深度過濾技術在含油污水處理中的應用

趙瑾睿

摘 要：通過利用深度過濾裝置，提高了水質指標，能有效減緩注水管網及注水設備的腐蝕速率，能有效提高老油田原油再次采收效率。

關鍵詞：深度過濾;纖維球;注水;采收率

一、現狀分析及存在的主要問題

隨著老油田注采結構的調整，動用地質儲量逐漸向二、三類儲層轉移，對注水水質要求越來越高，保護地下環境、實現油田可持續發展是我們面臨的重要問題。目前油田污水站的過濾裝置大部分為石英砂過濾罐，石英砂濾料的顆粒直徑在0.3～8mm不等，利用截留、吸附機理去除污水中的固相雜質，由于石英砂濾料由其自身物性所決定，粒徑過小就不能適應工藝要求，因此通過石英砂濾料的濾后水懸浮固體含量在5～10mg/l，僅達到C3標準，不能滿足注水水質的要求。

為了滿足老油田注夠水、注好水、平穩注水、安全注水的要求，提高油田二次、三次原油采收率，減輕對地下環境的污染，利用深度過濾裝置對含油污水進行深度過濾。

二、結構、工藝流程或工作原理，設計及工藝圖表

由于油田已經進入開發的中、后期，采出液中的含水量為60～80%，有的甚至高達90%。如果這些含油污水未經處理直接排放，將造成嚴重的環境污染，也是水資源的極大浪費。因此，對油田含油污水必須進行處理回注，可以為油田帶來巨大的經濟和社會效益。目前油田含油污水常規處理流程是：來水 →除油→沉降 → 過濾 → 回注。

除油、沉降的目的是去除水中大部分油和懸浮物。過濾是進一步去除水中細粒徑的油和懸浮物，起到水質把關的作用。由于回注回用水對含油及懸浮物指標要求都十分嚴格，因此油田含油污水處理工藝中的過濾技術也就成為整個工藝的關鍵和難點。

過濾器是油田污水處理最后一道除油、除懸浮物的重要工序，目前油田普遍使用的過濾器有多層濾料（石英砂、無煙煤等）過濾器和核桃殼過濾器等。核桃殼過濾器除油效果相對較好，但是控制懸浮物能力較差，多層濾料過濾器比核桃殼過濾器控制懸浮物能力稍好，但除油效果不佳，尤其濾速太低（一般選用8-12m/h），同等處理量選用設備數量太多，增加一次投資費用。核桃殼、煤、石英砂等顆粒濾料存在一些共同的缺點：

1、不能滿足低滲透油田回注水對懸浮物含量及顆粒直徑指標的控制要求。

2、由于粒度小（0.3～0.5mm），易破碎，反沖洗時容易流失，需要經常補充漏失的濾料。

3、對于稠油污水及原油中瀝青和膠質含量較高的采出水，以上濾料容易出現板結問題，常使過濾無法進行，使整個過濾工藝癱瘓。

隨著地層采出水量的不斷提高，注水量成倍增長，注水水質要求也更加嚴格，目前執行的是1995年中國石油天然氣總公司頒布的行業標準《碎屑巖油藏注水水質推薦指標 SY/T—5329—94》。該標準中規定，從油層的地質條件出發，將水質指標按滲透率小于0.1、0.1～0.6、大于0.6μm2分為低（A）、中（B）、高（C）滲透三類。又將每類標準分3級要求。標準規定中滲透的B1級及低滲透的A3級要求懸浮物顆粒粒徑控制≤2μm，低滲透的A2級、A1級要求懸浮物顆粒粒徑控制分別為≤1.5、≤1.0μm。這種精度是傳統多層濾料（石英砂、無煙煤）和核桃殼濾料所無法達到的。

為滿足低滲油藏注水水質指標要求，保證處理后凈化水質達到A2 級處理要求，因此，在石英砂過濾罐后，增加深度過濾，深度過濾器采用改性纖維球過濾器。

纖維球濾料是用滌綸纖維絲在球心處被緊緊地固定，纖維絲大致沿球的半徑方向伸展，成直徑Φ30毫米大致呈球形的絨團。改性纖維球是纖維表面經過改性處理，對油及有機雜物的吸附能力增強的新型濾料，其主要特征在于濾料呈柔性、富有彈性、濾層空隙可變。因其受濾料自身重量、水頭損失及水流方向等幾個方面的作用，形成工作時整個濾層呈上層疏松、下層密集，具體說來：由于濾料為可壓縮的軟性濾料，而在整個濾層中沿水流方向由上而下水頭損失逐漸增大，加之濾料存在自身重量即下層濾料應承受上層濾料重量的壓力，由于這兩種原因的存在均形成整個濾層下部空隙較小，上部空隙較大的濾層分布。在過濾初期上層濾料最先吸附和截留水中懸浮顆粒，隨著過濾時間的推移上層濾料吸污逐漸趨于飽和，并逐漸往下層濾料推移，由于濾層截污量逐漸增大，水頭損失也隨之增大，下層濾料所承受的重量也隨之增大，濾料空隙進一步減小，濾層使得進一步壓實，這樣隨著時間的延長，出水水質反而不會變差，可充分發揮濾料深層截污的能力，既能保證工作周期，又能保證懸浮物不被穿透，從而保證出水效果，這與普通砂濾及所有硬性濾料相比截然不同，具有極大的優勢。

三、現場試驗及結果，并附現場試驗情況統計表

深度過濾裝置運用后，凈化水質可由原C3級提高到A2級，水質達標率提高到100%。

效益分析;

1、生產平穩運行，水質穩定達標。

2、注水水質滿足低滲油藏注入水質要求，提高了注入水的質量，為我廠原油上產做出貢獻，經濟效益是間接的，無法進行估算。

3、由于深度過濾罐采用串聯方式運行，沒有增加二級增壓設備，減少了建設投資。

四 結論

應用改性纖維球精細過濾技術，提高了水質指標，按照中國石化總公司行業標準要求，除油效率比核桃殼高20%以上，更優于雙濾料;比核桃殼及雙濾料過濾器控制懸浮物顆粒的能力高1～2個等級，出水可以滿足低滲透層要求，滿足了注水水質要求。

參考文獻：

[1]李婧菲.不確定分析方法在水質水環境質量綜合評價中的應用[D].東北農業大學，2003

[2]李軍.注水水質對儲層滲流物性的影響研究[D].西南石油學院，2003