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2.4 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。
3 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
3.1 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。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。
在科罗拉多州立大学进行的实验结果表明,纳滤膜NF270是最具有亲水性的,且NF270的膜孔径与其他膜相比是最大的,膜表面的光滑度也是最高的。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GB 1576—2008《工业锅炉水质》标准,也能够保证产水通量和水质稳定性[9]。
3.2 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Petrobars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GB5084—2005《农田灌溉水质标准》、GB/T 19923—2005《城市污水再生利用工业用水水质)标准。
3.3 纳滤以及反渗透过程的成本分析
纳滤—反渗透工艺处理采出水,可大量节约清水费用,还可以节约无效的回灌费用以及注汽锅炉的燃料费,是一种经济效益比较显著的采出水处理技术。
4 结束语
采用膜技术对采出水进行处理,可以弥补一些使用传统的处理方法对采出水进行处理存在的缺陷,并且使用膜技术处理的成本也相对较低。因此,运用膜技术处理采出水在市场上有优势及广阔前景。由于新型的超滤以及纳滤膜的研发成功和投入使用,再加上其使用周期长、耐污染度高以及价格相对较低等优点,使得微滤、超滤+纳滤、反渗透膜的集成膜技术以及生化—超滤等膜技术和生物法二者相结合对油田采出水进行处理成为一种必然的趋势,可以促进油气田的可持续发展,对水资源的循环再利用以及环境的保护都有重大意义。
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