金属膜过滤技术在临盘油田注水中的应用

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1、金属膜过滤技术在临盘油田注水中的应用作者：周秋柱来源：石油知识2014年第2期周秋柱（中国石化石油工程设计有限公司 北京100101）摘要：胜利油田临盘采油厂多数区块属于中低渗油藏，注水水质要求较高。本文以金属膜 过滤技术在临中污水站的应用情况进行了总结，分析了影响金属膜过滤的主要因素，对金属膜 过滤技术的适应性和使用条件提出了可参考的工程实例。关键词：油田注水；低渗透；金属膜过滤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33.5269.210-3m2之间，平均 81.5X10-3m2；局

2、部边远区块孔隙度一般11.7%21.1%,平均15.8%,渗透率一般 2.167.4X10-3um2，平均28.6X10-3um2，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：W15mg/L；悬浮物：W5mg/L；粒径中值：W3um （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： W6mg/L；悬浮物：W2mg/L；粒径中值：W1.5um （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

3、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：Q A耒油广去羸飢3 7征汁#-序号1卅出）牺实晞Sil 换址产口離15000A2A22010 32肛厲401为1000A2A220

4、10.634500A2A22013.B4皇502站1000A2A22011.15高54E站5ODA2A22011.1110500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2.5X104m3/d,实际处理量约2.3X104m3/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f一次除油罐f混凝沉降罐f缓冲

5、罐f提升泵f石英砂过滤器f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10um 的滤芯，二级采用0.5卩m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f缓冲罐f提升泵f10u m金属膜过滤器f0.5u m金属膜过滤器f外 输装置投产运行近10年左右，实际运行效果

6、不稳定，出水水质除投产初期的12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：H 2 阿，耳 立越啖垃.疼肖建仔悬浮轴豐症舐创从图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

7、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f一次除油罐f混合反应器f混凝沉降罐f缓冲罐f提升泵f石英砂过滤器f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W5mg/L，悬浮物W5mg/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0.5um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

8、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一缓冲罐一提升泵一金刚砂过滤器一0.5um金属膜过滤器一外输装置自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：7R -tan 仆貝-ismD.S u财童亀馬岀申 阳QL“-一十一 1F -ifcII11 1 -=-西勻A i 3牛 4, nt也逼遽A*7帝 占ifrjd. 5C田JH 咔 4H PH inw 1-A -iem圭埔莊肾晕朮 苣帝砂出亦0.5 ii eHB出本EEfl4- 2

9、4M 牛 A I*过 选 B 虫卄 建:*仙 就St耳.2B从图3和图4中可以得出，该装置中的金属膜过滤器进水含油量和悬浮物含量均在3mg/L 以下，金属膜过滤器的出水能够满足A2级的要求，但是不能稳定满足悬浮物Wlmg/L的要求。4结论(1) 金属膜的进水要求较高，在进水含油和悬浮物在10mg/L以内时，采用两级过滤，一 级金刚砂过滤、二级金属膜过滤，能够保证达到出水的A2级水质；(2) 在保证进水水质的情况下，使金属膜不被严重污染，金属膜过滤器的使用寿命是有保 证的，运行效果是稳定的；(3) 目前0.5u m滤芯金属膜过滤器的出水水质不能稳定达到含油W5mg/L，悬浮物 W1mg/L,粒径中值W1U m的指标，不能满足一些超低渗透区块的注水需求，需进一步攻关研 究。