專利名稱：一種油田回注水膜法處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及油田回注水處理的一種方法，屬于水處理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
我國目前已開發(fā)的石油地質(zhì)儲(chǔ)量中，特低滲透儲(chǔ)量占開發(fā)總儲(chǔ)量的10%，隨著油田的進(jìn)一步開發(fā)，特低滲透油田的開發(fā)比例會(huì)逐漸增加。以大慶油田為例，“十一五”期間，大慶油田規(guī)劃開發(fā)新建油水井30000 口左右，其中特低滲透油田基建井占40%。按照《碎屑巖油藏注水水質(zhì)推薦指標(biāo)》(SY53^-94)注水水質(zhì)應(yīng)達(dá)到Al級特低滲透油層要求標(biāo)準(zhǔn)，主要指標(biāo)為含油量< 5mg/L，懸浮固體含量< lmg/L，粒徑中值< 1 μ m。但傳統(tǒng)技術(shù)尚不能達(dá)到Al級標(biāo)準(zhǔn)，這嚴(yán)重制約了特低滲透層油田的開發(fā)和利用。目前，很多單位都在加大研發(fā)力度，也取得了豐碩的成果，如中空纖維膜超濾技術(shù)、生化技術(shù)，懸浮污泥過濾技術(shù)等，但尚未有使用陶瓷膜技術(shù)取代傳統(tǒng)油田回注水膜法處理工藝的報(bào)道。如圖3所示，傳統(tǒng)工藝流程為經(jīng)過油水分離后的含油污水首先進(jìn)入沉降罐，進(jìn)行自然沉降，去除大部分顆粒較大的懸浮固體和油，再進(jìn)入氣浮、橫向流或磁分離等一些高效分離器，通過加入一些絮凝劑，如聚合氯化鐵、聚合氯化鋁、聚磷酸鈉等的一種或多種復(fù)合試劑，進(jìn)一步去除污水中的懸浮固體和油，經(jīng)兩次凈化后的污水再依次進(jìn)入核桃殼過濾器、 沙濾、二次沙濾進(jìn)行深處理；此時(shí)的出水只能達(dá)到A2級標(biāo)準(zhǔn)，即含油量< 8mg/L，懸浮固體含量< :3mg/L，粒徑中值< 2 μ m。該工藝的主要缺點(diǎn)有(1)過濾精度低，出水水質(zhì)不能達(dá)到特低滲透層油田回注水標(biāo)準(zhǔn)；(2)工藝流程長，控制點(diǎn)多，自動(dòng)化程度低，工人勞動(dòng)強(qiáng)度高； (3)占地面積大，基礎(chǔ)建設(shè)多，一次性投入高。如圖4所示，油田回注水中空纖維超濾膜處理工藝流程為經(jīng)油水分離后的含油污水首先進(jìn)入除硫裝置和恒壓淺層氣浮裝置，去除污水中的硫化物、懸浮固體和油，保護(hù)后續(xù)工藝的長期穩(wěn)定有效運(yùn)行，同時(shí)為膜法分離技術(shù)的應(yīng)用提供保障，再進(jìn)入海綠石過濾裝置和雙膨脹精細(xì)過濾器，進(jìn)一步去除污水中的油和懸浮固體，使水質(zhì)達(dá)到A2級標(biāo)準(zhǔn)，為膜處理提供良好的水質(zhì)保證，最后進(jìn)入中空超濾超濾膜裝置進(jìn)行過濾，出水水質(zhì)可達(dá)到Al級回注水標(biāo)準(zhǔn)。此工藝已經(jīng)在大慶油田采油五廠和采油八廠實(shí)施，取得了良好的效果，解決了注水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)的問題；但仍無法避免傳統(tǒng)工藝的缺點(diǎn)，更為嚴(yán)重的是中空纖維超濾膜極難清洗，使用壽命短，容易斷絲，會(huì)直接導(dǎo)致產(chǎn)水水質(zhì)不穩(wěn)定。如圖5所示，生化技術(shù)(03112720)的工藝流程為經(jīng)油水分離后的含油污水依次進(jìn)入緩沖隔油池和氣浮裝置，去除大部分的懸浮固體和油，然后再進(jìn)入微生物處理系統(tǒng)，對易導(dǎo)致膜污染的油及其有機(jī)物污染物進(jìn)行最大限度的生物降解，出水進(jìn)入超濾膜處理系統(tǒng)，進(jìn)一步對污水中殘留的懸浮物、細(xì)菌和油進(jìn)行截留分離，出水水質(zhì)可達(dá)到Al級注水標(biāo)準(zhǔn)。生化技術(shù)雖然在工藝上有所改進(jìn)，但水質(zhì)達(dá)標(biāo)仍然需要四級處理，且微生物受環(huán)境影響較大，不易在高寒地區(qū)或水體溫度較高的條件下使用，這大大制約了此項(xiàng)技術(shù)在油田回注水處理方面的推廣。
對于陶瓷膜技術(shù)在油田回注水處理中的應(yīng)用，國內(nèi)外有過許多研究，例如在中國專利02111402. 1、01105241.4中公開的處理方法，但迄今為止，尚未有在油田回注水處理方面的成功應(yīng)用案例，究其原因主要在于(1)僅將其局限于深處理部分，使之無法與其它超濾技術(shù)相抗衡；(2)常規(guī)陶瓷膜(如圖1所示)單位通量小，一次性投資高，運(yùn)行成本高，與其它工藝相比不具備明顯優(yōu)勢。鑒于上述兩點(diǎn)，結(jié)合陶瓷膜自身特殊的性質(zhì)，我們設(shè)計(jì)出專門應(yīng)用于油田回注水處理的高通量陶瓷膜，并對陶瓷膜系統(tǒng)和傳統(tǒng)工藝加以改進(jìn)；與其他工藝相比，這項(xiàng)技術(shù)不但出水指標(biāo)可達(dá)到Al級標(biāo)準(zhǔn)，也可使一次性投資減少50%以上，運(yùn)行成本節(jié)省30%以上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對目前現(xiàn)有工藝中存在的問題，提出一種針對特地滲透油田的油田回注水處理的新方法。本發(fā)明針對是油田采出水成分復(fù)雜，傳統(tǒng)工藝處理達(dá)不到特低滲透油層注水精度，一般的處理工藝又較為復(fù)雜的難題，提出了以陶瓷膜為核心技術(shù)的油田回注水膜法處理工藝，確保過濾后的出水水質(zhì)滿足特低滲透層油田的回注水要求。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是一種油田回注水膜法處理工藝，包括下列步驟
(1)將經(jīng)油水分離后的污水首先輸入沉降罐，進(jìn)行自然沉降，去除大部分的懸浮固體和油，沉降后的污水輸入循環(huán)罐，再依次經(jīng)供料泵和循環(huán)泵進(jìn)入陶瓷膜設(shè)備；
(2)污水在陶瓷膜設(shè)備內(nèi)進(jìn)行錯(cuò)流過濾，透過膜的滲透液直接用于回注，未透過膜的循環(huán)液進(jìn)入循環(huán)罐，與來水混合后進(jìn)入陶瓷膜設(shè)備進(jìn)行再次錯(cuò)流過濾；污水在循環(huán)泵的作用下進(jìn)行循環(huán)，經(jīng)多次循環(huán)錯(cuò)流過濾后，循環(huán)罐中的污水濃度達(dá)到來水濃度的30(Γ1000倍時(shí)，將濃縮液排掉。所述陶瓷膜設(shè)備中的陶瓷膜為高通量陶瓷膜，陶瓷膜采用平均孔徑為2(T500nm 的對稱或不對成膜，膜通道的直徑為1.5 3.5mm，單通道和多通道即可。本發(fā)明根據(jù)油田污水固體雜質(zhì)相對較少的特點(diǎn)，將通道直徑設(shè)計(jì)較小，并且改變通道的結(jié)構(gòu)，不但增加了單只膜的產(chǎn)水通量，也可保證污水在濃縮倍數(shù)較高的情況下也不會(huì)出現(xiàn)孔道阻塞的現(xiàn)象；
作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟(1)中，當(dāng)含油污水進(jìn)入陶瓷膜超濾設(shè)備時(shí)，跨膜壓差控制在0. Γ0. 6MPa，膜面流速控制在4. (Γ8. Om/s。作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟(1)中，在陶瓷膜超濾設(shè)備的進(jìn)水口裝有在線檢測設(shè)備，對來水水質(zhì)實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測，根據(jù)來水水質(zhì)的變化自動(dòng)調(diào)整循環(huán)泵的頻率，改變膜面流速，降低膜污染速度。也可更進(jìn)一步地實(shí)現(xiàn)當(dāng)來水出現(xiàn)異常時(shí)自動(dòng)停止進(jìn)水。在過濾過程當(dāng)中，由于來水水質(zhì)浮動(dòng)較大，采取固定的膜面流速，不但會(huì)增加處理成本，而且當(dāng)水質(zhì)惡化時(shí)，還會(huì)造成膜堵塞加快，影響正常的生產(chǎn)運(yùn)行；因此，在設(shè)備進(jìn)水口增加在線監(jiān)測設(shè)備， 可實(shí)時(shí)監(jiān)控來水水質(zhì)，根據(jù)來水水質(zhì)的變化自動(dòng)調(diào)整循環(huán)泵的頻率，自動(dòng)調(diào)整膜面流速，避免上述情況的發(fā)生。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟(2)中，采用自動(dòng)定時(shí)排污的方式使膜通量恢復(fù)，即當(dāng)循環(huán)罐中污水濃度為來水濃度的30(Γ1000倍時(shí)，排污閥自動(dòng)打開排污。當(dāng)循環(huán)罐中的污水濃度較高時(shí)，膜通量開始下降，必須通過其它手段使膜通量恢復(fù)。本發(fā)明擯棄了傳統(tǒng)的反沖洗模式，采用直接排污的方式使通量得到恢復(fù)；這種方式不但使工藝更加簡化，而且減少了陶瓷膜設(shè)備的配套裝置，降低了投資成本；最為重要的是，避免了在反沖洗過程當(dāng)中對形成的有益濾餅層的破壞，使運(yùn)行更加穩(wěn)定。本發(fā)明充分發(fā)揮了陶瓷膜的耐污染特性和過濾精度的優(yōu)點(diǎn)，且在過濾過程中不需要添加任何化學(xué)試劑，是一種綠色環(huán)保的油田回注水膜法處理工藝。本發(fā)明具有以下優(yōu)勢
(1)此工藝可將油和懸浮物一步去除，出水質(zhì)達(dá)到Al級特地滲透油層回注水標(biāo)準(zhǔn)；
(2)與其它油田會(huì)注水工藝相比，本工藝具有工藝流程短，出水水質(zhì)穩(wěn)定，出水水質(zhì)不受來水水質(zhì)的影響；
(3)采用高通量陶瓷膜具有投資低，運(yùn)行費(fèi)用少的優(yōu)點(diǎn)，與其他工藝相比，一次性投資可節(jié)省50%以上，運(yùn)行成本可節(jié)省30%以上；與傳統(tǒng)陶瓷膜相比，通量提高了一倍，運(yùn)行成本降低了約50%，一次性投資也降低將了近一半。(4)采用本發(fā)明的系統(tǒng)控制方法，即通過定時(shí)排污替代反沖洗技術(shù)和通過在線監(jiān)測調(diào)整膜面流速的方法，可大大簡化陶瓷膜油田回注水工藝，使運(yùn)行更加穩(wěn)定。


圖1是常規(guī)陶瓷膜結(jié)構(gòu)圖2是本發(fā)明采用的高通量陶瓷膜結(jié)構(gòu)圖； 圖3是傳統(tǒng)油田回注水膜法處理工藝圖； 圖4是中空纖維膜超濾工藝圖； 圖5是生化工藝圖； 圖6是本發(fā)明實(shí)施例的陶瓷膜工藝圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例做進(jìn)一步說明。實(shí)施例1
如圖6所示，一種油田回注水膜法處理工藝，包括下列步驟
(1)將含油污水經(jīng)自然沉降，去除大部分的懸浮固體和油后，輸入循環(huán)罐，再依次經(jīng)供料泵和循環(huán)泵進(jìn)入陶瓷膜設(shè)備。在陶瓷膜超濾設(shè)備的進(jìn)水口裝有在線檢測設(shè)備，對來水水質(zhì)實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測，根據(jù)來水水質(zhì)的變化自動(dòng)調(diào)整循環(huán)泵的頻率，改變膜面流速。本實(shí)施例來水油含量為15. :3mg/l，陶瓷膜設(shè)備中的陶瓷膜為高通量陶瓷膜(如圖2所示)，陶瓷膜采用平均孔徑為20nm的對稱或不對成膜，控制系統(tǒng)自動(dòng)將膜面流速調(diào)整到4m/s，操作壓力為 0. IMPa。(2 )污水在陶瓷膜設(shè)備內(nèi)進(jìn)行錯(cuò)流過濾，透過膜的滲透液直接用于回注，未透過膜的循環(huán)液進(jìn)入循環(huán)灌，與來水混合后進(jìn)入陶瓷膜設(shè)備進(jìn)行再次錯(cuò)流過濾；污水在循環(huán)泵的作用下進(jìn)行錯(cuò)流過濾循環(huán)，經(jīng)多次循環(huán)錯(cuò)流過濾后，當(dāng)循環(huán)罐中的濃度為污水濃度的1000 倍時(shí)，自動(dòng)排污。根據(jù)中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(SY/T5329-94)中規(guī)定的碎屑巖油藏注水水質(zhì)推薦指標(biāo)及分析方法進(jìn)行水質(zhì)分析，出水水質(zhì)為油含量痕跡；粒徑中值為0. 892 μ m ；懸浮固體含量為0. ^mg/l，完全符合Al級注水標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)施例2如圖6所示，一種油田回注水膜法處理工藝，包括下列步驟
(1)將含油污水經(jīng)自然沉降，去除大部分的懸浮固體和油后，輸入循環(huán)罐再依次經(jīng)供料泵和循環(huán)泵進(jìn)入陶瓷膜設(shè)備。在陶瓷膜超濾設(shè)備的進(jìn)水口裝有在線檢測設(shè)備，對來水水質(zhì)實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測，根據(jù)來水水質(zhì)的變化自動(dòng)調(diào)整循環(huán)泵的頻率，改變膜面流速。本實(shí)施例來水油含量為53. lmg/1，陶瓷膜設(shè)備中的陶瓷膜為高通量陶瓷膜(如圖2所示)，陶瓷膜采用平均孔徑為200nm的對稱或不對成膜，控制系統(tǒng)自動(dòng)將膜面流速調(diào)整到5m/s，操作壓力為 0.4MPa。(2 )污水在陶瓷膜設(shè)備內(nèi)進(jìn)行錯(cuò)流過濾，透過膜的滲透液直接用于回注，未透過膜的循環(huán)液進(jìn)入循環(huán)灌，與來水混合后進(jìn)入陶瓷膜設(shè)備進(jìn)行再次錯(cuò)流過濾；污水在循環(huán)泵的作用下進(jìn)行錯(cuò)流過濾循環(huán)，經(jīng)多次循環(huán)錯(cuò)流過濾后，當(dāng)循環(huán)罐中的濃度為污水濃度的600 倍時(shí)，自動(dòng)排污。根據(jù)中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(SY/T5329-94)中規(guī)定的碎屑巖油藏注水水質(zhì)推薦指標(biāo)及分析方法進(jìn)行水質(zhì)分析，出水水質(zhì)為油含量為0. 55mg/l ；粒徑中值為0. 883 μ m ；懸浮固體含量為0. 47mg/l，完全符合Al級注水標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)施例3
如圖6所示，一種油田回注水膜法處理工藝，包括下列步驟
(1)將含油污水經(jīng)自然沉降，去除大部分的懸浮固體和油后，輸入循環(huán)罐，再依次經(jīng)供料泵和循環(huán)泵進(jìn)入陶瓷膜設(shè)備。在陶瓷膜超濾設(shè)備的進(jìn)水口裝有在線檢測設(shè)備，對來水水質(zhì)實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測，根據(jù)來水水質(zhì)的變化自動(dòng)調(diào)整循環(huán)泵的頻率，改變膜面流速。本實(shí)施例來水油含量為81. %ig/l，陶瓷膜設(shè)備中的陶瓷膜為高通量陶瓷膜(如圖2所示)，陶瓷膜采用平均孔徑為400nm的對稱或不對成膜，控制系統(tǒng)自動(dòng)將膜面流速調(diào)整到6m/s，操作壓力為 0.5MPa。(2 )污水在陶瓷膜設(shè)備內(nèi)進(jìn)行錯(cuò)流過濾，透過膜的滲透液直接用于回注，未透過膜的循環(huán)液進(jìn)入循環(huán)罐，與來水混合后進(jìn)入陶瓷膜設(shè)備進(jìn)行再次錯(cuò)流過濾；污水在循環(huán)泵的作用下進(jìn)行錯(cuò)流過濾循環(huán)，經(jīng)多次循環(huán)錯(cuò)流過濾后，當(dāng)循環(huán)罐中的濃度為污水濃度的500 倍時(shí)，自動(dòng)排污。根據(jù)中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(SY/T5329-94)中規(guī)定的碎屑巖油藏注水水質(zhì)推薦指標(biāo)及分析方法進(jìn)行水質(zhì)分析，出水水質(zhì)為油含量為0. 38mg/l ；粒徑中值為0. 913 μ m ；懸浮固體含量為0. 67mg/l，完全符合Al級注水標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)施例4
如圖6所示，一種油田回注水膜法處理工藝，包括下列步驟
(1)將含油污水經(jīng)自然沉降，去除大部分的懸浮固體和油后，輸入循環(huán)罐，再依次經(jīng)供料泵和循環(huán)泵進(jìn)入陶瓷膜設(shè)備。在陶瓷膜超濾設(shè)備的進(jìn)水口裝有在線檢測設(shè)備，對來水水質(zhì)實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測，根據(jù)來水水質(zhì)的變化自動(dòng)調(diào)整循環(huán)泵的頻率，改變膜面流速。本實(shí)施例來水油含量為132. 7mg/l，陶瓷膜設(shè)備中的陶瓷膜為高通量陶瓷膜(如圖2所示)，陶瓷膜采用平均孔徑為500nm的對稱或不對成膜，控制系統(tǒng)自動(dòng)將膜面流速調(diào)整到8m/s，操作壓力為 0.6MPa。(2 )污水在陶瓷膜設(shè)備內(nèi)進(jìn)行錯(cuò)流過濾，透過膜的滲透液直接用于回注，未透過膜的循環(huán)液進(jìn)入循環(huán)罐，與來水混合后進(jìn)入陶瓷膜設(shè)備進(jìn)行再次錯(cuò)流過濾；污水在循環(huán)泵的作用下進(jìn)行錯(cuò)流過濾循環(huán)，當(dāng)循環(huán)罐中的濃度為污水濃度的300倍時(shí)，自動(dòng)排污。根據(jù)中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(SY/T5329-94)中規(guī)定的碎屑巖油藏注水水質(zhì)推薦指標(biāo)及分析方法進(jìn)行水質(zhì)分析，出水水質(zhì)為油含量為0. 43mg/l ；粒徑中值為0. 933 μ m ；懸浮固體含量為0. 53mg/l，完全符合Al級注水標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種油田回注水膜法處理工藝，其特征是，該工藝包括下列步驟(1)將經(jīng)油水分離后的污水首先輸入沉降罐，進(jìn)行自然沉降，去除大部分的懸浮固體和油，沉降后的污水輸入循環(huán)罐，再依次經(jīng)供料泵和循環(huán)泵進(jìn)入陶瓷膜設(shè)備；(2)污水在陶瓷膜設(shè)備內(nèi)進(jìn)行錯(cuò)流過濾，透過膜的滲透液直接用于回注，未透過膜的循環(huán)液進(jìn)入循環(huán)罐與來水混合后進(jìn)入陶瓷膜設(shè)備進(jìn)行再次錯(cuò)流過濾；污水在循環(huán)泵的作用下進(jìn)行循環(huán)，經(jīng)多次循環(huán)錯(cuò)流過濾后，循環(huán)罐中的污水濃度達(dá)到來水濃度的30(Γ1000倍時(shí)， 將濃縮液排掉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油田回注水膜法處理工藝，其特征是，所述步驟(1)中，當(dāng)含油污水進(jìn)入陶瓷膜超濾設(shè)備時(shí)，跨膜壓差控制在0. Γ0. 6MPa，膜面流速控制在4. (Γ8. Om/So
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油田回注水膜法處理工藝，其特征是，所述步驟(1)中進(jìn)一步包括，對來水水質(zhì)實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測，根據(jù)來水水質(zhì)的變化自動(dòng)調(diào)整循環(huán)泵的頻率，改變膜面流速。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油田回注水膜法處理工藝，其特征是，所述步驟(2)中，當(dāng)循環(huán)罐中污水濃度為來水濃度的30(Γ1000倍時(shí)，排污閥自動(dòng)打開排污。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油田回注水膜法處理工藝，其特征是，所述陶瓷膜設(shè)備中的膜過濾元件為管式無機(jī)陶瓷膜，通道直徑為1. 5^3. 5mm，單通道或多通道。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的油田回注水膜法處理工藝，其特征是，所述陶瓷膜設(shè)備中的陶瓷膜為高通量陶瓷膜，陶瓷膜采用平均孔徑為2(T500nm的對稱或不對成膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的油田回注水膜法處理工藝，其特征是，所述步驟(1)中進(jìn)一步包括，對來水水質(zhì)實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測，當(dāng)來水出現(xiàn)異常時(shí)自動(dòng)停止進(jìn)水。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種油田回注水膜法處理工藝，具體步驟為含油污水首先進(jìn)入沉降罐進(jìn)行自然沉降，除去部分大的懸浮固體顆粒和污油；沉降后的水直接進(jìn)入陶瓷膜超濾設(shè)備，在陶瓷膜設(shè)備內(nèi)部循環(huán)過濾后，透過膜的滲透液可直接用于回注，未透過膜的含有大量懸浮固體和污油的循環(huán)液進(jìn)入沉降罐繼續(xù)沉降，和來水混合后進(jìn)入陶瓷膜超濾設(shè)備再次進(jìn)行過濾；當(dāng)循環(huán)罐中的污水達(dá)到一定的濃縮倍數(shù)時(shí)，設(shè)備可進(jìn)行自動(dòng)排污；在線檢測設(shè)備還可根據(jù)來水水質(zhì)情況自行調(diào)整膜面流速，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。本發(fā)明具有工藝簡單，投資成本低，過濾精度高等優(yōu)點(diǎn)，并且在處理過程中不需要加入任何試劑，不造成二次污染。
文檔編號C02F1/44GK102225812SQ20111010168
公開日2011年10月26日 申請日期2011年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月22日
發(fā)明者張宏, 張斯凡, 彭文博, 王志高 申請人:江蘇久吾高科技股份有限公司