超濾膜處理油田采出水試驗(yàn)研究

超濾膜處理油田采出水試驗(yàn)研究

經(jīng)過處理后，油田東14號儲水站的水質(zhì)無法滿足規(guī)定的高回水量，因此不得不外排。大慶油田重新制定出了一套適合榆樹林油田儲層的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)要求懸浮物粒徑中值應(yīng)控制在0.5μm以下，懸浮物含量≤1.0mg/L，含油≤5.0mg/L，鐵細(xì)菌<1×102個/mL，腐生菌<1×102個/mL，不能含有硫酸還原菌。本試驗(yàn)采用改性的PVC合金超濾膜法進(jìn)行深度處理，以期達(dá)到回注的標(biāo)準(zhǔn)，降低注水壓力，提高注水能力，恢復(fù)地層產(chǎn)能，提高原油采收率，并考察該工藝的可行性。同時，也為同類油田回注污水提供可以借鑒的經(jīng)驗(yàn)。1-0650-v型立升中空纖維超濾膜組件試驗(yàn)設(shè)計(jì)采用10組LH3-0650-V型立升中空纖維超濾膜組件來處理200m3/d的污水。LH3-0650-V型立升中空纖維超濾膜組件外形尺寸為1398×準(zhǔn)187mm，外殼材質(zhì)為PVC，膜材料為PVC合金，封膠材料為環(huán)氧樹脂，超濾膜絲數(shù)量為4800根，有效膜面積16m2。該型號單支中空纖維超濾膜的清水的通量為5m3/h（操作條件：運(yùn)行壓力0.12MPa，進(jìn)水溫度為25℃）。1.1多介質(zhì)過濾器+回收劑回沙處理原有系統(tǒng)，10支LH3-0650-V型超濾膜組件；一套PLC控制系統(tǒng)；8個氣動球閥；3個流量計(jì)；1臺空氣壓縮機(jī)；一臺高效空氣凈化器；3個儲水罐；3臺水泵油田采出水200m3儲水罐，將可浮油或大顆粒物質(zhì)去除掉，然后進(jìn)入氣浮池，去除小顆粒的污染物并進(jìn)一步去除可浮油和部分乳化油，氣浮出水接著進(jìn)入核桃殼過濾器，可進(jìn)一步去除乳化油和部分廢水中的溶解油，到多介質(zhì)過濾器，可截留20μm以上的顆粒物，以上水處理設(shè)施為原有，該試驗(yàn)就是在多介質(zhì)過濾器后接超濾膜組件，以截留微粒、油、細(xì)菌等，使出水水質(zhì)達(dá)到榆樹林油田特低滲透油層要求的回注水水質(zhì)指標(biāo)。同時通過對膜組件運(yùn)行方式的優(yōu)化，使系統(tǒng)處于最佳的運(yùn)行成本和運(yùn)行狀態(tài)。1.3超濾膜的制備(1)Jv=V/S，式中，Jv為膜通量（L/(m2·h)）；V為膜產(chǎn)水量(L/h)；S為膜的有效面積(m2)。(2)Jr=Jv/PtmPtm=[(Pi+Po)/2]-Pp式中，Jr為比通量（L/(m2·h·MPa)）；Jv為膜通量（L/(m2·h)）；Ptm為跨膜壓差(MPa)；Pi為超濾進(jìn)口處的壓力(MPa)；Po為超濾濃水口處的壓力(MPa)；Pp為超濾產(chǎn)水側(cè)壓力(MPa)。(3)Vm=Fm/Am/3600式中，Vm為膜面流速(m/s)；Fm為進(jìn)膜水量(m3/h)；Am為膜的有效截面積(m2)。2結(jié)果和討論2.1水環(huán)境監(jiān)測結(jié)果試驗(yàn)設(shè)備于2004年10月28日開始運(yùn)行。時間持續(xù)1個月，本次試驗(yàn)設(shè)備采取全自動化運(yùn)行。出水水質(zhì)數(shù)據(jù)檢測情況見表1(5次抽樣檢測的平均）。從表1可以看出，通過預(yù)處理+UF系統(tǒng)的工藝流程，各出水水質(zhì)指標(biāo)均達(dá)到規(guī)定的榆樹林油田特低滲透油層要求的回注水水質(zhì)指標(biāo)。2.2運(yùn)行周期對清洗的影響采用死端過濾，正沖線速度為0.4m/s，時間為10s，反沖洗通量為150L/（m2·h），時間為10s。進(jìn)水壓力為：0.1MPa的條件下，運(yùn)行周期設(shè)定為見圖1～3。圖3在15min運(yùn)行周期以后平均比通量穩(wěn)定在230L/(m2·h·MPa)上下，為初始平均比通量的50%。在穩(wěn)定的狀態(tài)下，在圖1、2中，比膜通量為300L/（m2·h·MPa），而圖3中，比膜通量為230L/（m2·h·MPa）。因此運(yùn)行周期為15min，時間偏長，難以清洗。每個運(yùn)行周期，單支膜的清洗用水量為21.6L(原水15L和超濾產(chǎn)水6.6L)。在運(yùn)行周期10min和12min，效果基本相同的情況下，選擇運(yùn)行周期為12min，節(jié)省物理清洗的用水量；增加制水的時間，相應(yīng)的也就提高了膜的產(chǎn)水率。2.3進(jìn)水壓力對膜通量的影響采用死端過濾，運(yùn)行周期為12min，正沖線速度為0.4m/s，時間為10s，反沖洗通量為150L/（m2·h），時間為10s。運(yùn)行時間為24h，在以上條件相同的情況下，分別在進(jìn)水壓力為：0.08、0.1、0.12MPa，所獲得通量變化趨勢見圖4。通過圖4可以看出，當(dāng)進(jìn)水壓力為0.08MPa,0.1MPa時，在10h以后，比通量基本維持在300L/(m2·h·MPa)上下，而當(dāng)進(jìn)水壓力為0.12MPa，時，在7h以后，比通量基本維持在230L/(m2·h·MPa)上下。試驗(yàn)壓力范圍內(nèi)，開始階段，隨著進(jìn)水壓力的增加，膜的產(chǎn)水通量也隨著增加，但隨著不斷的運(yùn)行，膜的產(chǎn)水通量逐漸下降。在以上三種不同操作壓力條件下，在穩(wěn)定的比通量的情況下，進(jìn)水壓力為0.12MPa的產(chǎn)水通量低于進(jìn)水壓力為0.1MPa的產(chǎn)水通量。由于運(yùn)行壓力越大，導(dǎo)致膜內(nèi)的污染物在正沖和反沖時，越不易將污染物清洗出來而使膜的阻力增大，使得增大的壓力差與增大的阻力相抵消。2.4反沖洗通量b根據(jù)原理進(jìn)行三因素三環(huán)分離法，根據(jù)具體的工藝條件運(yùn)行,將膜面耗水量設(shè)置一個條件;采用死端過濾，運(yùn)行周期為10min，進(jìn)水壓力為：0.1MPa的條件下，采用以下兩種物理清洗方式（圖5A代表物理清洗方式；圖6B代表物理清洗方式）A:正沖線速度為0.2m/s,時間為30s，反沖洗通量為60L/（m2·h），時間為20s。B:正沖線速度為0.4m/s,時間為10s，反沖洗通量為150L/（m2·h），時間為10s。每個周期，單只膜耗水量：圖5耗水量為27.8L，圖6耗水量為18.3L；圖6比圖5耗水量節(jié)約32%；圖5第10個周期以后，平均產(chǎn)水比通量穩(wěn)定在75L/(m2·h·MPa)左右，而圖6第10個周期以后，平均產(chǎn)水比通量穩(wěn)定在300L/(m2·h·MPa)左右；圖5不僅耗水量大，而且通量恢復(fù)效果很差，而圖6通量的恢復(fù)率在95%以上。說明圖5未把正常運(yùn)行時截留在膜孔內(nèi)和膜面的污染物清洗干凈。而圖6采用強(qiáng)度大單時間短的清洗方式，每次通量的恢復(fù)率都能達(dá)到95%以上。因此，物理清洗的原則“強(qiáng)度大時間短”，對膜通量的恢復(fù)可以取得很好的效果。2.5表面活性劑+堿洗+酸鹽+注漿后油膜通量恢復(fù)單一的酸洗、堿洗效果不佳，比通量恢復(fù)均達(dá)不到50%。這主要因?yàn)椴捎臀鬯到M分十分復(fù)雜所致，采用酸洗+堿洗，比通量恢復(fù)效果良好?；謴?fù)率達(dá)到83%；采用表面活性劑+堿洗+酸洗，比通量恢復(fù)效果更佳?；謴?fù)率達(dá)到96%。根據(jù)采油污水組分復(fù)雜的特點(diǎn)及上述清洗實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，采用三步清洗的方法：即用表面活性劑清洗掉膜表面的石油類、再用酸洗清洗掉膜表面的機(jī)械雜質(zhì)及結(jié)垢層，最后用堿洗消除因酸洗而造成的膜表面的吸附層。這樣可以使清洗后的膜通量基本恢復(fù)至清潔膜的膜通量。3透油層水質(zhì)指標(biāo)(1）通過預(yù)處理+UF系統(tǒng)的含油廢水處理工藝，其處理出水完全達(dá)到規(guī)定的榆樹林油