深度过滤技术在含油污水处理中的应用

赵瑾睿

摘 要：通过利用深度过滤装置，提高了水质指标，能有效减缓注水管网及注水设备的腐蚀速率，能有效提高老油田原油再次采收效率。

关键词：深度过滤;纤维球;注水;采收率

一、现状分析及存在的主要问题

随着老油田注采结构的调整，动用地质储量逐渐向二、三类储层转移，对注水水质要求越来越高，保护地下环境、实现油田可持续发展是我们面临的重要问题。目前油田污水站的过滤装置大部分为石英砂过滤罐，石英砂滤料的颗粒直径在0.3～8mm不等，利用截留、吸附机理去除污水中的固相杂质，由于石英砂滤料由其自身物性所决定，粒径过小就不能适应工艺要求，因此通过石英砂滤料的滤后水悬浮固体含量在5～10mg/l，仅达到C3标准，不能满足注水水质的要求。

为了满足老油田注够水、注好水、平稳注水、安全注水的要求，提高油田二次、三次原油采收率，减轻对地下环境的污染，利用深度过滤装置对含油污水进行深度过滤。

二、结构、工艺流程或工作原理，设计及工艺图表

由于油田已经进入开发的中、后期，采出液中的含水量为60～80%，有的甚至高达90%。如果这些含油污水未经处理直接排放，将造成严重的环境污染，也是水资源的极大浪费。因此，对油田含油污水必须进行处理回注，可以为油田带来巨大的经济和社会效益。目前油田含油污水常规处理流程是：来水 →除油→沉降 → 过滤 → 回注。

除油、沉降的目的是去除水中大部分油和悬浮物。过滤是进一步去除水中细粒径的油和悬浮物，起到水质把关的作用。由于回注回用水对含油及悬浮物指标要求都十分严格，因此油田含油污水处理工艺中的过滤技术也就成为整个工艺的关键和难点。

过滤器是油田污水处理最后一道除油、除悬浮物的重要工序，目前油田普遍使用的过滤器有多层滤料（石英砂、无烟煤等）过滤器和核桃壳过滤器等。核桃壳过滤器除油效果相对较好，但是控制悬浮物能力较差，多层滤料过滤器比核桃壳过滤器控制悬浮物能力稍好，但除油效果不佳，尤其滤速太低（一般选用8-12m/h），同等处理量选用设备数量太多，增加一次投资费用。核桃壳、煤、石英砂等颗粒滤料存在一些共同的缺点：

1、不能满足低渗透油田回注水对悬浮物含量及颗粒直径指标的控制要求。

2、由于粒度小（0.3～0.5mm），易破碎，反冲洗时容易流失，需要经常补充漏失的滤料。

3、对于稠油污水及原油中沥青和胶质含量较高的采出水，以上滤料容易出现板结问题，常使过滤无法进行，使整个过滤工艺瘫痪。

随着地层采出水量的不断提高，注水量成倍增长，注水水质要求也更加严格，目前执行的是1995年中国石油天然气总公司颁布的行业标准《碎屑岩油藏注水水质推荐指标 SY/T—5329—94》。该标准中规定，从油层的地质条件出发，将水质指标按渗透率小于0.1、0.1～0.6、大于0.6μm2分为低（A）、中（B）、高（C）渗透三类。又将每类标准分3级要求。标准规定中渗透的B1级及低渗透的A3级要求悬浮物颗粒粒径控制≤2μm，低渗透的A2级、A1级要求悬浮物颗粒粒径控制分别为≤1.5、≤1.0μm。这种精度是传统多层滤料（石英砂、无烟煤）和核桃壳滤料所无法达到的。

为满足低渗油藏注水水质指标要求，保证处理后净化水质达到A2 级处理要求，因此，在石英砂过滤罐后，增加深度过滤，深度过滤器采用改性纤维球过滤器。

纤维球滤料是用涤纶纤维丝在球心处被紧紧地固定，纤维丝大致沿球的半径方向伸展，成直径Φ30毫米大致呈球形的绒团。改性纤维球是纤维表面经过改性处理，对油及有机杂物的吸附能力增强的新型滤料，其主要特征在于滤料呈柔性、富有弹性、滤层空隙可变。因其受滤料自身重量、水头损失及水流方向等几个方面的作用，形成工作时整个滤层呈上层疏松、下层密集，具体说来：由于滤料为可压缩的软性滤料，而在整个滤层中沿水流方向由上而下水头损失逐渐增大，加之滤料存在自身重量即下层滤料应承受上层滤料重量的压力，由于这两种原因的存在均形成整个滤层下部空隙较小，上部空隙较大的滤层分布。在过滤初期上层滤料最先吸附和截留水中悬浮颗粒，随着过滤时间的推移上层滤料吸污逐渐趋于饱和，并逐渐往下层滤料推移，由于滤层截污量逐渐增大，水头损失也随之增大，下层滤料所承受的重量也随之增大，滤料空隙进一步减小，滤层使得进一步压实，这样随着时间的延长，出水水质反而不会变差，可充分发挥滤料深层截污的能力，既能保证工作周期，又能保证悬浮物不被穿透，从而保证出水效果，这与普通砂滤及所有硬性滤料相比截然不同，具有极大的优势。

三、现场试验及结果，并附现场试验情况统计表

深度过滤装置运用后，净化水质可由原C3级提高到A2级，水质达标率提高到100%。

效益分析;

1、生产平稳运行，水质稳定达标。

2、注水水质满足低渗油藏注入水质要求，提高了注入水的质量，为我厂原油上产做出贡献，经济效益是间接的，无法进行估算。

3、由于深度过滤罐采用串联方式运行，没有增加二级增压设备，减少了建设投资。

四 结论

应用改性纤维球精细过滤技术，提高了水质指标，按照中国石化总公司行业标准要求，除油效率比核桃壳高20%以上，更优于双滤料;比核桃壳及双滤料过滤器控制悬浮物颗粒的能力高1～2个等级，出水可以满足低渗透层要求，满足了注水水质要求。

参考文献：

[1]李婧菲.不确定分析方法在水质水环境质量综合评价中的应用[D].东北农业大学，2003

[2]李軍.注水水质对储层渗流物性的影响研究[D].西南石油学院，2003