油田的采出水進(jìn)行處理回用技術(shù)，有利于促進(jìn)油氣資源的可持續發(fā)展，對水資源循環(huán)利用以及環(huán)境保護有著(zhù)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用。

1 傳統采出水處理工藝:

國內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物、油類(lèi)等進(jìn)行去除。其中，物理法可以分為過(guò)濾、粗?；?、蒸發(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(lèi)進(jìn)行去除?；瘜W(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)轉化，化學(xué)法主要運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)行處理大多數時(shí)候是通過(guò)微生物在新陳代謝這一過(guò)程中使廢水中的有機物以及**物質(zhì)被降解，從而轉化成無(wú)機物，達到廢水凈化的目的。

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(guò)濾”，第二階段“緩沖+精細過(guò)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)還能對水中的有機生物進(jìn)行氧化降解，使其的營(yíng)養源斷開(kāi)。為了達到**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(zhù)油田的開(kāi)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，這是導致采出水成分變得復雜的主要原因，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，按照常規的處理方法對采出水進(jìn)行處理，已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足水質(zhì)達標的要求了。經(jīng)過(guò)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用得越來(lái)越普遍。利用靜壓差作為推動(dòng)力，再通過(guò)篩網(wǎng)狀的過(guò)濾介質(zhì)膜的“篩分”作用進(jìn)行分離的膜過(guò)程，就是我們所說(shuō)的微濾。微孔過(guò)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(guò)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(guò)濾掉。陶瓷膜應用研究比較深，其特點(diǎn)是容易清潔、耐污染和抗腐蝕性強，使用壽命也較長(cháng)。使用陶瓷膜對采出水進(jìn)行處理，可以使采出水的水質(zhì)達到回注的要求。采出水*經(jīng)過(guò)物理處理或者物理化學(xué)處理但沒(méi)有經(jīng)過(guò)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(lèi)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用。從研究結果看，超濾對油類(lèi)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。傳統的處理過(guò)程和超濾進(jìn)行結合，可以使超濾膜的負荷得以減輕，同時(shí)提高對采出水的處理效果。為了使超濾的穩定運行得到有效的保證，必須要進(jìn)行良好的膜前處理。核桃殼過(guò)濾器以及砂濾等是常用的膜前處理的物理過(guò)程。但是一些原因會(huì )使其效果達不到理想狀態(tài)，如傳統的砂濾以及核桃殼過(guò)濾器在進(jìn)行長(cháng)時(shí)間運行之后，納污能力會(huì )有所下降。若是膜前處理沒(méi)有做好，則會(huì )導致出水的含油量比較高，***導致的結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(cháng)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(lái)看，使用膜生物反應器處理采出水已經(jīng)成為一種趨勢。

2.3 超濾、微濾過(guò)程的成本分析:

采用陶瓷微濾膜法處理采出水，運行成本約為1.5~2元/m3。以大慶油田采出水的超濾處理結果為依據，可以預測出項目的技術(shù)設備工業(yè)化之后，處理成本大幅降低，可節約2.58元/t?？梢?jiàn)微濾、超濾膜法對含油污水進(jìn)行處理經(jīng)濟效益較高。

2.4 處理的局限性:

超濾、微濾主要處理的是水中的油類(lèi)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(wú)法起到去除的作用。但是在目前的情況來(lái)看，對于油田的注水水質(zhì)的推薦指標重點(diǎn)針對的是油以及懸浮物的含量和粒徑，沒(méi)有對可以導致垢物產(chǎn)生的物質(zhì)的進(jìn)行含量進(jìn)行規定。即使水質(zhì)已經(jīng)達到了注水指標，但嚴重的腐蝕以及嚴重的結垢現象在油田中依然存在，這些問(wèn)題是造成注水壓力升高以及生產(chǎn)能力無(wú)法提高的主要原因，還經(jīng)常會(huì )引起油層傷害。

導致結垢的主要原因通常是因為在對采出水進(jìn)行處理的時(shí)候，沒(méi)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，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用:

3.1 納濾工藝及其集成膜技術(shù):

納濾膜的開(kāi)發(fā)基礎是反滲透復合型膜，其中荷電特性是納濾膜獨有的特性，荷電特性可以對多價(jià)離子以及低分子有機物進(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，納濾膜工藝的應用前景非常廣闊，比較遺憾的是目前相關(guān)研究及應用報道不多。

在科羅拉多州立大學(xué)進(jìn)行的實(shí)驗結果表明，納濾膜NF270是相當具有親水性的，且NF270的膜孔徑與其他膜相比是相當大的，膜表面的光滑度也是相當高的。在**海洋大學(xué)進(jìn)行了商品膜組件現場(chǎng)試驗，相當先做的是超濾+納濾雙膜法對油田采出水的深度處理。試驗的結果顯示：超率產(chǎn)水的含油量為0.06mg/***I不超過(guò)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的截留率也相當高。雙膜工藝經(jīng)過(guò)長(cháng)時(shí)間的經(jīng)驗總結和技術(shù)改進(jìn)，采出水水質(zhì)可達到GB 1576—2008《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》標準，也能夠保證產(chǎn)水通量和水質(zhì)穩定性[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(guò)納濾膜的處理之后可以達到相對嚴格的出水水質(zhì)的標準，但是出水的礦化程度仍然很高。在這一問(wèn)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(guò)處理之后，可以將其應用到工業(yè)生產(chǎn)以及農業(yè)生產(chǎn)中，例如用于對鍋爐的補給水以及農業(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，如何對適當的預處理方案進(jìn)行選擇。以及如何對反滲透裝置的負荷進(jìn)行減輕使得處理的成本降低，是解決問(wèn)題的關(guān)鍵因素。

相關(guān)人士對Petrobars油田的采出水的開(kāi)展反滲透實(shí)驗處理，評價(jià)了系統對有機物以及無(wú)機物的截留性能。油水分離器以及硬水軟化器和砂率、筒式過(guò)濾器、離子交換軟化器等組成了預處理系統，其中，筒式過(guò)濾器的直徑為1.0μm。研究結果表明，RO膜組件可以有效降低采出水的電導率和在進(jìn)行資源化利用過(guò)程中備受關(guān)注的硬度、鎳、苯、氯等重要參數，使出水質(zhì)量符合灌溉或其他資源化利用的標準。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物進(jìn)行固定、降低pH值、過(guò)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)可以達到GB5084—2005《農田灌溉水質(zhì)標準》、GB/T 19923—2005《城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì))標準。

3.3 納濾以及反滲透過(guò)程的成本分析:

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

4 總結：

采用膜技術(shù)對采出水進(jìn)行處理，可以彌補一些使用傳統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，運用膜技術(shù)處理采出水在市場(chǎng)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(cháng)、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)油氣田的可持續發(fā)展，對水資源的循環(huán)再利用以及環(huán)境的保護都有重大意義。

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