油田生产中膜技术运用

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本文作者：周 阳 单位：同方环境股份有限公司

1研究背景

油田采出水中含高达1000-2000mg/L的油，8×104～14×104mg/L的矿化度，大量的悬浮固体颗粒（主要是粘土颗粒、砂粒、粉砂等10-100μm的小粒径物质），细菌，胶体,重金属等其他物质；水温通常在40-80℃，且易受酸碱影响而改变PH值，处理难度较大，直接排放会对环境造成影响。目前在原油开采过程中，需注入大量的清水到储油层。如对采出水进行处理并用于回注则可以减少用水量，带来一定的经济效益，减少对环境的危害。

2超滤超声技术在油田废水处理中的应用

2.1膜技术的优势及超滤的基本原理与传统水处理工艺相比，由于膜技术具有高效，用药量少、操作简单、运行维护费用低且不产生副产品等优势而被广泛应用。当含有大、小分子两类溶质的溶液流过膜表面时，溶剂和小分子溶质将透过膜，作为滤出液被收集起来而大分子溶质（如有机胶体等）则作为浓缩液被膜截留下来。在我国用超滤处理油田采出水已获得了较好的效果并可满足回注水的基本要求。

2.2超声波清洗的基本原理超声波是一种频率高达2000赫兹的声波，研究中发现对液体使用足够强的声波可以使其出现空化现象。同时超声波在传播中如遇不同的介质会产生速度差，从而在不同界面上产生剪切力将界面间的附着物剥离，实现动态化清理。另外，超声波不受污染物颗粒大小的影响，从而保证了清洗的效果，同时在运行中可以对频率进行调控，安全可靠，清洗速度较快。

2.3超滤膜结合超声波等工艺的流程设计对于图中的传统工艺我们不再做说明，只对其中的超滤超声系统做简单的介绍。1）超滤膜-超声波组合系统主要是用超声波发生器产生的超声波作为清理超滤膜组件的主要措施，以此简化膜组件，减少冲洗程序。用超声波的空化效果、振动效果对污染物进行清理，同时也可起到杀菌作用，这样可以增强超滤膜的处理效率，延长其使用寿命。2）膜材料的选择在应用中需对采出水的水质进行分析，利用试验确定不同条件下何种膜材料对工艺的适应性强。目前采用纳米A1203改性聚偏氟乙烯超滤膜进行研究的较多。3）超声波装置及超声强度的设定利用不同的换能器可以组合成不同的超声波化学反应器，通常可用的有非变幅辐射式超声波化学反应器或者变幅辐射式超声化学反应器、管道式生化反应器等。在具体的应用中可以采用探头式与管道式反应器结合的方式，以此适应采出水处理的工艺需求。研究发现，超声波频率与空化阈值关系密切，频率越高则阈值越大增加也越快，15KHz时的空化阈值为0.5-2.0atm，可见超声波频率是影响气泡运动的关键。当超声波频率小于气泡谐振时气泡才能消除；当频率超过气泡谐振时气泡出现复杂振动效果，而不消除，因此选择低频率（200KHz）超声波有利于空化的效果。超声波的强度大于液体本身空化阈值时才会产生空化，强度越大则越容易产生空化，在液体中产生的清洁作用也越好。超声强度取决于超声的功率和超声覆盖面积，而这主要取决与换能器的形式与材料，因此在使用中应对其进行试验分析，作出准确选择。

3结束语

由于膜处理技术具有独特的优势，近年来被越来越广泛的应用，但是受其自身易污染及清洗难度大等缺陷影响，膜的使用范围受到了限制。为解决这一问题，在应用与研究中产生了许多的新型技术，超声清洗技术只是其中重要的一种。经过分析可以看出，复合形式的膜处理技术能更好的应用于油田的采出水处理上。精确的水质调控及多元化的膜应用及清洗方式已成为膜处理技术的发展趋势，并将为膜技术的发展及其更好的在油田采出水及其他领域的运用提供帮助。