海上油田污水處理技術(shù)與回注應(yīng)用探究

王霄

摘要：隨著油田進(jìn)入開采中后期，生產(chǎn)過程中伴隨著大量的地層水產(chǎn)出。為今后新建平臺(tái)項(xiàng)目順利開發(fā)，在平臺(tái)增設(shè)生產(chǎn)水精細(xì)過濾裝置，對(duì)超出的生產(chǎn)水處理達(dá)標(biāo)后回注地層。結(jié)合地層滲透率低情況，借鑒標(biāo)準(zhǔn)注水工藝技術(shù)，制定合理膜超濾技術(shù)注水設(shè)計(jì)方案。根據(jù)測(cè)試，水質(zhì)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)（油、懸浮物的質(zhì)量濃度分別≤6、≤2 mg/L，中值粒徑≤1.5μm），滿足低滲油田回注需求，實(shí)現(xiàn)零污染排放。作為平臺(tái)注水處理工藝，可為其它海上平臺(tái)污水回注設(shè)計(jì)提供借鑒。

關(guān)鍵詞：油田；含油污水排放；膜超濾技術(shù)；回注設(shè)計(jì)

油田含油污水一般指的是在原油的開采過程中，隨著原油的開采進(jìn)程，伴隨著原油同時(shí)從地下產(chǎn)生，并且，當(dāng)兩者一同到達(dá)原油脫水站之后，經(jīng)過一系列的脫水分離操作，最后分離出來的廢水。除此之外，油田含油污水還有其它的來源，例如，在對(duì)高含鹽的原油進(jìn)行清洗的過程中所產(chǎn)生的廢水、洗井過程產(chǎn)生的廢水等等。通常來說，油田含油廢水具有較多方面的來源，其中，有的是來自于地底下的地層水，這些地層水處于不同的深度；也有的是在原有開采過程的各個(gè)生產(chǎn)流程中，伴隨著各種操作所產(chǎn)生的廢水，這是比較常見的，這種情況下產(chǎn)生的廢水，會(huì)使得所產(chǎn)生的污水水質(zhì)具有多種成分，往往包括有石油類的懸浮類物質(zhì)、固狀顆粒狀的懸浮物質(zhì)，以及一部分的乳化油與分散油。

污水回注在減少環(huán)境污染保護(hù)生態(tài)的同時(shí)，維持了油層壓力、保障了油田的可持續(xù)開發(fā)。隨著油田低滲油層注水開發(fā)的進(jìn)行，對(duì)回注地層的生產(chǎn)水水質(zhì)要求越來越嚴(yán)格。由于油田地層滲透率較低（11.8×10-3～30.6×10-3 μm2），注水水質(zhì)要求按照A2 級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，即油、懸浮物的質(zhì)量濃度分別<6 mg/L<2 mg/L，中值粒徑<1.5μm。在對(duì)油田相關(guān)技術(shù)調(diào)研后采用膜過濾技術(shù)。

1 膜超濾技術(shù)

1.1 超濾膜。陶瓷超濾膜具有優(yōu)異的耐化學(xué)腐蝕的性能，適用于0～14 的pH 環(huán)境下運(yùn)行，并且耐氧化，可以用高NaClO 含量等強(qiáng)氧化劑進(jìn)行清洗再生。采用的α-Al2O3 /ZrO2為原材料燒制而成的陶瓷膜，膜孔徑小于50 nm，膜管由支撐體、過渡層和膜層組成。支撐體采用進(jìn)口高純度α-Al2O3經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成，過度層采用ZrO2高溫?zé)Y(jié)而成，膜層采用改性ZrO2材料涂于過度層表面通過高溫?zé)Y(jié)而成。

1.2 過濾工藝。陶瓷超濾膜系統(tǒng)的運(yùn)行方式為錯(cuò)流循環(huán)過濾，避免系統(tǒng)內(nèi)污水中的固體顆粒及其它雜質(zhì)在膜表面不斷地沉積，質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%～2%的濃縮液回流到前段預(yù)處理或者濃縮液收集池。長(zhǎng)期運(yùn)行難免有些污染物吸附在膜表面，當(dāng)膜被污染之后，通過清洗使通量得到恢復(fù)，主要分為堿洗、酸洗和漂洗3 部分。其中清洗所用的酸堿僅在陶瓷膜系統(tǒng)內(nèi)部循環(huán)，不會(huì)對(duì)系統(tǒng)外的管線設(shè)備造成影響。

2 污水回注工藝流程設(shè)計(jì)

目前，該平臺(tái)設(shè)置有2 套獨(dú)立的的生產(chǎn)污水處理系統(tǒng)，分別處理合作油田和自營(yíng)油田的生產(chǎn)污水，并兼顧來自另1 平臺(tái)的半成品污水，工藝流程見圖1。

生產(chǎn)水緩沖罐收集平臺(tái)各級(jí)生產(chǎn)分離器分離出的含油污水，經(jīng)過初步重力沉降分離后，污水增壓進(jìn)入水力旋流器，處理至油的質(zhì)量濃度30 mg/L 左右，再進(jìn)入改性纖維過濾器，處理至油、固體顆粒的質(zhì)量濃度均<20mg/L，最后處理達(dá)到GB4914-2008 標(biāo)準(zhǔn)外排。為滿足油田低滲地層的污水回注要求，在現(xiàn)有污水處理流程的基礎(chǔ)上增加陶瓷膜過濾裝置，即在

現(xiàn)有污水緩沖罐后增設(shè)陶瓷膜過濾裝置，將現(xiàn)在油、懸浮物的質(zhì)量濃度<20 mg/L 的污水凈化至A2 級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，然后回注低滲地層，見圖2。

3運(yùn)行效果

生產(chǎn)水緩沖罐罐內(nèi)水溫約50 0C，經(jīng)過長(zhǎng)管輸送到陶瓷膜循環(huán)罐中，水溫約40℃。陶瓷膜過濾器總共處理生產(chǎn)水3561L，出清水3550 L，濃縮液11L，濃縮高達(dá)330倍，連續(xù)過濾68 h。具體結(jié)果可知，在陶瓷膜運(yùn)行68 h過程中，膜通量在前1h內(nèi)呈下降趨勢(shì)，但是很快趨于穩(wěn)定。

出水油和懸浮物含量的檢測(cè)結(jié)果可知，生產(chǎn)緩沖罐出水經(jīng)陶瓷膜過濾后，膜出水油的質(zhì)量濃度始終維持在5 mg/L以內(nèi)；懸浮物的質(zhì)量濃度在1 mg/L以下。相比黑色粘稠狀的濃縮液，陶瓷膜出水水質(zhì)清澈透明，無懸浮雜質(zhì)，猶如純凈水。由于對(duì)污水緩沖罐濃縮過濾實(shí)驗(yàn)長(zhǎng)達(dá)68 h，期問不進(jìn)行排污，故導(dǎo)致濃縮液含油量持續(xù)升高。當(dāng)油的質(zhì)量濃度大于500 mg/L時(shí)，已經(jīng)超過含油污水分析儀的測(cè)量范圍，也足以說明陶瓷膜過濾器能夠承受油的質(zhì)量濃度大于500 mg/L的污水。

4結(jié)論

根據(jù)結(jié)果膜過濾器運(yùn)行穩(wěn)定，產(chǎn)水水質(zhì)不隨上游來水水質(zhì)波動(dòng)而變化，出水油、懸浮物的質(zhì)量濃度分別<5，<1 mg/L，對(duì)生產(chǎn)水緩沖罐出水濃縮高達(dá)330倍。高品質(zhì)、高強(qiáng)度的無機(jī)陶瓷膜不受酸、堿、氧化劑影響，具有優(yōu)異的抗污染性能，易于再生、使用壽命長(zhǎng)。平臺(tái)污水回注系統(tǒng)采用全封閉流程，工藝簡(jiǎn)單、操作方便，可實(shí)現(xiàn)DCS白動(dòng)控制。

參考文獻(xiàn)：

[1]膜分離技術(shù)在油田含油污水處理中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 藺愛國(guó)，劉培勇，劉剛，張國(guó)忠. 工業(yè)水處理. 2016（01）