特低渗透油田膜处理技术应用分析

摘要:目前特低渗透油田注入水达到“5.1.1”指标基本采用超滤膜分离技术，本文介绍了超滤膜技术在油田生产现场应用现状，总结了水质处理效果、现场生产管理维护使用情况，分析了各种膜在清水及含油污水的适应性，摸索出了超滤膜在油田不同水质处理使用中的工艺参数，提出了在精细管理、过滤介质条件、膜污染控制等方面的认识和建议，为超滤膜技术在特低渗透油田注入水水质处理应用方面提供可借鉴性经验。

关键词:特低渗透；膜处理技术；应用分析

Abstract: This paper introduces the ultrafiltration technology in oilfield production and field application present situation, summarizes the results of water treatment, production management and maintenance use, analyzes the adaptability of various membranes in oily sewage water, fumble gave ultrafiltration membrane to water treatment in use in different process parameters, it is presented in the fine management, filter media conditions, membrane pollution control and other aspects of the understanding and the suggestion, UF membrane technology in low permeability oilfield injection water quality processing applications to provide referential experiences.

Key words: low permeability; membrane technology; application analysis

中图分类号：TE348文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）05-0020-02

一、超滤膜技术应用概况

我国某油田主要开发特低渗透油层，所属区块平均空气渗透率低于20×10-3μm2，按照要求此类油层的注水水质应达到“5.1.1”指标（含油量≤5mg/L、悬浮物固体含量≤1mg/L、悬浮物粒径中值≤1μm）。针对常规多层砂滤、纤维滤芯等精滤技术不能满足水质指标要求的情况，先后应用了过滤孔隙小、分离精度高的中空超滤膜过滤技术。

二、膜处理地下水应用情况

我国某油田地下水处理应用的超滤膜，安装在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ等3座水质站，主要采用聚偏氟乙烯（Ⅰ、Ⅱ）和磺化聚醚砜（Ⅲ）两种材质，超滤膜装置主要包括供水、膜组件、反冲洗、化学清洗、空气压缩、PLC自控等部分。工艺流程示意图如下。

1、聚偏氟乙烯膜应用情况及效果分析。（1）应用情况。该种材质膜在Ⅰ、Ⅱ水质站应用，处理工艺均为：水源井来水锰砂过滤精滤超滤膜过滤注水。（2）水质处理效果。Ⅱ水质站超滤膜进水悬浮物1.6mg/L，含铁量0.2mg/L；出水悬浮物0.6mg/L，粒径中值0.8μｍ，含铁量0.1mg/L。松一水质站超滤膜进水悬浮物1.3mg/L，含铁量0.3mg/L；出水悬浮物0.4mg/L，粒径中值0.9μｍ，含铁量0.2mg/L；2套超滤膜出水悬浮物及粒径中值均稳定达到了“1.1”指标。（3）管理维护。两套超滤膜装置自动化程度高，可实现全自动控制运行；此水质站膜装置化学清洗周期170天，另一水质站膜装置化学清洗周期150天，均采用酸碱交替加次氯酸钠组合化学清洗，膜清洗后通量恢复98.6％。（4）应用分析。①水质指标方面：2套膜进水悬浮物在1.1－2.3mg/L、含铁量0.1－0.4mg/L的条件下，出水水质均稳定达到了“1.1”指标。②膜污染控制方面：2套滤膜过滤方式均采用外压式错流过滤，反冲洗均采用气水混合方式，在错流率6－8％、反洗周期30min、反洗时间90s的条件下，化学清洗周期在150－170天，并且采用酸碱交替加次氯酸钠组合化学清洗后，膜通量基本恢复。

2、磺化聚醚砜膜应用情况。（1）应用情况。应用地点为Ⅲ水质站，处理工艺为：水源井来水锰砂过滤精滤超滤膜过滤注水。超滤膜装置设计产水量700m3/d，实际产水量为550m3/d，过滤孔径为0.03μｍ，过滤方式为内压式错流过滤，错流率47％，反冲洗采用水力方式，反洗周期60min、反洗时间60s。在跨膜压差上升0.06Mpa以上时，采用酸碱交替加次氯酸钠组合化学清洗。（2）水质处理效果。超滤膜进水悬浮物3.4mg/L，含铁量2.4mg/L；出口悬浮物1.4mg/L，粒径中值1.2μｍ，含铁量1.2mg/L；膜过滤装置出水不能稳定达到“1.1”指标。分析认为铁含量过高影响了水质处理效果，在调整滤膜前除铁工艺氧化去除后，超滤膜进水悬浮物2.0mg/L，含铁量0.3mg/L；出水悬浮物0.5mg/L，粒径中值0.3μｍ，含铁量0.2mg/L；膜过滤装置出水悬浮物及粒径中值稳定达到了“1.1”指标。（3）管理维护。磺化聚醚砜超滤膜装置自动化程度高，可实现全自动控制运行；膜装置化学清洗周期75天，清洗后膜通量恢复98.1％。（4）应用分析。①水质指标方面：超滤膜进水悬浮物在1.3－3.0mg/L、含铁量在0.2－0.5mg/L的情况下，出水水质稳定达到了“1.1”指标。②膜污染控制方面：超滤膜过滤方式采用内压错流过滤，反冲洗采用水力反洗方式，在错流率47％、反洗周期60min、历时60s的情况下，化学清洗周期75天。并且采用酸碱交替加次氯酸钠组合化学清洗后，膜通量基本恢复。③应用适应性方面：超滤膜在处理较高含铁水质时，水质不能达到“1.1”指标，在铁被去除后，才能保证稳定运行。

三、膜处理含油污水应用情况

1、应用情况。在含油污水处理试验中使用了聚偏氟乙烯膜，处理工艺为：含油污水氧化除硫气浮粗滤精滤超滤。

2、水质处理效果。超滤膜进水含硫量47.0mg/L、含油量为痕迹、悬浮物3.0mg/L，出水含油量为痕迹、悬浮物2.1mg/L、粒径中值2.0μｍ；出水水质不能达到“5.1.1”指标。分析认为硫含量高对出水水质稳定达标有较大影响，在氧化去除后，超滤膜进水硫含量为0.3mg/L、含油量0.1mg/L、悬浮物1.4mg/L，出水含油量为痕迹、悬浮物0.6mg/L、粒径中值0.6μｍ；出水水质稳定达到“5.1.1”指标。超滤膜进水硫含量0.5mg/L、含油量0.3mg/L、悬浮物8.5mg/L，出水含油量为痕迹、悬浮物0.5mg/L、粒径中值0.6μｍ；出水水质稳定达到“5.1.1”指标。

3、管理维护。聚偏氟乙烯超滤膜自动化程度高，可实现全自动控制运行；膜装置进口悬浮物含量在8.5mg/L时，化学清洗周期45天，悬浮物含量在1.4mg/L时，化学清洗周期200天，经化学清洗后，膜通量恢复98.9％。

4、应用分析。（1）水质指标方面：超滤膜进水悬浮物在1.1－10.3mg/L、油含量在痕迹－1.0mg/L、硫含量在痕迹－1.6mg/L的情况下，出水水质稳定达到了“5.1.1”指标。（2）膜污染控制方面：超滤膜过滤方式采用外压错流过滤，反冲洗采用气水混合结合药剂杀菌方式，在错流率25％、反洗周期25min、反洗时间60s的情况下，进水悬浮物小于3mg/L时，清洗周期达到200天；在8.5mg/L时，周期45天左右。并且采用酸碱交替加次氯酸钠组合化学清洗后，膜通量基本恢复。（3）应用适应性方面：超滤膜在处理高含硫水质时，出水不达标，在硫化物被氧化去除后，才能保证出水稳定达标。

四、结论和建议

1、中空超滤膜技术过滤精度高，在保证进水水质的条件下，在处理地下水和含油污水时，其出水水质可以达到特低渗透油层注水水质要求。

2、经过超滤膜现场使用情况分析，膜进水硫含量小于1.6mg/L、铁含量小于0.5mg/L、油含量小于1.0mg/L时较为适合，出水才能稳定达到“1.1”指标。

3、根据不同的水质，优选适合的过滤、反洗、清洗等工艺方式，可以控制膜污染程度，以延长清洗时间和使用寿命。采用外压错流过滤结合气水反洗方式较为适合对膜污染的控制，膜的化学清洗采用酸碱交替加次氯酸钠组合方式较为适合，膜通量恢复性较好。

4、超滤膜属于精细过滤设施，需提高对其的认识；加强超滤膜精细管理，对进口水质应定期检测分析；加强对操作人员的培训，使之正确使用，从而保证超滤膜稳定运行。

参考文献

[1]刘德绪.油田污水处理工程.北京：石油工业出版社，2001

[2]苗承武. 高效油气集输与处理技术. 北京：石油工业出版社，1997.1

[3]大庆油田地面工程技术座谈会论文集.2001－2007