大庆油田采出水回注处理工艺技术的创新及应用_工业水处理技术与应用
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大庆油田采出水回注处理工艺技术的创新及应用 1油田采出水回注处理工艺技术现状 目前，油田采出水回注处理工艺主要由预处理和深度处理两部分组成，其中预处理包括自然沉降、混凝沉降、水力旋流、气浮等；深度处理主要为过滤技术，其中包括石英砂过滤、海绿石过滤、陶珠过滤、膨胀滤芯过滤、纤维球过滤、活性炭过滤、核桃壳过滤、精细过滤等。回注水的水质标准是由地层的渗透率决定的，不同的地层渗透率采用不同的水质标准及处理工艺。大港王徐庄油田属中渗透油层，南一污水处理流程为：油田采出水→粗粒化器→浮选→核桃壳过滤器→双滤料过滤器→注水站。中原文东油田属低渗透油层，其污水处理站采用工艺为：油田采出水→聚结分离器→混凝分离器→三滤料过滤器→精细过滤器→注水站。新疆东河油田为低渗透油层，其采出水处理流程为：油田采出水→水力旋流→深床过滤器→注水站。
大庆低渗透油层、特低渗透油层，其常用采出水处理流程有两种，一种为：油田采出水→一级沉降（自然沉降）→二级沉降（混凝沉降）→二级砂滤→注水站；另一种为：油田采出水→横向流装置→二级砂滤→注水站。
目前采出水回注处理工艺处理后水质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，技术较为成熟。但对于特低渗透油层要求的“5.1.1”（含油量≤5mg/L、悬浮物固体含量≤1mg/L、悬浮物粒径中值≤1μm）标准，国内还没有成熟技术。本项目根据目前国内外油田污水处理技术的发展趋势，开发了新型油田污水过滤工艺，经过本工艺处理后回注水达到“5.1.1”标准。2创新工艺 2.1工艺流程
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。
在油田采出水处理新工艺中首次将高效衡压浅层气浮技术与中空超滤膜分离技术应用于含油污水的预处理及深度处理中。首先，除硫装置去除废水中的硫化物，降低了硫化物对后继污水处理装置，特别是膜处理装置的影响；其次，高效气浮装置以及二级过滤保证了进入膜过滤阶段的污水水质，降低膜污染；最后，污水经中空超滤膜处理，水质达到了特低渗透油层回注水的“5.1.1”标准。2.2工艺创新
本工艺是在原有含油污水处理工艺的基础上发展起来的，保留了原有工艺的优点，并在此基础上增加了新的工艺流程和处理设备，提高油田污水处理效果，具有鲜明的特点：
（1）除硫技术及气浮技术的应用，使含油污水预处理效果提高了两倍多，主要表现为：第一，大量的钙、镁、钡等易结垢离子被去除；第二，除油率由传统工艺的30%～40%提高至97%以上；第三，对影响水质较突出及腐蚀性较强的硫酸盐还原菌起到了抑杀作用。预处理效果的提高，不仅有效地保护砂滤罐及精滤装置的长期、稳定运行，同时为膜法分离技术的应用提供了保障。（2）海绿石过滤+双层膨胀滤芯过滤器二级过滤技术提高了前处理水质，目前油田污水处理中普遍应用的是二级石英砂过滤，新型滤料海绿石能够提高污水处理效果，同时双层滤芯过滤器是处理的可靠保证，二者两用有效提高了前处理水质。（3）应用中空超滤纤维膜处理技术提高油田污水处理水质，众所周知膜处理是油田污水处理发展的方向，但是由于其污染后难以恢复，而在污水处理中未得到大面积的推广。本项目通过采用海滤石过滤+双层膨胀滤芯过滤器二级过滤技术提高了前处理的效果，同时对膜进行了改性处理，提高了膜的耐污染能力，从而有效保证了膜技术的应用。3创新工艺的应用
2006年，应用本套工艺在朝阳沟油田朝一联进行了处理量为500m3/d的现场工业化中试，大庆朝阳沟油田是大庆外围水驱方式开采的特低渗透油田，中试阶段对系统各阶段的出水效果进行了检测，工艺效果显著。3.1除硫装置
来水中含硫量过高会影响系统的出水水质，特别是硫的腐蚀性极易形成黑色颗粒物质，对膜处理设备造成影响，降低系统的处理效果，因此本工艺将脱硫装置置于系统的最前段，为后继处理提供保证。
朝一联来水中硫化物含量平均值为67.8mg/L。根据硫化物价态多，易被氧化生成沉淀的特点，工艺中的除硫装置与衡压浅层气浮装置同时形成氧化环境，将低价态的硫、铁、锰氧化沉淀去除；同时氧化环境抑制了硫酸盐还原菌的生长，除硫效果显著，气浮出水硫化物含量平均值达到0.8mg/L（回注水标准为S2-
3.2衡压浅层气浮装置
衡压气浮装置采用了先进的溶气技术，可产生直径20～40μm气泡，能有效地去除水中的乳化油及溶解油，是高效的油水分离装置。在进水指标为含油量≤300mg/L、悬浮物固体含量≤200mg/L，出水指标为含油量≤8mg/L、悬浮物固体含量≤25mg/L时，衡压浅层气浮装置对来水中油的去除率在97%以上；对悬浮固体的去除率在60%以上，运行效果稳定。
由于膜装置对进水中含油量要求非常严格（含油量≤3mg/L），传统工艺无法达到，而衡压浅层气浮装置极好的除油能力，减轻了后续过滤装置的负担，保证了膜装置的稳定运行，延长了膜装置的使用寿命。3.3海绿石过滤装置
海绿石是根据油田污水处理发展的实际情况所开发出的新型滤料，具有比石英砂滤料更大的表面积，因此过滤效果优于普通石英砂过滤器，将其作为一级过滤装置，主要目的在于去除污水中的悬浮物，为膜处理提供水质保证。海绿石过滤器对水中油及悬浮固体去除效果较好，过滤后水中油的含量平均值为0.22mg/L，悬浮固体含量的平均值为4.30mg/L，明显优于普通石英砂一级过滤设备。
3.4双层膨胀滤芯过滤器
双层膨胀滤芯分离技术是微滤膜分离技术与弹性纤维绕制技术相结合使用的固液分离技术。污水首先经过下层的单层滤芯，为上部过滤提供水质保障。上部为保安部分，采用双层膨胀滤芯，滤芯内层为微滤膜，保证出水的精度，膜的过滤孔隙为0.5μm。外层为特殊牵引技术缠绕的疏油改性纤维弹性丝，孔隙为2μm，对大颗粒杂物和油起拦截作用，保证保安层有足够的纳污能力。通过双层膨胀滤芯过滤器有效提高了污水处理效果，出水油和悬浮物浓度明显降低，该阶段处理后出水水质，油的含量平均值为0.14mg/L，悬浮固体含量的平均值为2.05mg/L，达到了低渗透油层回注水标准（“8.3.2”）。正是在双层过滤的作用下，出水油和悬浮物浓度大幅降低，达到了膜处理装置进水要求，为膜处理提供了良好的保证。
3.5中空纤维膜超滤装置
中空纤维超滤膜装置采用6英寸（152.4mm）高抗污染聚偏氟乙烯（PVDF）外压式UOF-IV-511（油田专用膜组件）中空纤维超滤膜组件，每只膜组件长度为1730mm，纤维内径0.7mm，外径1.2mm。纤维膜孔径为0.03μm，单支组件的有效过滤面积为37.5m2。共采用14支超滤组件及其配套设备构成连续膜过滤CMF系统，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%。
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0.32mg/L，粒径中值的平均值为0.82μm，中空超滤膜后出水达到了特低渗透油田回注水的“5.1.1”标准。
同时试验也对中空纤维膜超滤装置参数进行了研究，产水量20m3/h，错流水量7m3/h，气水反洗时间60s，气水反洗周期25min，化学清洗周期为30～210d（膜前一级海滤石过滤装置化学清洗周期为45d，双层膨胀滤蕊过滤器化学清洗周期为210d），化学清洗方式为酸洗后碱洗，运行压力0.09MPa，进出水压差≤0.08MPa，反冲洗后膜通量基本可恢复到原有水平。从以上可以看出，采用本工艺处理油田污水膜污染较轻，从而克服了膜处理油田污水污染重，难以持续运行的问题，保证了膜技术在油田污水处理中的应用。4整体工艺处理效果
在对各阶段出水进行研究的基础上，本项目对于采用本工艺系统处理效果进行了连续检测，结果见表1，其中各项检测数据均为平均值。从表中可见，采用本工艺处理油田污水能够达到特低渗透油层回注水标准（“5.1.1”），细菌及各项指标都能达到相关要求。出水效果好主要在于膜技术的应用，通过应用超滤膜使污水中油和悬浮物浓度明显降低，特别是去除了污水中小颗粒的悬浮物和溶解油。同时本工艺通过改善前处理工艺流程，有效提高了膜过滤预处理工艺出水水质，从而有效解决了膜处理技术在油田废水应用中存在的膜污染问题，延长了膜的使用寿命，为膜技术的推广提供了实践基础。5结论
针对特低渗透油田回注水不达标问题，对油田回注水处理工艺技术进行了创新，应用了先进的高效衡压浅层气浮技术和中空纤维膜分离技术，提高了油田污水处理效果，达到特低渗透油层回注水标准。工艺出水水质达到“5.1.1”标准，检测显示经该工艺处理后水中含油量为痕迹、悬浮物固体含量平均值为0.32mg/L、悬浮物粒径中值平均值为0.82μm，完全达到了特低渗透油田回注水的标准。工艺适应性强，本工艺在双膨胀精细过滤阶段的出水已经达到了稳定的“8.3.2”水质（低渗透油田回注水的水质标准），与传统低渗透油田处理工艺相比，具有出水水质稳定的优势，因此可根据低渗透、特低渗透油田的不同要求进行工艺组合，为油田的含油污水处理工艺提供新的思路和可借鉴经验。将脱硫工艺提前，降低了硫化物对系统的干扰，提高了前处理效果，降低了膜污染，解决了膜处理油田污水存在的寿命短问题，为膜技术的推广提供了实践基础。
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