金属膜过滤技术在临盘油田注水中的应用

2014-07-16周秋柱中国石化石油工程设计有限公司北京100101

石油知识 2014年2期

周秋柱（中国石化石油工程设计有限公司北京 100101）

1 概述

胜利油田临盘采油厂主要由临盘、商河、临南、江家店4个油田组成，区块主力油藏孔隙度一般在16.1%～24.0%之间，平均18.5%；渗透率一般在33.5～269.210-3m2之间，平均81.5×10-3m2；局部边远区块孔隙度一般11.7%～21.1%，平均15.8%，渗透率一般2.1～67.4×10-3µm2，平均28.6×10-3µm2，属低渗透油藏是典型的复杂小断块油田。该厂共有4座油田采出水集中处理站，均采用水质改性工艺，各站的外输污水水质均能达到或超过以下指标：含油：≤15mg/L；悬浮物：≤5mg/L；粒径中值：≤3µm（简称B3级指标）。

随着局部边远区块的逐步开发，需求水质不断提高，边远区块需求水质主要指标为含油：≤6mg/L；悬浮物：≤2mg/L；粒径中值：≤1.5µm（简称A2级指标）。在相应的站场配套了金属膜过滤系统，保证了水质达标，满足了地质开发需求。

2 金属膜过滤技术在临盘采油厂的应用

金属膜过滤器通常为1根或多根滤芯组成，滤芯是一种采用特殊工艺制造的、具有选择透过性的薄膜，材质以钛或不锈钢为主。金属膜过滤是在外力推动下对液体进行分离、提纯、浓缩的一种新型分离技术，根据污水物理性质的不同，用过筛的方法实现水质的净化分离。

临盘采油厂自2003年开始使用金属膜过滤器，目前临盘厂已安装投产5套金属膜水处理装置，总处理规模达10500m3/d，各区块需求水质为A2级，各套装置出水均能稳定满足区块注水的指标。各装置安装站场如下表：

临盘采油厂金属膜过滤装置站场统计表

临盘厂的5套金属膜水处理装置均由主要两部分组成，前端为金刚砂过滤器，后端为钛金属膜过滤器。金刚砂过滤器的作用为保安，防止进水水质的短期不稳定给金属膜过滤器造成的冲击；钛金属膜过滤器保证出水水质能够稳定达到A2级标准。

3 金属膜过滤器的应用分析

以临中污水站为例，对金属膜过滤系统进行应用分析如下：

临中污水站设计处理规模为2.5×104m3/d，实际处理量约2.3×104m3/d，2003年以前采用常规重力混凝沉降工艺，流程如下：

油站来水→一次除油罐→混凝沉降罐→缓冲罐→提升泵→石英砂过滤器→外输

工艺流程中投加水质净化的药剂为PAC和PAM，投加点为混凝沉降罐，外输的水质能够稳定达到B3的指标。临中污水站2003年建设了1套处理量2000m3/d的金属膜过滤系统，是胜利油田最早使用金属膜过滤系统的站场之一。该系统包括2级钛金属膜过滤器，一级采用10µm的滤芯，二级采用0.5µm的滤芯，过滤方式为死端过滤（即上端进水，下端封死，侧壁出水）。该系统的进水设计利用临中站的外输水进行处理，设计出水水质为A2级，工艺主流程如下：

临中污主流程外输水→缓冲罐→提升泵→10µm金属膜过滤器→0.5µm金属膜过滤器→外输

装置投产运行近10年左右，实际运行效果不稳定，出水水质除投产初期的1～2月和期间换膜的初期能够达到水质要求外，其余时间运行均不能稳定达到A2级指标。运行效果见下图：

从图1和图2中可以得出，在2009年以前，金属膜过滤器进水含油量较高，在10mg/L以上，造成出水含油量和悬浮物含量不能满足A2的标准；2009年以后，金属膜过滤器进水含油量大幅下降，但悬浮物含量仍然不能满足A2级小于2mg/L的要求，打开滤罐发现滤芯存在局部断裂、油膜淤堵、无法清洗等现象，因此进水含油量对金属膜过滤器的运行影响较大，一旦污染后再生困难，很难达到原设计要求。

2009年临中污水站进行了整体水质改性工艺的改造，投加的药剂调整为复合碱、石灰水等药剂，投加点为改造后增加的混合反应器，改造后的主流程如下：

油站来水→一次除油罐→混合反应器→混凝沉降罐→缓冲罐→提升泵→石英砂过滤器→外输

改造后使污水的pH值由原来的6.3左右提高到7.5左右，降低了污水的腐蚀性，同时也使主流程的出水水质稳定达到了含油≤5mg/L，悬浮物≤5mg/L的指标。随着边远区块的不断开发，需求A2级水质的需求不断增加，在2013年临中污水站重新建设了1套处理量4500m3/d的金属膜过滤系统。该系统仍然为2级，一级采用金刚砂过滤器作为保安过滤器，二级采用0.5µm滤芯的钛金属膜过滤器来保证水质，过滤方式为错流过滤（即上端进水，侧壁出水，下端出水回流）。该系统的进水设计仍然利用临中污水站的外输水进行处理，设计出水水质为A2级，工艺主流程如下：

临中污主流程外输水→缓冲罐→提升泵→金刚砂过滤器→0.5µm金属膜过滤器→外输

装置自2013年6月投产运行至今近8月左右，实际运行效果稳定，出水水质能够稳定达到A2级指标。运行效果见下图：