海上油田污水处理技术与回注应用探究

王霄

摘要：随着油田进入开采中后期，生产过程中伴随着大量的地层水产出。为今后新建平台项目顺利开发，在平台增设生产水精细过滤装置，对超出的生产水处理达标后回注地层。结合地层渗透率低情况，借鉴标准注水工艺技术，制定合理膜超滤技术注水设计方案。根据测试，水质达到标准（油、悬浮物的质量浓度分别≤6、≤2 mg/L，中值粒径≤1.5μm），满足低渗油田回注需求，实现零污染排放。作为平台注水处理工艺，可为其它海上平台污水回注设计提供借鉴。

关键词：油田；含油污水排放；膜超滤技术；回注设计

油田含油污水一般指的是在原油的开采过程中，随着原油的开采进程，伴随着原油同时从地下产生，并且，当两者一同到达原油脱水站之后，经过一系列的脱水分离操作，最后分离出来的废水。除此之外，油田含油污水还有其它的来源，例如，在对高含盐的原油进行清洗的过程中所产生的废水、洗井过程产生的废水等等。通常来说，油田含油废水具有较多方面的来源，其中，有的是来自于地底下的地层水，这些地层水处于不同的深度；也有的是在原有开采过程的各个生产流程中，伴随着各种操作所产生的废水，这是比较常见的，这种情况下产生的废水，会使得所产生的污水水质具有多种成分，往往包括有石油类的悬浮类物质、固状颗粒状的悬浮物质，以及一部分的乳化油与分散油。

污水回注在减少环境污染保护生态的同时，维持了油层压力、保障了油田的可持续开发。随着油田低渗油层注水开发的进行，对回注地层的生产水水质要求越来越严格。由于油田地层渗透率较低（11.8×10-3～30.6×10-3 μm2），注水水质要求按照A2 级标准，即油、悬浮物的质量浓度分别<6 mg/L<2 mg/L，中值粒径<1.5μm。在对油田相关技术调研后采用膜过滤技术。

1 膜超滤技术

1.1 超滤膜。陶瓷超滤膜具有优异的耐化学腐蚀的性能，适用于0～14 的pH 环境下运行，并且耐氧化，可以用高NaClO 含量等强氧化剂进行清洗再生。采用的α-Al2O3 /ZrO2为原材料烧制而成的陶瓷膜，膜孔径小于50 nm，膜管由支撑体、过渡层和膜层组成。支撑体采用进口高纯度α-Al2O3经高温烧结而成，过度层采用ZrO2高温烧结而成，膜层采用改性ZrO2材料涂于过度层表面通过高温烧结而成。

1.2 过滤工艺。陶瓷超滤膜系统的运行方式为错流循环过滤，避免系统内污水中的固体颗粒及其它杂质在膜表面不断地沉积，质量分数1%～2%的浓缩液回流到前段预处理或者浓缩液收集池。长期运行难免有些污染物吸附在膜表面，当膜被污染之后，通过清洗使通量得到恢复，主要分为碱洗、酸洗和漂洗3 部分。其中清洗所用的酸碱仅在陶瓷膜系统内部循环，不会对系统外的管线设备造成影响。

2 污水回注工艺流程设计

目前，该平台设置有2 套独立的的生产污水处理系统，分别处理合作油田和自营油田的生产污水，并兼顾来自另1 平台的半成品污水，工艺流程见图1。

生产水缓冲罐收集平台各级生产分离器分离出的含油污水，经过初步重力沉降分离后，污水增压进入水力旋流器，处理至油的质量浓度30 mg/L 左右，再进入改性纤维过滤器，处理至油、固体颗粒的质量浓度均<20mg/L，最后处理达到GB4914-2008 标准外排。为满足油田低渗地层的污水回注要求，在现有污水处理流程的基础上增加陶瓷膜过滤装置，即在

现有污水缓冲罐后增设陶瓷膜过滤装置，将现在油、悬浮物的质量浓度<20 mg/L 的污水净化至A2 级标准，然后回注低渗地层，见图2。

3运行效果

生产水缓冲罐罐内水温约50 0C，经过长管输送到陶瓷膜循环罐中，水温约40℃。陶瓷膜过滤器总共处理生产水3561L，出清水3550 L，浓缩液11L，浓缩高达330倍，连续过滤68 h。具体结果可知，在陶瓷膜运行68 h过程中，膜通量在前1h内呈下降趋势，但是很快趋于稳定。

出水油和悬浮物含量的檢测结果可知，生产缓冲罐出水经陶瓷膜过滤后，膜出水油的质量浓度始终维持在5 mg/L以内；悬浮物的质量浓度在1 mg/L以下。相比黑色粘稠状的浓缩液，陶瓷膜出水水质清澈透明，无悬浮杂质，犹如纯净水。由于对污水缓冲罐浓缩过滤实验长达68 h，期问不进行排污，故导致浓缩液含油量持续升高。当油的质量浓度大于500 mg/L时，已经超过含油污水分析仪的测量范围，也足以说明陶瓷膜过滤器能够承受油的质量浓度大于500 mg/L的污水。

4结论

根据结果膜过滤器运行稳定，产水水质不随上游来水水质波动而变化，出水油、悬浮物的质量浓度分别<5，<1 mg/L，对生产水缓冲罐出水浓缩高达330倍。高品质、高强度的无机陶瓷膜不受酸、碱、氧化剂影响，具有优异的抗污染性能，易于再生、使用寿命长。平台污水回注系统采用全封闭流程，工艺简单、操作方便，可实现DCS白动控制。

参考文献：

[1]膜分离技术在油田含油污水处理中的应用研究进展[J]. 蔺爱国，刘培勇，刘刚，张国忠. 工业水处理. 2016（01）