低渗特低渗油藏回注水“阻截膜+陶瓷膜”高效除油过滤技术研究

摘要

在国际油价持续低迷，石油行业进入寒冬期的大背景下，如何稳定国内各大油田的正常生产已成为石油企业的重要工作内容，而如何稳定、提高低渗特低渗油藏产能规模就是重点之一。从开发方式上来看，水驱是目前油田开发主要的方式之一，如何保证注入水的水量和质量尤为重要[1]。但由于现有在用工艺技术的局限性，目前国内低渗、特低渗油田Ⅰ级回注水的水质处理达标率不高，稳定性比较差，在一定程度上影响了油藏的开发，有必要从各水质指标入手，展开针对性研究，形成完整的处理工艺和配套技术，解决Ⅰ级回注水的稳定处理问题。
　　为有效的处理油田采出水，满足低渗、特低渗油藏回注水质要求，本文从预处理工艺及设备研发入手，创新性的提出了“先除含油、再除机杂”的两段式膜法精细处理方法，“除油”段通过对功能膜润湿性能的改进，膜材料实现了超疏油亲水，在保证水通量的情况下，除油效率大幅提高;“除杂”段通过对陶瓷膜的孔径、通量和膜面流速等参数的过滤效果影响规律的研究，确定了最佳运行参数，配套完善了反洗和清洗方案。并最终耦合集成了阻截除油+陶瓷膜精细处理的组合工艺，处理后水质满足低渗油藏Ⅰ级回注水质要求。
　　高效除油段采用阻截除油技术，阻截分离技术利用高分子纤维材料特有的亲水疏油性能，形成缔合活化水膜，利用油水互不相溶的特性，实现油水分离去除。本研究表明，在前端耦合密闭聚结除油的基础上，该技术具有深度除油的作用。试验期间来水含油量≤300mg/L、SS≤30mg/L，阻截膜出水可实现含油量≤5mg/L、SS≤10mg/L;同时，开展膜性能的整体评价和运行参数的确定工作:在跨膜压差0.1 MPa时，其产水通量可以达到0.8m3/m2·h;阻截膜采用水反冲洗，反冲洗强度为2m3/m2·h左右，反冲洗时间30～40s;运行一定周期后采用化学清洗，可恢复膜阻截分离性能。
　　精细过滤段采用陶瓷膜技术，在试验操作条件下滤后水含油量稳定在2mg/L以下，SS≤1mg/L，悬浮体粒径中值≤1μm，满足SY/T5329-2012《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法》中规定的Ⅰ级标准[2]。同时确定陶瓷膜的最佳运行参数——采出水温度52℃，在此条件下，跨膜压差为0.15MPa、膜面流速5.0～6.0m/s;确定了陶瓷膜的化学清洗方法，可有效的清除膜污染物质，通量恢复率≥98％，清洗周期20d。
　　阻截除油+陶瓷膜过滤组合工艺在胜利油田纯梁采油厂某沉降站处理低渗油田采出水，出水水质能够长期稳定达到SY/T5329-2012行标Ⅰ级水质指标，运行成本在1.50元/m3以下。

目录

声明

摘要

第一章 前言

1．1 本文的研究背景、目的和意义

1．2 本研究的主要研究内容及创新之处

1．3 文献综述

1．3．1 国内主要油田常规处理技术应用现状

1．3．2 国内主要油田精细处理技术应用现状

第二章 实验材料与方法

2．1 含油污水中油含量测定

2．2 含油污水中悬浮物含量测定

2．3 悬浮固体颗粒直径中值测定

2．4 超亲水功能纤维的改性方法

2．4．1 仪器及材料

2．4．2 纤维细度测定

2．4．3 纤维强度测定

2．4．4 纤维亲水性能测定

2．4．5 聚丙烯腈纤维改性方法

2．4．6 聚醚脂纤维改性方法

2．5 陶瓷膜实验装置与方法

2．5．1 陶瓷膜组件

2．5．2 陶瓷膜实验装置

2．5．3 实验流程

2．5．4 膜清洗操作

2．6 其他水质分析方法

第三章 油田采出水预处理技术研究

3．1 多相流装配式密闭聚结除油技术及装置研究

3．1．1 材料聚结研究

3．1．2 斜板沉降除油研究

3．1．3 装置结构及主要特点

3．2 多相流装配式密闭混凝沉降技术及装置研究

3．2．1 混合絮凝反应段

3．2．2 沉降分离段

3．2．3 装置结构及主要特点

3．3 本章小结

第四章 阻截除油材料优化改性研究

4．1 阻截除油技术原理

4．2 阻截油水分离膜优化研究

4．2．1 超亲水功能纤维的优化研究

4．2．2 HK型阻截油水分离膜制备技术研究

4．2．3 阻截油水分离设备研制

4．3 本章小结

第五章 陶瓷膜处理低渗油田采出水技术研究

5．1 技术原理

5．2 陶瓷膜的优选以及最佳操作参数的优化

5．2．1 实验水质

5．2．2 膜孔径的优选

5．2．3 跨膜压差对膜通量的影响

5．2．4 膜面流速对膜通量的影响

5．2．5 温度对膜通量的影响

5．3 陶瓷膜处理效果研究

5．3．1 油含量去除效果

5．3．2 悬浮物去除效果

5．4 陶瓷膜再生技术研究

5．4．1 反洗技术研究

5．5．2 再生技术研究

5．5 本章小结

第六章 阻截除油+陶瓷膜组合工艺试验研究

6．1 试验工艺流程

6．1．1 设计规模

6．1．2 试验地点

6．1．3 工艺流程

6．2 试验效果分析

6．3 技术经济分析

6．4 本章小结

第七章 结论与展望

7．1 主要结论

7．2 建议与展望

参考文献

致谢