海上油田污水處理技術與回注應用探究

王霄

摘要：隨著油田進入開采中后期，生產過程中伴隨著大量的地層水產出。為今后新建平臺項目順利開發，在平臺增設生產水精細過濾裝置，對超出的生產水處理達標后回注地層。結合地層滲透率低情況，借鑒標準注水工藝技術，制定合理膜超濾技術注水設計方案。根據測試，水質達到標準（油、懸浮物的質量濃度分別≤6、≤2 mg/L，中值粒徑≤1.5μm），滿足低滲油田回注需求，實現零污染排放。作為平臺注水處理工藝，可為其它海上平臺污水回注設計提供借鑒。

關鍵詞：油田；含油污水排放；膜超濾技術；回注設計

油田含油污水一般指的是在原油的開采過程中，隨著原油的開采進程，伴隨著原油同時從地下產生，并且，當兩者一同到達原油脫水站之后，經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，在對高含鹽的原油進行清洗的過程中所產生的廢水、洗井過程產生的廢水等等。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生產流程中，伴隨著各種操作所產生的廢水，這是比較常見的，這種情況下產生的廢水，會使得所產生的污水水質具有多種成分，往往包括有石油類的懸浮類物質、固狀顆粒狀的懸浮物質，以及一部分的乳化油與分散油。

污水回注在減少環境污染保護生態的同時，維持了油層壓力、保障了油田的可持續開發。隨著油田低滲油層注水開發的進行，對回注地層的生產水水質要求越來越嚴格。由于油田地層滲透率較低（11.8×10-3～30.6×10-3 μm2），注水水質要求按照A2 級標準，即油、懸浮物的質量濃度分別<6 mg/L<2 mg/L，中值粒徑<1.5μm。在對油田相關技術調研后采用膜過濾技術。

1 膜超濾技術

1.1 超濾膜。陶瓷超濾膜具有優異的耐化學腐蝕的性能，適用于0～14 的pH 環境下運行，并且耐氧化，可以用高NaClO 含量等強氧化劑進行清洗再生。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。支撐體采用進口高純度α-Al2O3經高溫燒結而成，過度層采用ZrO2高溫燒結而成，膜層采用改性ZrO2材料涂于過度層表面通過高溫燒結而成。

1.2 過濾工藝。陶瓷超濾膜系統的運行方式為錯流循環過濾，避免系統內污水中的固體顆粒及其它雜質在膜表面不斷地沉積，質量分數1%～2%的濃縮液回流到前段預處理或者濃縮液收集池。長期運行難免有些污染物吸附在膜表面，當膜被污染之后，通過清洗使通量得到恢復，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內部循環，不會對系統外的管線設備造成影響。

2 污水回注工藝流程設計

目前，該平臺設置有2 套獨立的的生產污水處理系統，分別處理合作油田和自營油田的生產污水，并兼顧來自另1 平臺的半成品污水，工藝流程見圖1。

生產水緩沖罐收集平臺各級生產分離器分離出的含油污水，經過初步重力沉降分離后，污水增壓進入水力旋流器，處理至油的質量濃度30 mg/L 左右，再進入改性纖維過濾器，處理至油、固體顆粒的質量濃度均<20mg/L，最后處理達到GB4914-2008 標準外排。為滿足油田低滲地層的污水回注要求，在現有污水處理流程的基礎上增加陶瓷膜過濾裝置，即在

現有污水緩沖罐后增設陶瓷膜過濾裝置，將現在油、懸浮物的質量濃度<20 mg/L 的污水凈化至A2 級標準，然后回注低滲地層，見圖2。

3運行效果

生產水緩沖罐罐內水溫約50 0C，經過長管輸送到陶瓷膜循環罐中，水溫約40℃。陶瓷膜過濾器總共處理生產水3561L，出清水3550 L，濃縮液11L，濃縮高達330倍，連續過濾68 h。具體結果可知，在陶瓷膜運行68 h過程中，膜通量在前1h內呈下降趨勢，但是很快趨于穩定。

出水油和懸浮物含量的檢測結果可知，生產緩沖罐出水經陶瓷膜過濾后，膜出水油的質量濃度始終維持在5 mg/L以內；懸浮物的質量濃度在1 mg/L以下。相比黑色粘稠狀的濃縮液，陶瓷膜出水水質清澈透明，無懸浮雜質，猶如純凈水。由于對污水緩沖罐濃縮過濾實驗長達68 h，期問不進行排污，故導致濃縮液含油量持續升高。當油的質量濃度大于500 mg/L時，已經超過含油污水分析儀的測量范圍，也足以說明陶瓷膜過濾器能夠承受油的質量濃度大于500 mg/L的污水。

4結論

根據結果膜過濾器運行穩定，產水水質不隨上游來水水質波動而變化，出水油、懸浮物的質量濃度分別<5，<1 mg/L，對生產水緩沖罐出水濃縮高達330倍。高品質、高強度的無機陶瓷膜不受酸、堿、氧化劑影響，具有優異的抗污染性能，易于再生、使用壽命長。平臺污水回注系統采用全封閉流程，工藝簡單、操作方便，可實現DCS白動控制。

參考文獻：

[1]膜分離技術在油田含油污水處理中的應用研究進展[J]. 藺愛國，劉培勇，劉剛，張國忠. 工業水處理. 2016（01）