膜技术对油田精细注水的研究与应用

2020-02-04朱洪生张静

科技创新与应用 2020年3期

朱洪生张静

摘要：根據地质资料，低渗透油藏的注水开发，对回注水的水质提出了严格的要求，其中主要的指标为：悬浮物小于1.0mg/L，含油量小于1.0mg/L，粒径中值小于0.6μm。对于常规的处理技术和设备，上述三项指标很难稳定达到。基于对该领域水质特点的认识，利用膜处理工艺进行中试试验，本次试验提出了确保粒径中值小于0.8μm，达到0.6μm的目标，并能稳定运行。

关键词：超滤膜;工程试验;膜清洗

中图分类号：X703 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2020）03-0149-02

Abstract： According to the geological data， the waterflooding development of low permeability reservoirs puts forward strict requirements for the quality of reinjected water， in which the main indexes are： suspended solids less than 1.0mg/L， oil content less than 1.0mg/L， and median particle size less than 0.6μm. For conventional processing technology and equipment， the above three indicators are difficult to achieve stably. Based on the understanding of the characteristics of water quality in this field， a pilot test was carried out by using the membrane treatment process. The goal of ensuring the median particle size less than 0.8μm， reaching 0.6μm， and running stably was put forward in this experiment.

Keywords： ultrafiltration membrane; engineering test; membrane cleaning

1 工艺技术路线选择

水处理工艺技术及设备运行的稳定，是选择工艺路线的关键。气浮→多介质过滤→保安过滤→微/超滤膜工艺技术及配套设备是一套切实可行的工艺技术。膜分离属于物理分离过程，将污水中的大于1微米的悬浮固体分离出来的过程，具有选择性分离的功能，不需发生相的变化和添加助剂。膜的分类按孔径从小到大一般分为反渗透膜、纳滤膜、超滤膜、微滤膜。按膜的使用材料分类，使用陶瓷、金属累材料做成的膜称为无机膜。由高分子材料做成的如醋酸纤维素、聚氟聚合物等称为有机膜。无论何种材料做成的膜都对膜的孔径大小、孔径的均匀程度有要求，如果想过滤级别到一定程度，就要求这个级别的孔径均匀度达到99%以上，才能达到应有的效果。根据理论和工程实践经验，本项目选择保安过滤→超滤膜的工艺技术路线。

2 中试试验方案及试验装置

2.1 水质要求

根据现场地质情况的要求，注水水质如表1：

2.2 试验规模

根据试验注水量的需要，确定试验外输的规模为70m3/d。

2.3 工艺流程（见图1）

超滤膜装置进水投加杀菌剂进行杀菌，保持水质稳定。

2.4 试验系统

根据实验装置工艺流程、运输、现场安装等的需要，本方案将试验装置分为3座集装箱、1座调节水罐和2套座埋地污水水箱，各集装箱的功能划分如表2。

3 现场中试试验投加药剂

杀菌剂：液体，连续投加，投加量2～100mg/L，视细菌生长情况而定。

盐酸：试剂纯，31%液体，使用浓度0.5%，使用量200L（0.5%），频率1～2次/月。

氢氧化钠：40%液体，使用浓度0.5%，使用量200L（0.5%），频率1～2次/月。

4 存在问题分析

4.1 指标及检测方法

4.1.1 粒径中值

对于分离孔径为0.03微米的膜来说，在其未受损伤的情况下大于0.03微米的刚性颗粒是不能透过膜的，但试验装置超滤膜出水却很难得到粒径中值小于0.6微米的数据。

首先，粒径中值未能达到0.6微米以下，原因主要在于检测仪器的精度和稳定性问题。

其次，腐植酸等大分子物质或0.03微米以下的颗粒透过膜以后，由于表面张力或表面特性的变化，微小颗粒之间发生了聚并，现场了0.6微米以上的颗粒。最后，膜出水侧如果发生细菌污染，或膜出现损坏，膜出水的粒径中值也将偏高。

在其他领域，没有粒径中值的水质要求，因此相关的研究很少，因此膜出水粒径中值，目前是一个业界的难题，几乎没有一个合理的理论解释。

4.1.2 悬浮物

由于膜出水悬浮物含量很小，如果悬浮物检测时，过滤的水样体积小，滤纸上截留的悬浮物质量大大低于5mg，容易产生很大的称量误差和计算误差，导致悬浮物数据偏大。试验表明，膜出水过滤水样的体积在接近2000mL时，可以得到较好的检测精度（平行样检测数据差值小）。

对于超滤膜出水而言，其出水可以达到SDI15（污泥淤积指数）小于3，在理论上是可以满足滤膜系数小于20的要求，但由于标准将其取消，检测单位没有标准可循。

4.2 保安过滤的作用

试验期间，来水水质很好时，保安过滤表观上体现出的悬浮物分离效率低，在不对二次污水进行回收的工况下，似乎保安过滤是可以取消的。但实际上，保安过滤起到了对超滤膜的保护作用，避免非正常来水水质条件下对膜造成不可恢复的污染，并避免膜表面受到机械杂质的损伤。另外，当盐溶液含杂质较多时，可以在保安过滤进口投加盐，避免杂质对膜的长期稳定运行带来负面影响。

5 研究结论

5.1 工艺技术流程和设备运行稳定可靠

试验采用的工艺技术路线和设备合理，可以确保整个系统平稳运行。

5.2 超滤膜出水水质稳定，粒径中值在0.6～0.8微米的范围

试验超滤膜出水可以长期稳定的满足悬浮物和含油小于1.0mg/L的处理要求，其中有60%以上的悬浮物数据小于0.5mg/L。但粒径中值只得到稳定小于0.8微米的数据，但很难得到小于0.6微米的数据。

5.3 试验超滤膜适应性好，膜污染速率小，可以实现长期稳定运行

试验超滤膜很好地适应了试验水源的水质条件，未见明显的膜污染趋势，超滤膜可以长期稳定的运行，预期能长期保持稳定的出水水量和设计的使用年限。

5.4 检测方法需要完善

粒径中值检测采用宜激光粒度仪法，仪器粒径范围参数设置为0～2微米。

重量法检测悬浮物，过滤的水样为2000mL以上时可以获得较好的精度。

参考文献：

[1]王震.膜技术在工业水处理中的应用[J].广西轻工业，2010，26（05）：78-79.