欢迎访问365体育网站官方网站!
 
热门标签:
九章环境 纺丝设备
工业新闻
Industry news
超滤装置在冀东油田高尚堡联合站回注水处理中的应用
冀东油田油气集输公司 高城 / 时间:2018-06-22 06:35:23

  据中技油联微信公众平台2018年6月21日讯 超滤技术是目前各领域广泛采用的一项分离技术。采用中空纤维超滤(HFUF)膜处理含油废水具有耗能低、不加絮凝剂、占地少、操作简便等优点,因此在含润滑油废水、油田含油采出水、油田回注水等净化处理中得以应用。冀东油田高尚堡联合站负责高尚堡油田的含油采出水处理任务,随着精细注水工作逐步开展,对注水水质要求逐步提高,目前回注水水质已需达到SY/T 5329-2012《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法》标准“5·1·1”级水质,但是,由于含油采出水成分日渐复杂,原有采出水处理工艺仅可以处理回注水的含油量、悬浮物含量和粒径中值三项主控指标达到“6·2·1.5”级水质指标,且由于使用时间已久,出水水质不稳定,因此开展冀东油田高尚堡联合站注水水质提升改造工程,增加超滤装置提升回注水水质。在对多种深度过滤技术的过滤效果、加工精度、再生性能和适应性进行综合对比的基础上,最终选用了中空纤维膜超滤装置,并取得了较好的应用效果。
  含油采出水水质特征及处理现状
  冀东油田高尚堡联合站采出水处理装置来液主要为高尚堡油田的含油采出水,其主要水质特征如下:①温度较高;②水质变化大,采出水含油浓度、悬浮物含量、聚合物含量以及油水乳化程度等均有可能在短时期内出现较大的变化;③油和悬浮物含量较高;④成分复杂,含有石油类物质、地层黏土颗粒、溶解性矿物质、细菌和油田采油助剂等。
  高尚堡联合站原有采出水处理系统两套,分别为1万方/天和2万方/天采出水处理系统,其中1万方/天采出水处理系统主要用于回注水处理,其处理工艺如图1所示,由高尚堡油田采出液脱出的含油采出水依次经过一级、二级混凝沉降处理后,再经核桃壳、纤维球以及金属膜过滤罐三级过滤处理,最终输送至各注水站进行回注。金刚砂过滤罐作为膜前处理,保证金属膜过滤罐的正常运行。


图1.1万方采出水处理系统工艺流程简图

图1.1万方/天采出水处理系统工艺流程简图


  2万方/天采出水处理系统主要用于外排水处理,其处理工艺如图2所示。由高尚堡油田采出液脱出的含油采出水依次经过一级、二级混凝沉降处理后,再经核桃壳过滤罐过滤后,进入2万方/天生化站,处理达到GB 18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级排放标准后外排。


图2.2万方/天采出水处理系统工艺流程简图

图2.2万方/天采出水处理系统工艺流程简图


  高尚堡联合站原回注水处理工艺处理后回注水含油量、悬浮物含量和粒径中值可以达到“6·2·1.5”级指标,但无法满足“5·1·1”级水质需求,且近年来随着使用时间的增加,出水水质不稳定,有时难以保证“6·2·1.5”级处理指标。
  主要设备及工艺设计
  冀东油田注水水质提升改造工程引进的超滤装置,其超滤膜为不对称的中空纤维膜,采用“从外向内”的压力式超滤膜过滤技术,通过错流过滤的方式降低进水水质的要求,减轻膜的污染,增加膜的使用寿命。
  超滤装置主要为膜丝的过滤作用。在过滤过程中,以膜两侧的压力差为驱动力,以超滤膜为过滤介质。在一定的压力下,当原液流过膜表面时,超滤膜表面密布的许多细小的微孔,只允许水及分子物质通过而成为透过液,而原液中体积大于膜表面微孔径的物质则被截留膜的进液侧,成为截留物吸附在超滤膜表面,从而实现对原液的净化和分离目的。


超滤装置膜堆现场实物图

超滤装置膜堆现场实物图


  本次工艺设计根据中空纤维膜超滤装置进水含油量、悬浮物含量要求(进水悬浮物含量≤5mg/L、进水含油量≤2mg/L),结合化验数据选择进水来源及处理工艺。由于原有过滤系统处理后,采出水难以满足含油量低于2mg/L的要求,因此采用生化处理→膜前处理→超滤的工艺流程。目前,高尚堡联合站水含油测量方式有红外分光光度法(以下简称:红外法)和紫外分光光度法(以下简称:紫外法),按照标准要求外排水采用红外法测定,回注水采用紫外法测定。
  改造后回注水处理系统进水来源为生化处理系统出水,主要处理单元为膜前处理和超滤装置处理,生化处理通过悬浮和附着厌氧—好氧氧化处理工艺,去除采出水中的分散油和乳化油,消解采出水中的有机物,降低超滤装置进水含油。膜前处理主要由纤维球和金刚砂过滤罐组成,能够有效降低超滤装置进水悬浮物含量,从而满足超滤装置进水指标需求,保障超滤装置平稳运行。
  改造后,由于滤后水含油量过低,紫外法测定基本为未检出,因此采用红外法测定,滤后水含油量基本为0.5~0.8mg/L。
  改造后高尚堡联合站采出水处理工艺如图3所示。本次改造,在原有两套水处理系统负荷偏低的情况下,将1万方/天采出水处理系统改造为膜前处理装置,经超滤装置处理后,达标外输。改造后原有2万方/天采出水处理系统承担原有两套处理系统的处理水量,约8千方/天,原有1万方/天采出水处理系统作为膜前处理系统,逆向运行,利用原有纤维球过滤罐和金刚砂过滤罐降低悬浮物含量,利用原有沉降罐作为循环水罐进行缓冲,利用原有沉降提升泵作为超滤提升泵,最大限度利用原有设备设施,降低成本。


图3.改造后水处理系统简图

图3.改造后水处理系统简图


  本次改造自动控制系统分为三层:现场测量控制层,中间监视管理层,生产管理层,通过有线数据通信实现各设备间的信息交换以及数据库和系统资源的共享,可实现远程操作,设备紧急停车、系统全自动运行、重要工艺和电气参数连续检测和记录、任何故障的随机处理、应急情况下的手动运行等功能。所有动力设备控制操作分为三种方式:手动操作、控制室软操作方式、自动控制。整个自动控制系统具有高度灵活性、可扩展性、极高的可靠性;安全可靠的数据通信能力;友好而丰富的人机界面等特点。
  应用效果及效益
  超滤装置运行至今,从现场运行统计数据和注水水质监测指标来看,该装置适应性较好,实际处理量和出水指标达到工程设计要求和行业标准。
  改造后超滤出水细菌含量有明显改善,能够起到前端生化杀菌、超滤截留、化学清洗的目的,有效保障回注水细菌含量达标。
  不合格回注水注入地层后会造成地层孔隙堵塞、降低注水效率、增加注水能耗,并导致油井产能降低、产液量下降快,会给油田造成很大的经济损失,不利于油田可持续发展。本次改造,通过中空纤维膜超滤装置处理后的回注水悬浮物含量和粒径中值的合格率均显著提高,三项主控指标能够稳定达到“5·1·1”级标准,达到了精细注水的目的,有效降低了不合格回注水对地层的不良影响,满足了高尚堡油田中、深区块地质要求,隐性效益不可估量。
  (1)本次中空纤维膜超滤装置在冀东油田高尚堡联合站的成功应用,解决了高尚堡油田中、深回注水水质要求提高的问题,为高尚堡油田的注水开发效果和精细注水工作的深入开展提供了保证,同时本次改造也是中国石油天然气股份有限公司内部超滤装置最大规模的一次应用,在油田生产和新技术引进方面都具有一定积极意义。
  (2)本次冀东油田高尚堡联合站注水水质提升改造工程,充分利用原有设备设施,并采取生化处理结合超滤装置的工艺,为石油石化企业升级改造提供了良好的案例支持。
  (3)在超滤装置广泛应用的今天,膜污染是限制其继续发展的主要因素,高尚堡联合站今后将把膜污染控制以及膜清洗方法作为研究重点,从操作条件、维护方式等多方面对超滤装置进行优化,保证超滤装置稳定运行,使其在油田含油采出水处理中发挥更大的优势。
  (此处对原文略有删减)
  作者简介:
  高城,男,1988年11月12日生,2014年毕业于中国石油大学(北京),硕士学位,冀东油田油气集输公司,助理工程师,研究方向为地面工程。