工艺的中试研究，采用了有机膜和陶瓷膜技术，处理量分别为500m3/d和150m3/d，结果表明，两种处理工艺均可达到“5、1、1”标准，且出水水质稳定，已经基本具备了工业化推广的要求。
关键词：膜技术 水处理 油田
我国目前已开发的石油地质储量中，低渗透储量占开发总储量的10%[1]，随着油田的进一步开发，低渗透油田的开发比例会逐渐增加；且随着我国油田开采进入中后期，采出的原油含水率越来越高，有的油田已高达 90% [2] ，其中大庆油田平均每年油田采出水高达 3×108t[3] 。因此，在水资源严重短缺的现状下, 采油污水回用于注水伴采系统, 既可解决水资源短缺问题，又可消除采油污水外排的环保问题, 是采油污水的最佳出路；但回注水水质是影响整个油田注水开发效果的最根本因素，也影响着整个注水处理系统的运行和使用寿命。
按照《碎屑岩油藏注水水质推荐指标》（SY5329-94）注水水质应达到 A1 级特低渗透油层要求标准，主要指标为：含油量≤5mg/L，悬浮固体含量≤1mg/L，粒径中值 ≤1μ m。
1 油田回注水传统处理技术
油田现有的回注水处理工艺系统如图 1[4]。主要的工艺流程为: 污水来水→游离水→沉降罐→污水泵→一次过滤罐→二次过滤罐→净化水罐→注水泵→注水井。其辅助流程包括:加药系统、 污泥回收、污油回收等。
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但目前采出水回注处理工艺处理后水质只能达到低渗透油田回注水的“8.3.2” （含油量≤8mg/L、悬浮物固体含量≤3mg/L、悬浮物粒径中值≤2μm）标准，尚不能达到特低渗透油层要求标准[5]。因此，国内外的众多学者针对上述情况进了了大量的研究，特别是膜分离法处理工艺，正在引起越来越多的重视，逐渐从实验室研究走向实际应用阶段。
2 油田回注水膜分离发处理技术
膜分离技术是S. Sourirajan开拓并在近20年迅速发展起来的一种高新技术，被认为是“21 世纪的水处理技术”。它是利用膜的选择透过性进行分离和提纯的技术，过程的推动力主要是膜两侧的压差，膜从溶液中分离溶解的成分是依据溶质的尺寸、荷电、形状及与膜表面间的分子相互作用而决定的。膜分离技术是一种极具发展潜力的含油污水处理方法，近20年来，使用膜分离去除固体颗粒技术得到了迅速发展，目前可应用于油田回注水处理的主要有有机膜和陶瓷膜两种。
2．1有机膜分离技术
有机膜包括聚烯烃类聚合物制成的疏水膜和具有亲水基团的高分子聚合物制成的亲水膜，具有机械强度高和较好的破乳效果。但用此膜处理含油污水时，油和其它杂质会留在膜表面，产生浓差极化，使膜被严重污染；另外，油分子容易在膜内聚结而阻止水通过，使膜通量急剧下降；因此，采用有机膜进行油田污水污水处理时，必须进行预处理，以降低膜污染，延长膜使用寿命。
某油田第某采油厂某油田某某联采用高抗污染聚偏氟乙烯（PVDF）中空纤维超滤膜进行了处理量为 500m3/d 的现场工业化中试，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%，工艺流程如图2所示[5]。
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含油污水经此工艺处理后，油含量从100mg/L左右下降至5mg/L以下，悬浮物从40mg/L下降至1mg/L以下，粒径中值从4μm下降至1μm以下，完全达到了特低渗透油田回注水的要求；但预处理工艺较为复杂，除硫装置先将低价态的硫、铁、锰氧化沉淀去除，衡压浅层气浮装置将来水中油去除97%以上，悬浮固体去除60%以上，然后再通过海绿石过滤和双层膨胀滤芯过滤，进一步去除水中的油和悬浮固体，以达到中空纤维超滤膜的进水要求。
2．2陶瓷膜分离技术
陶瓷膜的研究和应用始于19世纪40年代，主要用于铀的富集，后经过几十年的发展，特别是到20世纪80年代中期，陶瓷膜的制备技术有了新的突破，当时Twente大学的Burggraf等人，采用溶胶-凝胶（Sol－Gel）技术研制出具有多层不对称结构的微孔陶瓷膜，孔直径可以达到3nm以下。溶胶-凝胶（Sol－Gel）技术的出现，将是陶瓷膜的研制推向一个新的高潮，并迅速在水处理、乳制品、饮料等工业中占据一席之地。某石油第某采油厂某某联合站采用陶瓷膜进行了处理量为150m3/d 的现场工业化中试，含有污水不经过预处理，直接进入陶瓷膜处理，且系统回收率大于99%数据分析。含油污水经陶瓷膜处理后，油含量从74mg/L下降至5mg/L以下，固体含量从37mg/L下降至1mg/L以下，粒径中值从3.45μm下降至1μm以下，完全达到了A1 级特低渗透油层要求标准，并且出水水质十分稳定，但经济指标比较高。
3 油田回注水处理技术展望
随着我国低渗透油田开发比例的增大，对传统油田回注水处理工艺进行改造也提上日程，以达到A1 级特低渗透油层要求标准。从某油田进行的中试实验效果来看，膜技术处理后的水质可以完全达到级特低渗透油层要求标准，基本上达到了工业化推广的要求，但不管是有机膜技术，还是陶瓷膜技术，都还存在一定的问题；有机膜的耐污染能力差，需要预处理工艺，工艺流程较复杂，且有机膜的寿命较短，制约也其进一步的推广和应用；陶瓷膜则存在工程造价高，运行成本较高等缺点；但从长远的发展来看，膜技术的优势已经在油田回主水处理中体现，必将会取代传统的处理工艺，引发油田回注水处理工艺的革命性变化。
参考文献
1谭莹,丁慧. 石油采出水回注精细处理技术研究与应用．胜利油田职工大学学报，2006,20(5):41～43.
2杨云霞,张晓健.我国油田采出水处理回注的现状及技术发展.给水排水,2000,26 (7) : 32～36.
5 梁文义. 大庆油田采出水回注处理工艺技术的创新及应用.水处理技术.2008,34(6):62～65.
作者简介：姓名：李军
性别：男
年龄：46
年月日19740429
单位：大庆市采油四厂第一油矿杏一联
工种：集输
学历：大专
籍贯：：黑龙江省庆安县