用於特低滲透油田a1級回注水精細過濾的設備與方法
2023-07-01 03:46:16 1
用於特低滲透油田a1級回注水精細過濾的設備與方法
【專利摘要】本發明屬於油田地面工程【技術領域】，具體地，涉及一種用於特低滲透油田A1級回注水精細過濾的設備與方法；該設備包括提升泵、改性有機膜過濾器、陶瓷膜過濾器和循環泵；來水經過預處理設備處理後出水與提升泵、改性有機膜過濾器依次通過管線連接，改性有機膜濃縮液回流管與與預處理設備進水管連接預處理設備進水管連接，改性有機膜出水管與循環泵的吸水管連接，循環泵的出水管連接陶瓷膜過濾器的進水端，陶瓷膜過濾器的出水端連接循環泵吸水管，陶瓷膜過濾器的濃縮液回流管與預處理設備進水管連接。本發明採用分段處理針對性處理路線，改性有機膜過濾器實現高精度除油，陶瓷膜過濾器實現高精度截留懸浮固體；處理效率高，工藝流程短。
【專利說明】用於特低滲透油田Al級回注水精細過濾的設備與方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於油田地面工程【技術領域】，具體地，涉及一種用於特低滲透油田Al級回注水精細過濾的設備與方法。
【背景技術】
[0002]特低滲透油田指注入層平均空氣滲透率< 0.01 μ Hi2的油藏，該類油藏具有孔喉細小，比表面積大，孔隙度和滲透率低等特點，對地面系統的注水水質要求達到《碎屑巖油藏注水水質指標及分析方法》(SY/T5329-94)A1級標準(含油量< 5mg/L，懸浮固體含量(5mg/L,粒徑中值< I μ m) ο
[0003]針對特低滲透油田Al級回注水水質要求，目前國內精細過濾工藝一般採用「常規處理+粗過濾+保安過濾+精細過濾」工藝流程，如附圖1，常規處理工藝有重力混凝沉降工藝、壓力混凝沉降工藝氣浮工藝等，預處理工藝出水滿足過濾工藝進水水質要求，過濾段有兩級或三級過濾設備，通常第一級過濾器為核桃殼過濾器，第二級過濾器為金剛砂或者多介質過濾器；此時的出水只能達到A2級標準，即含油量< 8mg/L，懸浮固體含量< 3mg/L，粒徑中值< 2ym,SA2級水質的基礎上通過最後一級精細過濾器進一步處理，目如常用的精細過濾器有機超濾膜和無機金屬膜兩種。
[0004]有機超濾膜膜材料中以聚丙烯中空纖維濾膜應用最多，通過選擇合適的膜孔徑，能夠確保膜出水達到Al級水質標準，但目前應用的有機膜通常為親油性有機材料，財耐油汙性能較差，膜汙染後不能再生，膜使用壽命短，更換成本高，不具備大規模應用前景。
[0005]金屬膜過濾器是目前油田使用較多的無機膜過濾器，金屬膜包括不鏽鋼膜、Ag膜、Ni膜、Ti膜和合金金屬膜等，受製作工藝的限制，金屬膜膜孔徑在0.5?10 μ m之間，而且孔徑不均勻，在運行初期勉強可以達到Al級指標要求，但是隨著運行時間延長，由於前段過濾設備除油精度低，金屬膜長期受油汙染後，處理效果變差，膜汙染後需要頻繁反衝洗和酸鹼化學清洗，操作維護工作量大，長期運行可靠性難以保證。
[0006]如圖1所示，現有的用於特低滲透油田Al級回注水精細過濾的設備，包括:預處理設備、提升泵、核桃殼過濾器、金剛砂/多介質過濾器和金屬膜/有機超濾膜過濾器；油站來水進入預處理設備進行常規預處理，預處理設備出水管與提升泵的吸水管連接，提升泵的出水管與核桃殼過濾器進水管連接，核桃殼過濾器出水管與金剛砂/多介質過濾器進水管連接，金剛砂/多介質過濾器出水管與金屬膜/有機超濾膜進水管連接，金屬膜/有機超濾膜出水用於回注。
[0007]綜合Al級回注水處理技術現狀可以看出，由於常規處理後採出水中油多為乳化油，粒徑小，去除難度大，極易汙染過濾設備，影響處理水質，現有Al級回注水處理技術在過濾方式上採用死端過濾方式，雖設置多級過濾工藝，但每級過濾工藝均同時去除原油和懸浮物，過濾器功能上未能實現針對性的分段處理，而且處理效率低，造成各級的過濾器的汙染，尤其是最後一級精細過濾膜受到油汙汙染，不僅處理水質不達標，而且工藝運行穩定性差，反洗及化學清洗周期頻繁，操作維護非常複雜。
【發明內容】
[0008]為克服現有技術存在的上述缺陷，為特低滲透油田採出水達標處理提供一種方法及裝置，本發明採用「先除油、後除懸浮物」的分段式處理方法，該方法通過「高效除油」過濾設備和「精細過濾」過濾設備組合實現，高效除油設備採用改性有機膜過濾器，精細過濾設備採用無機陶瓷膜過濾器，提高了裝置的運行穩定性，確保了出水水質，拓寬了裝置的應用範圍。
[0009]為實現上述目的，本發明所採用的技術方案如下:
[0010]用於特低滲透油田Al級回注水精細過濾的設備，包括:提升泵、改性有機膜過濾器、陶瓷膜過濾器和循環泵；油站來水進入預處理設備進行常規預處理，預處理設備出水管與提升泵吸水管連接，提升泵的出水管與改性有機膜過濾器的進水管連接，改性有機膜過濾器的改性有機膜濃縮液回流管與預處理設備進水管連接，改性有機膜過濾器的改性有機膜出水管與循環泵的吸水管連接，循環泵的出水管連接陶瓷膜過濾器的進水端，陶瓷膜過濾器的出水端連接循環泵吸水管，陶瓷膜過濾器的濃縮液回流管與預處理設備進水管連接。
[0011]與目前Al級回注水精細過濾技術相比較，本發明有如下優勢:
[0012](I)、採用分段處理針對性處理路線，高效除油設備實現高精度除油，精細過濾實現高精度截留懸浮固體；處理效率高，工藝流程短；
[0013](2)、處理水質達標率高，運行穩定性高，適應範圍廣；
[0014](3)、改性有機膜和陶瓷膜均採用錯流過濾方式，耐汙性大大提高，膜清洗再生容易，膜使用壽命長，膜更換成本較現有有機膜可降低50%以上，較金屬膜可降低30%以上。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1現有Al級處理工藝流程示意圖；
[0016]圖2本發明處理工藝流程示意圖。
【具體實施方式】
[0017]如圖2所示，用於特低滲透油田Al級回注水精細過濾的設備與方法，主要包括:提升泵、改性有機膜過濾器、陶瓷膜過濾器和循環泵。
[0018]油站來水進入預處理設備進行常規預處理，預處理設備出水管與提升泵吸水管連接，提升泵的出水管與改性有機膜過濾器的進水管連接，改性有機膜過濾器的改性有機膜濃縮液回流管與預處理設備進水管連接，改性有機膜過濾器的改性有機膜出水管與循環泵的吸水管連接，循環泵的出水管連接陶瓷膜過濾器的進水端，陶瓷膜過濾器的出水端連接循環泵吸水管，陶瓷膜過濾器的濃縮液回流管與預處理設備進水管連接。
[0019]油站來水預處理設備去除部分懸浮固體和油後，出水進入緩衝罐經提升泵提升進入改性有機膜過濾器，改性有機膜膜材質選用極度親水疏油的高分子合成改性有機纖維材料，化學穩定性高、機械強度高，油滴接觸角0C>11O°，具有非常強的疏油性，不易被油汙染；改性有機纖維遇水後表面活化，嫁接強電荷基團，電性締合水分子，形成締合水層(靜電吸附鍵鍵能大於水分子氫鍵)，在過濾時為置換滲透原理，即在一定過濾壓力下水分子與締合水分子置換透過，油被阻隔，實現油水分離，實現長期穩定地高精度除油(出水含油量<lmg/L)，部分懸浮固體在壓力推動下可以穿透膜，但不會造成堵塞汙染，改性有機膜設備過濾方式為錯流過濾，未透過膜的濃縮液部分回流至預處理設備前與油站來水混合後重新處理，回流比根據來水中汙染物濃度進行調整，控制在I %?10%之間；透過膜的滲透液帶與陶瓷膜濃縮液混合後經循環泵提升進入陶瓷膜過濾器，陶瓷膜為多通道管式陶瓷膜，膜通道直徑2.0?3.5mm,膜孔徑30?10nm,由於改性有機膜過濾器出水含油量已非常低(含油量〈lmg/L)，陶瓷膜精細過濾主要過濾懸浮固體，實現高精度截留(出水懸浮固體含量<lmg/L，粒徑中值〈I μ m);陶瓷膜過濾方式為錯流過濾，可控制膜面流速在相對降低的範圍(2?4m/s之間)，膜面流速可根據濃縮液的汙染物濃度進行調整，汙染物濃度較高時可適當提高膜面流速，通過水利衝刷作用減緩膜面凝膠層的增速，在壓力驅動下汙水在陶瓷膜管內高速流動，汙水沿與陶瓷膜層垂直的方向透過陶瓷膜，大分子物質和懸浮固體被截留，透過陶瓷膜的滲透液直接用於回注，未透過陶瓷膜膜的濃縮液保持一定的回流比例回流至預處理設備前與油站來水混合後重新處理，回流比根據改性有機膜出水及濃縮液中汙染物濃度進行調整，控制在I %?10%之間。
[0020]本發明專利充分發揮了改性有機膜耐油汙性強，除油精度高，以及陶瓷膜過濾精度高，耐汙染性強的特點，過濾過程不需要添加化學藥劑，是一種綠色環保的回注水處理方法。
[0021]實施例1:本發明在勝利油田樊家汙水站進行現場應用，處理量200m3/d，油站來水含油量為486.7mg/l，懸浮固體含量為66.8mg/l,經預處理設備處理後出水含油量為37.7mg/l，懸浮固體含量為26.8mg/l，改性有機膜過濾器進口壓力0.36MPa，出口壓力0.24MPa，控制濃縮液回流比3.5%，改性有機膜出水含油量0.72mg/l，懸浮固體含量12.6mg/l，改性有機膜出水與陶瓷膜循環液混合，經循環泵提升經過陶瓷膜錯流過濾，陶瓷膜膜孔徑為50nm，陶瓷膜進口壓力0.40MPa,出口壓力0.14MPa，控制膜面流速2m/s，陶瓷膜濃縮液回流比4%，連續運行30天，經檢測出水水質，平均含油量0.22mg/L，平均懸浮固體含量0.20mg/L,平均粒徑中值0.17 μ m,達到Al級標準。
[0022]實施例2:本發明在勝利油田樊家汙水站進行現場應用，處理量200m3/d，油站來水含油量為486.7mg/l，懸浮固體含量為66.8mg/l,經預處理設備處理後出水含油量為37.7mg/l，懸浮固體含量為26.8mg/l，改性有機膜過濾器進口壓力0.36MPa，出口壓力0.24MPa，控制濃縮液回流比3.5%，改性有機膜出水含油量0.72mg/l,懸浮固體含量12.6mg/l，改性有機膜出水與陶瓷膜循環液混合，經循環泵提升經過陶瓷膜錯流過濾，陶瓷膜膜孔徑為30nm，陶瓷膜進口壓力0.4IMPa,出口壓力0.13MPa，控制膜面流速3m/s，陶瓷膜濃縮液回流比5%，連續運行30天，經檢測出水水質，平均含油量0.10mg/L，平均懸浮固體含量0.10mg/L,平均粒徑中值0.12 μ m,達到Al級標準。
[0023]實施例3:本發明在勝利油田樊家汙水站進行現場應用，處理量200m3/d，油站來水含油量為516.2mg/l,懸浮固體含量為72.3mg/l,經預處理設備處理後出水含油量為187.5mg/l，懸浮固體含量為45.4mg/l，改性有機膜進口壓力0.38Pa，出口壓力0.25Pa，控制濃縮液回流比5%，改性有機膜出水含油量0.85mg/l，懸浮固體含量19.6mg/l，改性有機膜出水與陶瓷膜循環液混合，經循環泵提升經過陶瓷膜錯流過濾，陶瓷膜膜孔徑為50nm，陶瓷膜進口壓力0.42Pa，出口壓力0.15Pa，控制膜面流速3m/s，陶瓷膜濃縮液回流比5%，連續運行30天，經檢測出水水質，平均含油量0.25mg/L,平均懸浮固體含量0.32mg/L,平均粒徑中值0.18 μ m,達到Al級標準。
[0024]實施例4:本發明在勝利油田樊家汙水站進行現場應用，處理量200m3/d，油站來水含油量為516.2mg/l,懸浮固體含量為72.3mg/l,經預處理設備處理後出水含油量為187.5mg/l，懸浮固體含量為45.4mg/l，改性有機膜進口壓力0.38Pa，出口壓力0.25Pa，控制濃縮液回流比5%，改性有機膜出水含油量0.85mg/l，懸浮固體含量19.6mg/l，改性有機膜出水與陶瓷膜循環液混合，經循環泵提升經過陶瓷膜錯流過濾，陶瓷膜膜孔徑為30nm，陶瓷膜進口壓力0.44Pa，出口壓力0.14Pa，控制膜面流速4m/s，陶瓷膜濃縮液回流比6%，連續運行30天，經檢測出水水質，平均含油量0.10mg/L,平均懸浮固體含量0.12mg/L,平均粒徑中值0.12 μ m,達到Al級標準。
【權利要求】
1.一種用於特低滲透油田Al級回注水精細過濾的設備，包括:提升泵、改性有機膜過濾器、陶瓷膜過濾器和循環泵；其特徵在於:油站來水進入預處理設備進行常規預處理，預處理設備出水管與提升泵吸水管連接，提升泵的出水管與改性有機膜過濾器的進水管連接，改性有機膜過濾器的改性有機膜濃縮液回流管與預處理設備進水管連接，改性有機膜過濾器的改性有機膜出水管與循環泵的吸水管連接，循環泵的出水管連接陶瓷膜過濾器的進水端，陶瓷膜過濾器的出水端連接循環泵吸水管，陶瓷膜過濾器的濃縮液回流管與預處理設備進水管連接。
2.根據權利要求1所述的用於特低滲透油田Al級回注水精細過濾的設備，其特徵在於:改性有機膜膜材質選用極度親水疏油的高分子合成改性有機纖維材料，油滴接觸角Θ c>110°，在壓力推動下部分懸浮固體可以穿透膜，不會造成膜的堵塞和汙染。
3.根據權利要求1-2所述的用於特低滲透油田Al級回注水精細過濾的設備，其特徵在於:改性有機膜設備過濾方式為錯流過濾，未透過膜的濃縮液部分回流至預處理設備前與來水混合後重新處理，回流比根據來水中汙染物濃度進行調整，控制在1%?10%之間。
4.根據權利要求1-3所述的用於特低滲透油田Al級回注水精細過濾的設備，其特徵在於:陶瓷膜為多通道管式陶瓷膜，膜孔徑30?lOOnm。
5.用於特低滲透油田Al級回注水精細過濾的方法，採用權利要求1所述的用於特低滲透油田Al級回注水精細過濾的設備，其特徵在於:採用「先除油，後除懸浮固體」兩級針對性處理方案，改性有機膜用於高精度除油，陶瓷膜用於高精度截留懸浮固體。
6.根據權利要求5所述的用於特低滲透油田Al級回注水精細過濾的設備與方法，其特徵在於:改性有機膜膜材質選用極度親水疏油的高分子合成改性有機纖維材料，油滴接觸角ec>i1°，在壓力推動下部分懸浮固體可以穿透膜，不會造成膜的堵塞和汙染。
7.根據權利要求5-6所述的用於特低滲透油田Al級回注水精細過濾的設備與方法，其特徵在於:改性有機膜設備過濾方式為錯流過濾，未透過膜的濃縮液部分回流至預處理設備前與來水混合後重新處理，回流比根據來水中汙染物濃度進行調整，控制在1%?10%之間。
8.根據權利要求5-7所述的用於特低滲透油田Al級回注水精細過濾的設備與方法，其特徵在於:陶瓷膜為多通道管式陶瓷膜，膜孔徑30?lOOnm。
9.根據權利要求5-8所述的用於特低滲透油田Al級回注水精細過濾的設備與方法，其特徵在於:陶瓷膜過濾方式為錯流過濾，膜面流速可根據濃縮液的汙染物濃度進行調整，控制在2?4m/s。
10.根據權利要求5-9所述的用於特低滲透油田Al級回注水精細過濾的設備與方法，其特徵在於:未透過陶瓷膜的濃縮液保持一定的回流比例回流至至預處理設備前與來水混合後重新處理，回流比改性有機膜出水汙染物濃度進行調整，控制在1%?10%之間。
【文檔編號】C02F9/02GK104402132SQ201410510196
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年9月28日 優先權日:2014年9月28日
【發明者】丁慧, 張建, 王增林, 姚明修, 咼如地, 黃文升, 馬濤 申請人:中石化石油工程設計有限公司, 山東賽瑞石油科技發展有限公司