低滲透油田含油污水處理
在低滲透油田注水開發過程中，含油污水的精細過濾處理至關重要。低滲透油藏由于儲層孔喉細小，對水質的要求十分嚴格。根據石油天然氣行業標準SY/T5329—94《碎屑巖油藏注水水質推薦指標及分析方法》，滲透率低于50md的油藏，其注入水中的固體質量濃度應不超過1．0～3．0mg/L，顆粒粒徑中值應不超過1．0～2．0μm，油的質量濃度應不超過5．0～8．0mg/L，要達到以上要求，必須對來水進行精處理。因此，對于特低滲透油藏而言，膜分離技術是注水水質處理的關鍵技術。
本文分析了幾種膜分離技術在國內低滲透油藏中的應用概況，通過分析膜分離處理工藝前、后的油田污水水質情況，闡明了膜分離技術在低滲透油藏精細水處理中的適用性，并對精細處理后的膜過濾裝置的反洗方法進行了研究，為低滲透油藏中的油田污水處理提供了參考依據。
1多級金屬膜精細處理工藝
金屬膜過濾工藝過濾精度高，反洗再生能力強，處理后的水質可以達到A1級指標的要求，顆粒粒徑中值可達到2μm。該工藝中，金屬膜過濾由兩級組成。第一級采用5μm金屬膜，死端操作；第二級采用0．2μm金屬膜，錯流操作，濃水回流到一級過濾器進行再處理，凈化水進入注水緩沖罐。第一級為死端過濾，隨著時間的延長，被截留物在膜表面形成污染層，且不斷加厚，過濾阻力也隨之增加，在操作壓力不變的情況下，膜通量隨之下降，必須定期清洗。第二級為錯流過濾，原料液以切線方向流過膜表面，在壓力作用下粒徑小于膜孔的顆粒和溶劑通過膜，粒徑大于膜孔的顆粒被截留形成污染層，膜通量可在較長時間內穩定在一定的水平。
該工藝在勝利油田某采油廠使用后，污水處理前、后的水質情況如表1所示。
從表1中可以看出，粒徑中值在使用多級金屬膜過濾器后都能控制在2μm以下，油濃度能達到A1級指標的要求。金屬膜過濾器在低滲透油藏含油污水處理中應注重前端預處理，同時建議進水中懸浮物的質量濃度小于10mg/L，油的質量濃度小于10mg/L。
金屬膜工藝處理油田采出水的主要問題是膜容易被污染，導致膜通量降低。反洗時，一級膜管采用正洗（由內部向外沖洗）方式，二級膜管采用正洗加反洗方式，反洗周期為4~6h，反洗時間為5min。
2生化處理-超濾膜精細處理技術
膜處理與生化處理相結合的工藝技術是非常有發展前途的油田污水處理方法之一，其具體工藝流程如圖1所示。該技術有獨特的優點：①可以截留粒徑在0．1μm以上的物質，包括懸浮顆粒、幾乎所有的細菌等，污水中懸浮顆粒、細菌和粒徑中值達標率可大幅度提高；②可以直接破乳污水中的乳化油并使之聚集，從而截留污水中的乳化油和溶解油，使含油達標率進一步提高；③減輕由于SRB引起的硫化物濃度上升問題，同時減緩由細菌和硫化物造成的腐蝕，提高注水開發效果。
勝利油田孤島采油廠對此項技術進行了試驗研究。三相來水經沉降罐除油后進入冷卻塔冷卻，出水流入微生物反應池，利用池中特種菌群降解污水中的有機物和油類等污染物質，使得污染物質在生化池中轉化為簡單的無機物，再經過有機管式膜，去除粒徑大于0．22μm的非溶解性固體，使處理后水質達到A1標準，孤島油田采出水處理試驗結果如表2所示。該工藝適用于處理低滲透油藏中懸浮物的質量濃度小于1500mg/L，油的質量濃度小于300mg/L的污水。
膜清洗方法主要有酸洗、堿洗和表面活性劑洗等，酸洗主要去除無機污染物；堿洗和表面活性劑清洗主要去除有機污染物。對于微生物污染，可用殺菌劑溶液清洗。對于含油污水，清洗液溫度對清洗效果的影響十分明顯。實際應用過程中將3種清洗方案按不同清洗次數間隔輪換進行，循環清洗45～55min，可以較好地恢復膜通量。
3新型陶瓷膜精細處理工藝
陶瓷膜是一種無機膜組件，是經特殊工藝制備而成的呈管狀或多通道狀膜。與有機膜相比，陶瓷膜具有熱穩定性好、剛性及機械強度大、化學穩定性好、抗微生物能力強、易清潔、使用壽命長等優點，因此可以在處理要求更高、使用場合更為苛刻的環境中使用，能滿足低滲透油層注水水質的要求。江漢油田某注水站采用陶瓷膜處理方法進行現場過濾試驗，結果如表3所示。
從表3中可以看出，經陶瓷膜過濾裝置處理后的采油水，大部分情況下懸浮物的質量濃度小于1mg/L，油的質量濃度小于1mg/L，達到了SY/T5329—94中A1標準的要求。該工藝可以在來水油的質量濃度不超過100mg/L，懸浮物的質量濃度不超過100mg/L的條件下運行，出水水質能夠達到A1標準的要求。
陶瓷膜的清洗采用氫氧化鈉和硝酸溶液交替進行，排污清洗周期為48h。每次清洗2～4h，即可恢復膜通量。陶瓷膜是清洗相對方便的膜材料，在污水深度處理中的應用前景較好。陶瓷膜工藝設備投資成本大，運行費用高，如何降低裝置的一次性投資，并且通過工藝條件的優化設計和強化傳質過程，降低操作成本是當前實現其大規模應用的首要條件。
4結語
隨著膜材料技術的發展，各種膜分離技術的相互配合、膜技術與常規水處理技術聯用等，成為低滲透、超低滲透油藏開發新型水處理工藝的一個重要方向，而金屬膜、超濾膜、陶瓷膜等膜分離技術都具有過濾精度高、粒徑控制穩定、性能易恢復等優點，可廣泛應用于各種低滲透油藏的污水處理中。由于膜過濾器對來水水質要求高，污水一般經過預處理達到進水水質要求時再經膜過濾器處理后，才可以獲得預期的處理效果，使得油田采出水達到嚴格的出水水質標準的要求。
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