降低含油污水矿化度工业化现场试验研究

摘 要：近年来，随着聚驱开发规模不断扩大，特别是二类聚驱油层的开发，低矿化度清水用量大幅度增加，不但增加了聚驱开发成本，也导致含油污水回注困难。2012年，大庆油田第二采油厂在聚南2-2联合站新建设1座日产5000m3低矿化度含油污水试验站，开展含油污水降矿化度配制聚合物工艺技术的研究。试验表明，预处理采用的聚偏氟乙烯改性有机超滤膜出水可达到"511"标准，为油田污水膜深度处理提供新思路。含油污水的矿化度从处理前的5000mg/L左右降低到了1000mg/L以内，配制相同浓度聚合物溶液，低矿化度污水配制聚合物粘度不低于清水配制聚合物粘度，为节省清水，减少污水外排，提供新思路。

关键词：含油污水 矿化度 聚合物 粘度 超滤膜 离子交换器

在聚驱开发过程中，由于采出含油污水矿化度高，会造成聚合物降解，所以一般采用低矿化度清水配制聚合物溶液。近年来，随着聚驱开发规模不断扩大，低矿化度清水用量大幅度增加，不但增加了聚驱开发成本，也导致含油污水采注失衡，出现污水外排。因此，利用油田采出污水配制聚合物的技术就显得越来越重要。

降低矿化度后含油污水稀释聚合物工艺采用膜分离技术，将阴阳离子从含油污水中分离，达到降低矿化度，使处理后的污水水质满足配注聚合物的用水标准。降低含油污水矿化度，一方面可以消除含油污水中离子对聚合物粘度的影响，保证含油污水配制的聚合物溶液粘度不低于清水，既节省了聚合物用量，也可以节省清水。另外，聚合物仍然可以采用中、高分子量聚合物，这样既避免了聚合物配、注系统的改造，又可根据不同注入油层的需要，配制不同浓、粘度的聚合物在二、三类油层注入进行驱油。因此，降低含油污水矿化度，将其作为聚合物溶液的配制用水循环使用，是聚合物驱用水的良性循环，是油田可持续开发的重要保证，是油田污水再生利用必须重点研究开发的方向，将会产生重大的社会效益和经济效益。

一、降矿化度处理工艺原理

离子分离器工作的基本原理是在直流电场作用下，溶液中的离子选择性地通过电驱动膜，主要用于溶液电解质的分离。

离子分离过程脱除溶液中的离子以三个基本条件为依据：

（1）形成稳定的直流电场；

（2）在直流电场的作用下，溶液中的阴阳离子作定向迁移，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极；

（3）电驱动膜的选择透过性使溶液中的离子作反离子迁移。

二、降矿化度处理工艺流程

本站主流程采用循环超滤膜离子分离器处理工艺。

循环超滤膜及离子分离器均采用二段工艺流程。含油污水经1#循环超滤膜组处理，产水送至离子分离器进行处理，产生的浓水进入循环超滤膜组缓冲罐，经2#循环超滤膜处理，产生的浓水自流至浓缩水池，再回到生化站。循环超滤膜产水经1#离子分离器（采用离子交换膜）处理后，产水进低矿化度水池，部分极水进入高矿化度水池，其余浓水、极水进入2#离子分离器（采用纳滤膜），产水进入低矿化度水池，浓水进高矿化度水池。所有膜清洗液进入中和水池。

三、试验结果分析

1.设备调试参数

2012年9月22日开始试运行，原水为聚南2-2污水站深度处理污水，经监测水质指标为：温度24-30℃，PH值=9.12，电导率6600-6750μs/cm左右，矿化度4000mg/L左右。含油≤5mg/L，悬浮物≤5mg/L，悬浮物粒径中值≤2mg/L。系统按照设计工艺运行，循环超滤膜系统总产水率为80%左右，离子分离器总产水率60%以上。

2.水质指标

原水经过超滤处理后，含油量、悬浮物固体、粒径中值分别为0mg/L、0 mg/L、0.08μm，达到了“511”的深度处理水指标。经过离子分离器处理后，清液中钙镁等金属离子含量明显下降，均降到1mg/L以下，矿化度降到1000 mg/L以下，超滤、离子分离器浓液中各种悬浮物固体含量、离子含量明显增加，表明上述物质经过处理后得到有效分离。

3.配聚效果

采用降矿化度处理后的污水进行配聚实验，配置浓度为1000mg/L的聚合物溶液。

通过实验数据可以看出，使用总矿化度859 mg/L的低矿化度污水稀释普通中分聚合物溶液至1000mg/L时，聚合物溶液粘度≥50mPa.s，处理后的污水配制聚合物溶液粘度不低于低矿化度清水配制聚合物溶液。

四、结论

1.预处理采用的聚偏氟乙烯改性有机超滤膜出水含油、悬浮物、粒径中值可达到“511”标准。

2.离子分离器产出的低矿化度污水的矿化度≤895mg/L，使用该水稀释普通中分聚合物溶液至1000mg/L时，聚合物溶液粘度≥50mPa.s，处理后的污水配制聚合物溶液粘度不低于低矿化度清水配制聚合物溶液。

3.采取循环超滤膜离子分离器处理工艺降低含油污水矿化度，将其作为聚合物溶液的配制用水循环使用，是聚合物驱用水的良性循环，为节省清水，减少污水外排，提供新思路。