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摘要：由于膜处理技术具有独特的优势，近年来被越来越广泛的应用，但是受其自身易污染及清洗难度大等缺陷影响，膜的使用范围受到了限制。本文进一步分析了膜技术在油田采出水处理中的应用，以供同仁参考借鉴。
关键词：油田；采出水；处理；应用
一、油田采出水的特性
1.1溶解油和分散油
溶解油和分散油都会给环境带来危害，其中采出水中溶解油的含量主要取决于原油组分、pH、矿化度、总溶解固体、温度以及油水比；而分散油的含量取决于原油密度、原油沉淀量以及油水界面张力。
1.2溶解矿物质
油田采出水中含有大量溶解的无机化合物，主要包括阳离子、阴离子、重金属和放射性物质。油田采出水中含有微量的重金属(主要有镉、铬、铜、铅、汞、镍、银和锌)，它们的含量主要与油井寿命和地层地质有关。油田采出水中也存在一些放射性物质，226Ra和228Ra是采出水最常见的放射性物质，它们主要与硫酸钡沉淀或者其他垢类物质共存的方式存在于采出水中。
1.3化学药剂
在油气工业中，油田生产者为了保证原油的顺利生产，通常在开采过程中需要向地层中注入一些化学药剂，这些化学药剂主要有缓蚀剂、杀菌剂、阻垢剂、破乳剂、消泡剂以及驱油剂。这些药剂有的会在原油开采的过程中被消耗掉，有的会与油藏中的物质发生反应生成新的物质，还有的会随原油一起被开采出来，然后经脱水后，存在于采出水中，因此给采出水的处理带来挑战。
1.4固体颗粒
油田采出水的固体颗粒主要有黏土、固体沉淀、蜡、细菌、碳酸盐、泥沙、腐蚀产物、垢类物质、地层固体和其他悬浮固体。各个油井的固体颗粒含量不一，这些固体颗粒的存在会给原油生产带来危害。
1.5溶解气
油田采出水中含有的溶解气主要包括二氧化碳、氧气和硫化氢，主要是由采出水中化学反应或细菌的氧化所产生的。
二、膜技术在油田采出水处理中的应用
2.1纳滤工艺和反渗透技术在油田采出水处理中的研究及应用
（1）纳滤工艺及其集成膜技术
纳滤膜的开发基础是反渗透复合型膜，其中荷电特性是纳滤膜独有的特性，荷电特性可以对多价离子以及低分子有机物进行有选择性的截留，对二价离子的脱除率也比较高，例如钙离子、镁离子、硫酸根等，因此可以使料液硬度大幅度降低。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆所以在对油田采出水的深度处理上，纳滤膜工艺的应用前景非常广阔，比较遗憾的是目前相关研究及应用报道不多。在中国海洋大学进行了商品膜组件现场试验，最先做的是超滤＋纳滤双膜法对油田采出水的深度处理。试验的结果显示：超率产水的含油量为0.06ｍｇ／L，SDI不超过4.0，而纳滤在对回收率进行保证的同时，对硬度与TDS、SS以及COD的截留率也相当高。双膜工艺经过长时间的经验总结和技术改进，采出水水质可达到《工业锅炉水质》标准，也能够保证产水通量和水质稳定性。
（2）反渗透工艺以及集成膜技术
在采出水的处理中，即使油田采出水在经过纳滤膜的处理之后可以达到相对严格的出水水质的标准，但是出水的矿化程度仍然很高。在这一问题中，反渗透技术可以进行有效的对采出水进行处理，适用于含盐度高的油田采出水。这一方法的主要目的是使采出水在经过处理之后，可以将其应用到工业生产以及农业生产中，例如用于对锅炉的补给水以及农业灌溉。反渗透工艺所存在的缺点就是对处理的要求和成本相对较高。因此，如何对适当的预处理方案进行选择。以及如何对反渗透装置的负荷进行减轻使得处理的成本降低，是解决问题的关键因素。相关专业人士对油田的采出水的开展反渗透实验处理，评价了系统对有机物以及无机物的截留性能。油水分离器以及硬水软化器和砂率、筒式过滤器、离子交换软化器等组成了预处理系统，其中，筒式过滤器的直径为1.0μｍ。研究结果表明，RO膜组件可以有效降低采出水的电导率和在进行资源化利用过程中备受关注的硬度、镍、苯、氯等重要参数，使出水质量符合灌溉或其他资源化利用的标准。利用加碱沉淀对部分硬度、硼、硅进行去除，以及换热冷却、对膜生物氧化除有机物进行固定、降低PH值、过滤、反渗透除盐、滴滤池除氨、离子交换软化等处理，处理之后的采出水水质可以达到《城市污水再生利用工业用水水质》标准。
2.2微滤、超滤技术在油田采出水处理中的研究及应用
（1）微滤
效率高、装置占地面积相对较小以及成本低、化学药品使用量少、装置自动化程度高等均是膜技术的特点，因此膜技术在油田采出水的处理中应用得越来越广泛。利用静压差作为推动力，再通过筛网状的过滤介质膜的“筛分”作用进行分离的膜过程，就是我们所说的微滤。微孔过滤膜是均匀的多孔薄膜，其孔径非常小，直径一般为0.8～2μｍ，过滤粒径为0.025～10μｍ，因此绝大部分的采出水中的悬浮固体以及油滴等都可以被完全过滤掉。陶瓷膜应用研究比较深，其特点是容易清洁、耐污染和抗腐蚀性强，使用寿命也较长。使用陶瓷膜对采出水进行处理，可以使采出水的水质达到回注的要求。采出水仅经过物理处理或者物理化学处理但没有经过生化处理之前，水中的含油量较高，所以在微滤膜表面会有不同程度的污染，造成通量和油类的截留率下降，可将膜进行清洗以使通量得以恢复。
（2）超滤
超滤膜主要是以压力差作为推动力，其孔径的范围非常小，约为0.001～0.02μｍ，可以分离分子量大于2000道尔顿且粒径大于2～20ｎｍ的颗粒。在对油田采出水的研究中，高分子滤膜和陶瓷超滤膜都有应用。从研究结果看，超滤对油类以及微生物和固体悬浮物的去除比较有效，这些物质的含量也是油田回注水水质的重要参考指标。传统的处理过程和超滤进行结合，可以使超滤膜的负荷得以减轻，同时提高对采出水的处理效果。为了使超滤的稳定运行得到有效的保证，必须要进行良好的膜前处理。核桃壳过滤器以及砂滤等是常用的 膜前处理的物理过程。但是一些原因会使其效果达不到理想状态，如传统的砂滤以及核桃壳过滤器在进行长时间运行之后，纳污能力会有所下降。若是膜前处理没有做好，则会导致出水的含油量比较高，最后导致的结果是使超滤膜受到污染，从而使超滤膜的使用期限降低，增加超滤膜法处理的成本。对膜技术应用造成制约的主要因素就是膜污染，对膜污染进行控制以及延长膜的使用周期的研究，是非常有必要的。从近几年的使用情况来看，使用膜生物反应器处理采出水已 经 成为一种趋势。
（3）处理的局限性
超滤、微滤主要处理的是水中的油类以及悬浮物和细菌，对于矿化度的去除效果甚微，特别是对钙离子、镁离子等容易致垢的二价离子甚至根本无法起到去除的作用。但是在目前的情况来看，对于油田的注水水质的推荐指标重点针对的是油以及悬浮物的含量和粒径，没有对可以导致垢物产生的物质的进行含量进行规定。即使水质已经达到了注水指标，但严重的腐蚀以及严重的结垢现象在油田中依然存在，这些问题是造成注水压力升高以及生产能力无法提高的主要原因，还经常会引起油层伤害。导致结垢的主要原因通常是因为在对采出水进行处理的时候，没有有效方法对致垢离子进行消除，而注入水中的致垢离子会和存在于地层水中的其他相关离子产生化学反应，产生了碳酸钙或者硫酸钙等。此外，若是存在一定量的硫酸根，还会导致注入水中的硫酸盐还原菌大量繁殖，从而产生硫化氢使金属管道受到腐蚀。
结束语：
油田采出水处理应朝着低成本、低污染方向发展，在综合治理前提下，将传统工艺与新技术相结合，优化工艺流程和相应的配套技术，从而实现效益的最大化。
参考文献：
【1】徐卫华.超声波—超滤膜技术在油田污水处理中的应用研究[J].水处理技术，2010，29(12):178-180．
论文作者:蔡鑫
论文发表刊物:《防护工程》2018年第23期
论文发表时间:2018/12/23
标签：油田论文; 滤膜论文; 超滤膜论文; 膜技术论文; 水质论文; 超滤论文; 固体论文; 《防护工程》2018年第23期论文;