油田的采出水進(jìn)行處理回用技術(shù)，有利于促進(jìn)油氣資源的可持續(xù)發(fā)展，對水資源循環(huán)利用以及環(huán)境保護(hù)有著非常重大的意義。在油田采出水的處理中，三濾(微濾、納濾、超濾)以及反滲透膜技術(shù)應(yīng)用較多。在三濾中，除油及排濁效果較好的是超濾，而除去采出水中的二價(jià)離子，納濾的效果較好。**近幾年，膜法處理技術(shù)在油田采出水的處理上漸漸被廣泛應(yīng)用。

1 傳統(tǒng)采出水處理工藝:

國內(nèi)油田采出水的處理方法主要有生化法、物理法、化學(xué)法三種方法，目的是對水中的懸浮物以及有機(jī)物、油類等進(jìn)行去除。其中，物理法可以分為過濾、粗?；⒄舭l(fā)法、重力分離和離心分離等。這些方法的工作重點(diǎn)是對水中所含的礦物質(zhì)以及大部分固體懸浮物以及油類進(jìn)行去除。化學(xué)法包含了三種處理方法，分別是中和、混凝沉淀以及化學(xué)轉(zhuǎn)化，化學(xué)法主要運(yùn)用于對廢水中的部分膠體以及溶解性物質(zhì)進(jìn)行處理，相當(dāng)主要處理的是含油廢水中的油化物。生物法則主要指的是好氧生物法、厭氧生物法以及好氧厭氧生物法。生物法對廢水進(jìn)行處理大多數(shù)時(shí)候是通過微生物在新陳代謝這一過程中使廢水中的有機(jī)物以及**物質(zhì)被降解，從而轉(zhuǎn)化成無機(jī)物，達(dá)到廢水凈化的目的。

在處理油田污水的實(shí)際情況中，這些方法一般不會(huì)單獨(dú)使用，均是兩種或是三種方法聯(lián)合使用。勝利油田污水處理站及低滲透區(qū)塊的注水站對污水進(jìn)行處理使用物理法時(shí)，通常處理工藝為：第一階段“緩沖+沉積分離出油+過濾”，第二階段“緩沖+精細(xì)過濾”。油田各個(gè)污水處理站對污水進(jìn)行處理的時(shí)候，為了使污水處理效果得到提高，一般情況下會(huì)添加化學(xué)劑與物理法相結(jié)合進(jìn)行處理。

在油田采出水中存在多種，這些會(huì)對采出水設(shè)備的管道進(jìn)行腐蝕，例如SRA、腐生菌以及鐵等。這些菌體以及其代謝物不*會(huì)對水質(zhì)造成污染，還會(huì)對油層造成堵塞。所以，應(yīng)該在進(jìn)行回注之前，對其進(jìn)行**處理，而進(jìn)行**處理的方法一般情況下采用的是氧化法。氧化技術(shù)對SRB非常有效，與此同時(shí)還能對水中的有機(jī)生物進(jìn)行氧化降解，使其的營養(yǎng)源斷開。為了達(dá)到**的目的，還可以電解鹽水的**技術(shù)，主要是在次氯化鈉的發(fā)生裝置里將飽和鹽水進(jìn)行電解，從而產(chǎn)生氯酸鈉溶液，利用該溶液**。

采出水的水質(zhì)隨著油田的開發(fā)也在變化，在進(jìn)行地面工藝的時(shí)候，對流動(dòng)改性劑的使用是不可避免的，對防垢劑、緩蝕劑降黏劑以及破乳劑的投放量也有了很大增加，這是導(dǎo)致采出水成分變得復(fù)雜的主要原因，從而也使廢水處理成本、造成二次污染的幾率以及廢水處理難度增加。因此，按照常規(guī)的處理方法對采出水進(jìn)行處理，已經(jīng)無法滿足水質(zhì)達(dá)標(biāo)的要求了。經(jīng)過一系列的研究，膜分離技術(shù)對采出水的處理效果。

2 微濾、超濾技術(shù)在油田采出水處理中的研究及應(yīng)用:

2.1 微濾:

效率高、裝置占地面積相對較小以及成本低、化學(xué)**使用量少、裝置自動(dòng)化程度高等均是膜技術(shù)的特點(diǎn)，因此膜技術(shù)在油田采出水的處理中應(yīng)用得越來越普遍。利用靜壓差作為推動(dòng)力，再通過篩網(wǎng)狀的過濾介質(zhì)膜的“篩分”作用進(jìn)行分離的膜過程，就是我們所說的微濾。微孔過濾膜是均勻的多孔薄膜，其孔徑非常小，直徑一般為0.8~2μm，過濾粒徑為0.025~10μm，因此絕大部分的采出水中的懸浮固體以及油滴等都可以被完全過濾掉。陶瓷膜應(yīng)用研究比較深，其特點(diǎn)是容易清潔、耐污染和抗腐蝕性強(qiáng)，使用壽命也較長。使用陶瓷膜對采出水進(jìn)行處理，可以使采出水的水質(zhì)達(dá)到回注的要求。采出水*經(jīng)過物理處理或者物理化學(xué)處理但沒有經(jīng)過生化處理之前，水中的含油量較高，所以在微濾膜表面會(huì)有不同程度的污染，造成通量和油類的截留率下降，可將膜進(jìn)行清洗以使通量得以**。

2.2 超濾:

超濾膜主要是以壓力差作為推動(dòng)力，其孔徑的范圍非常小，約為0.001~0.02μm，可以分離分子量大于2000道爾頓且粒徑大于2~20nm的顆粒。在對油田采出水的研究中，高分子濾膜和陶瓷超濾膜都有應(yīng)用。從研究結(jié)果看，超濾對油類以及微生物和固體懸浮物的去除比較有效，這些物質(zhì)的含量也是油田回注水水質(zhì)的重要參考指標(biāo)。傳統(tǒng)的處理過程和超濾進(jìn)行結(jié)合，可以使超濾膜的負(fù)荷得以減輕，同時(shí)提高對采出水的處理效果。為了使超濾的穩(wěn)定運(yùn)行得到有效的保證，必須要進(jìn)行良好的膜前處理。核桃殼過濾器以及砂濾等是常用的膜前處理的物理過程。但是一些原因會(huì)使其效果達(dá)不到理想狀態(tài)，如傳統(tǒng)的砂濾以及核桃殼過濾器在進(jìn)行長時(shí)間運(yùn)行之后，納污能力會(huì)有所下降。若是膜前處理沒有做好，則會(huì)導(dǎo)致出水的含油量比較高，***導(dǎo)致的結(jié)果是使超濾膜受到污染，從而使超濾膜的使用期限降低，增加超濾膜法處理的成本。對膜技術(shù)應(yīng)用造成制約的主要因素就是膜污染，對膜污染進(jìn)行控制以及延長膜的使用周期的研究，是非常有必要的。從近幾年的使用情況來看，使用膜生物反應(yīng)器處理采出水已經(jīng)成為一種趨勢。

2.3 超濾、微濾過程的成本分析:

采用陶瓷微濾膜法處理采出水，運(yùn)行成本約為1.5~2元/m3。以大慶油田采出水的超濾處理結(jié)果為依據(jù)，可以預(yù)測出項(xiàng)目的技術(shù)設(shè)備工業(yè)化之后，處理成本大幅降低，可節(jié)約2.58元/t?？梢娢V、超濾膜法對含油污水進(jìn)行處理經(jīng)濟(jì)效益較高。

2.4 處理的局限性:

超濾、微濾主要處理的是水中的油類以及懸浮物和，對于礦化度的去除效果甚微，特別是對鈣離子、鎂離子等容易致垢的二價(jià)離子甚至根本無法起到去除的作用。但是在目前的情況來看，對于油田的注水水質(zhì)的推薦指標(biāo)重點(diǎn)針對的是油以及懸浮物的含量和粒徑，沒有對可以導(dǎo)致垢物產(chǎn)生的物質(zhì)的進(jìn)行含量進(jìn)行規(guī)定。即使水質(zhì)已經(jīng)達(dá)到了注水指標(biāo)，但嚴(yán)重的腐蝕以及嚴(yán)重的結(jié)垢現(xiàn)象在油田中依然存在，這些問題是造成注水壓力升高以及生產(chǎn)能力無法提高的主要原因，還經(jīng)常會(huì)引起油層傷害。

導(dǎo)致結(jié)垢的主要原因通常是因?yàn)樵趯Σ沙鏊M(jìn)行處理的時(shí)候，沒有有效方法對致垢離子進(jìn)行，而注入水中的致垢離子會(huì)和存在于地層水中的其他相關(guān)離子產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生了碳酸鈣或者**鈣等。此外，若是存在一定量的**根，還會(huì)導(dǎo)致注入水中的**鹽還原菌大量繁殖，從而產(chǎn)生硫化氫使金屬管道受到腐蝕。

3 納濾工藝和反滲透技術(shù)在油田采出水處理中的研究及應(yīng)用:

3.1 納濾工藝及其集成膜技術(shù):

納濾膜的開發(fā)基礎(chǔ)是反滲透復(fù)合型膜，其中荷電特性是納濾膜獨(dú)有的特性，荷電特性可以對多價(jià)離子以及低分子有機(jī)物進(jìn)行有選擇性的截留，對二價(jià)離子的脫除率也比較高，例如鈣離子、鎂離子、**根等，因此可以使料液硬度大幅度降低。所以在對油田采出水的深度處理上，納濾膜工藝的應(yīng)用前景非常廣闊，比較遺憾的是目前相關(guān)研究及應(yīng)用報(bào)道不多。

在科羅拉多州立大學(xué)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，納濾膜NF270是相當(dāng)具有親水性的，且NF270的膜孔徑與其他膜相比是相當(dāng)大的，膜表面的光滑度也是相當(dāng)高的。在**海洋大學(xué)進(jìn)行了商品膜組件現(xiàn)場試驗(yàn)，相當(dāng)先做的是超濾+納濾雙膜法對油田采出水的深度處理。試驗(yàn)的結(jié)果顯示：超率產(chǎn)水的含油量為0.06mg/***I不超過4.0，而納濾在對回收率進(jìn)行保證的同時(shí)，對硬度與TDS、SS以及COD的截留率也相當(dāng)高。雙膜工藝經(jīng)過長時(shí)間的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)和技術(shù)改進(jìn)，采出水水質(zhì)可達(dá)到GB 1576—2008《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》標(biāo)準(zhǔn)，也能夠保證產(chǎn)水通量和水質(zhì)穩(wěn)定性[9]。

3.2 反滲透工藝以及集成膜技術(shù):

在采出水的處理中，即使油田采出水在經(jīng)過納濾膜的處理之后可以達(dá)到相對嚴(yán)格的出水水質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)，但是出水的礦化程度仍然很高。在這一問題中，反滲透技術(shù)可以進(jìn)行有效的對采出水進(jìn)行處理，適用于含鹽度高的油田采出水。這一方法的主要目的是使采出水在經(jīng)過處理之后，可以將其應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，例如用于對鍋爐的補(bǔ)給水以及農(nóng)業(yè)灌溉。反滲透工藝所存在的缺點(diǎn)就是對處理的要求和成本相對較高。因此，如何對適當(dāng)?shù)念A(yù)處理方案進(jìn)行選擇。以及如何對反滲透裝置的負(fù)荷進(jìn)行減輕使得處理的成本降低，是解決問題的關(guān)鍵因素。

相關(guān)人士對Petrobars油田的采出水的開展反滲透實(shí)驗(yàn)處理，評價(jià)了系統(tǒng)對有機(jī)物以及無機(jī)物的截留性能。油水分離器以及硬水軟化器和砂率、筒式過濾器、離子交換軟化器等組成了預(yù)處理系統(tǒng)，其中，筒式過濾器的直徑為1.0μm。研究結(jié)果表明，RO膜組件可以有效降低采出水的電導(dǎo)率和在進(jìn)行資源化利用過程中備受關(guān)注的硬度、鎳、苯、氯等重要參數(shù)，使出水質(zhì)量符合灌溉或其他資源化利用的標(biāo)準(zhǔn)。利用加堿沉淀對部分硬度、硼、硅進(jìn)行去除，以及換熱冷卻、對膜生物氧化除有機(jī)物進(jìn)行固定、降低pH值、過濾、反滲透除鹽、滴濾池除氨、離子交換軟化等處理，處理之后的采出水水質(zhì)可以達(dá)到GB5084—2005《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》、GB/T 19923—2005《城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì))標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 納濾以及反滲透過程的成本分析:

納濾—反滲透工藝處理采出水，可大量節(jié)約清水費(fèi)用，還可以節(jié)約無效的回灌費(fèi)用以及注汽鍋爐的燃料費(fèi)，是一種經(jīng)濟(jì)效益比較的采出水處理技術(shù)。

4 總結(jié)：

采用膜技術(shù)對采出水進(jìn)行處理，可以彌補(bǔ)一些使用傳統(tǒng)的處理方法對采出水進(jìn)行處理存在的缺點(diǎn)，并且使用膜技術(shù)處理的成本也相對較低。因此，運(yùn)用膜技術(shù)處理采出水在市場上有優(yōu)勢及廣闊前景。由于新型的超濾以及納濾膜的研發(fā)成功和投入使用，再加上其使用周期長、耐污染度高以及價(jià)格相對較低等***，使得微濾、超濾+納濾、反滲透膜的集成膜技術(shù)以及生化—超濾等膜技術(shù)和生物法二者相結(jié)合對油田采出水進(jìn)行處理成為一種必然的趨勢，可以促進(jìn)油氣田的可持續(xù)發(fā)展，對水資源的循環(huán)再利用以及環(huán)境的保護(hù)都有重大意義。

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