一種油田回注水的精制方法

一種油田回注水的精制方法
【專利摘要】本發明公開了一種油田回注水的精制方法，包括對油田采出水采用蜂窩狀載體式無機炭膜組件進行至少一級膜過濾處理，其中膜過濾處理的膜組件的過濾精度為0.001-100μm，制得適用于低滲和特低滲油藏回注水。本發明方法的過濾精度高，復合炭膜載體的膜通量大，膜抗油類污染能力強，膜芯結構集成度高，制得的回注水水質穩定，精細過濾后的油田回注水滿足低滲和特低滲區塊油藏回注水的要求，達到《碎屑巖油藏注水水質推薦指標及分析方法》（SY/T?5329-94）的A級標準。
【專利說明】—種油田回注水的精制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種含油污水的處理方法，特別涉及一種油田回注水的精制方法，屬于環境工程【技術領域】。
【背景技術】
[0002]隨著國內多數油田進入二次、三次開采，低滲和特低滲區塊開發占比逐年提高，采出液含水率高達90%，注水采油對于維持油層壓力和保持原油穩產發揮著越來越大的作用。低滲和特低滲區塊油藏注水要求較高，目前國內回注水水質執行的是行業標準《碎屑巖油藏注水水質推薦指標及分析方法》(SY/T 5329-94)，其中要求最高的Al級標準是油含量(5mg/L,懸浮物含量< lmg/L,懸浮物固體粒徑中值< I μ m。
[0003]油田采出水含有石油類有機物、硫化物、有機酚、氰、細菌和懸浮固體顆粒等，也含有注水采用工藝中所投加的多種化學藥劑，如破乳劑、絮凝劑和殺菌劑等。油田采出水的含鹽量、C0D、礦化度和水溫都較高，如果直接外排將會造成嚴重的環境污染.同時也浪費了寶貴的水資源。目前，采出水經過處理后，主要用于回注，少量達標后外排。
[0004]目前.國內油田采出水處理工藝主要是采用傳統的“老三套”工藝，如圖1所示，SP“重力沉降-混凝沉降-過濾”，同時輔以阻垢、緩蝕、殺菌等化學藥劑，使得處理后產水達到回注水行業標準中C級或B級后回注地層。對于低滲或特低滲油藏要求的A級水質標準，則需要增加精細過濾處理，如圖2所示。目前，在實際應用中精細過濾主要是采用金屬膜、金屬或陶瓷燒結管和PE燒結管等。存在的主要問題是:過濾精度不高，產水中懸浮物固體粒徑中值不達標；對來水水質要求高,如要求懸浮物和油含量都小于≥10mg/L ;抗水質沖擊能力差，來水水質沖擊影響大。為了解決上述問題，一些新的技術和工藝被提出。
[0005]中國實用新型專利03219467.6公開了一種重力沉降+生化池+膜過濾+除氧組合水處理工藝和設備，其中的生化處理選用的微生物是專性聯合菌群，對水中油類污染物和CODcr有明顯的降解能力。膜分離采用有機或無機中空纖維或管狀超濾膜，過濾后產水可以達到回注水A3標準要求。但該工藝生化處理易受來水水質和水量變化沖擊影響，對水溫和環境溫度變化敏感，處理效果穩定性無法保證。所用超濾膜抗污染能力和抗氧化能力差，難以保證長周期穩定運行。由于生化處理采用開放式濾池曝氣處理方式，造成水中溶氧量升高，需要增加除氧處理單元，以解決輸送設備和管道腐蝕問題。該工藝最終處理后產水只達到A3標準，無法滿足Al標準要求。
[0006]申請號為201110101686.X的發明專利申請公開了一種油田回注水膜處理工藝，其工藝流程如圖3所示，具體為:含油污水首先進入沉降罐進行自然沉降，除去部分大的懸浮固體顆粒和污油；沉降后的水直接進入陶瓷膜超濾設備，陶瓷膜通道直徑1.5-3.5mm,過濾精度為20-500納米，在陶瓷膜設備內采用錯流模式循環過濾，透過膜的滲透液可直接用于回注，未透過膜的含有大量懸浮固體和污油的循環液進入沉降罐繼續沉降，和來水混合后進入陶瓷膜超濾設備再次進行過濾，控制膜面流速4-8m/s，濃水回到循環罐，當循環罐中濃度濃縮至300-1000倍時，進行自動排污；在線檢測設備還可根據來水水質情況自行調整膜面流速，達到節能降耗的目的。雖然該處理工藝簡單，投資成本低，但是該方法中膜過濾系統易受污染，容易受到來水水質影響，而且。采用高膜面流速錯流運行方式，處理能耗高。
[0007]中國實用新型專利201120003222.0公開了一種低滲透高鹽油田采出水處理裝置，其處理工藝為:隔油沉淀調節池+斜板分離器+粗粒化過濾器+重力聚結分離器+吸附過濾器+多級精密過濾器，其中，吸附過濾器采用了活性炭濾芯，精密過濾器使用了鈦合金燒結濾芯，處理產水可以達到Al級。該工藝處理流程長，活性炭濾芯吸附飽和快、易污堵，膜過濾孔徑大且分布寬，燒結濾芯的過濾精度低，產水中懸浮固體顆粒粒徑中值難以達標，處理產水難以達到低滲油藏回注水的水質要求。
[0008]申請號為201110081609.2的發明專利申請公開了一種油田采出水處理工藝，至少包括調節水罐、氣浮裝置、管道混合器、氮氣動力反應器、沉淀池和超聲波過濾器，并采用“氣浮除油除懸浮物”、“氮氣制備”和“超聲波過濾”相結合的方式處理油田采出水，其氣浮處理包括一級氣浮和二級氮氣氣浮，在一級氣浮前通過加入藥劑，增強氣浮對油類和懸浮物的去除效果，一次除油可達96%。二級氣浮使用氮氣進一步去除油類和懸浮物，同時抑制水中好氧菌如鐵細菌和腐生菌，降低水體內氧含量，解決設備和管線的腐蝕問題。該發明方法處理后的油田回注水能達到B級標準，存在的主要問題是處理精度不高，對水中懸浮固體粒徑無法控制，無法滿足低滲或超低滲區塊注水水質要求。

【發明內容】
[0009]本發明的目的是針對現有油田回注水特別是低滲油藏回注水的處理方法中存在的上述技術問題，提供一種采用蜂窩狀載體式無機炭膜組件對油田采出水進行精細過濾處理，制備滿足油田回注水水質標準的油田回注水方法，本發明方法的過濾精度高，對來水水質要求低,抗來水水質沖擊能力強，回注水水質穩定,精細過濾后的油田回注水滿足低滲和特低滲區塊油藏回注水的要求，達到《碎屑巖油藏注水水質推薦指標及分析方法》(SY/T5329-94)的A級標準。
[0010]為實現本發明的目的，本發明一方面提供一種油田回注水的精制方法，包括采用載體式膜組件對油田采出水進行至少一級膜過濾處理。
[0011]其中，膜過濾處理過程中膜面流速為O飛m/s ;膜過濾的過濾精度為0.001-100 μ m，優選為0.01~20 μ m,進一步優選為0.01-10 μ m,更進一步優選為0.01-3 μ m ;膜過濾過程中的跨膜壓差為0.01-0.5MPa。
[0012]特別是，所述膜過濾處理采用錯流方式進行；所述載體式膜組件為管式膜組件。
[0013]特別是，所述膜過濾處理為采用多通道管式膜組件對油田采出水進行二級膜過濾。
[0014]其中，第一級膜過濾的過濾精度為0.0f 3 μ m，優選為0.f I μ m ;控制第一級膜過濾過程中的膜面流速為0.1飛m/s，優選為0.5^3m/s ;控制跨膜壓差為0.05、.5MPa，優選為0.1-0.3MPa，進一步優選為 0.15~0.20MPa。
[0015]特別是，在第一級所述膜過濾處理過程中控制濃水排放量使得第一級過濾產水收率為90~99%，優選96~98%。
[0016]其中，第二級膜過濾的過濾精度為0.01-0.1 μ m，優選為0.01-0.05 μ m ;控制第二級膜過濾過程中的膜面流速為(T0.2m/s，優選為(T0.014m/s，進一步優選為；控制跨膜壓差為 0.θ1-θ.1MPa，優選為 0.05~0.095MPa，進一步優選為 0.07~0.095MPa。
[0017]特別是，在第二級所述膜過濾處理過程中控制濃水排放量使得第一級過濾產水收率為90~99%，優選96~98%。
[0018]本發明的第二級膜過濾處理的進水為第一級膜過濾處理的產水，并利用第一級過濾產水的背壓作為第二級膜過濾工作壓力，無需另外增加進水泵。
[0019]經過二級過濾后產水達到Al標準,即油含量< lmg/L,懸浮物含量< lmg/L,懸浮物固體粒徑中值< 1。
[0020]特別是，還包括對油田采出水進行預處理后再進行所述的膜過濾處理。
[0021]其中，預處理后的油田采出水的水質為含油量≤50mg/L，懸浮物含量≤50mg/L,即進行膜過濾處理的水流水質含油量≤50mg/L，懸浮物含量≤50mg/L。
[0022]特別是，預處理后的油田采出水(即進行膜過濾處理的水)中含油量為10_50mg/L，懸浮物含量為10-50mg/L。
[0023]特別是，所述預處理包括將油田采出水依次進行重力沉降處理、混凝沉降處理和核桃殼過濾處理或依次進行重力沉降處理、氣浮處理、濾料過濾處理或生化處理或其他任何水處理方法。
[0024]其中，所述載體式膜組件為管式膜組件；優選為多通道管式膜組件。
[0025]其中，所述的膜組件包括:
[0026]膜芯；
[0027]外殼，中空的圓柱體或直棱柱體，套設在膜芯的外圍；
[0028]密封裝置，位于在膜芯與外殼之間、設置在膜芯的兩個密封區內；
[0029]上、下端蓋，分別設置于外殼上、下部，其中，下端蓋與進水管連接，上端蓋與濃水出水管連接；
[0030]產水導出口，設置在外殼外側、位于兩個密封裝置之間，用于將經過過濾后從產水通道進入導流槽后的產水導出膜組件。
[0031]特別是，所述膜芯包括:
[0032]主體，膜過濾支撐體；
[0033]過濾通道，所述過濾通道成排分布于主體上，并且沿著主體的縱向貫通所述主體，每排過濾通道相互平行；
[0034]產水通道，成排分布于主體上，沿著主體的縱向延伸，相鄰兩排產水通道之間間隔
1-10排過濾通道，并且產水通道位于主體的兩個端面的開口封閉，產水通道與所述過濾通道相互平行；
[0035]導流槽，開設在主體側壁上的貫通主體的通孔，在沿主體的縱向方向上與同一排產水通道間隔排列，收集產水通道內的產水。
[0036]其中，所述主體的垂直于主體縱向方向的截面呈圓形、橢圓形、長方形或正多邊形或多邊形。
[0037]特別是，所述主體由圓，橢圓，長方形或正多邊形拉伸形成的幾何體，優選為圓形、正方形或正六邊形。
[0038]尤其是，所述正多邊形為正方形、正五邊形、正六邊形或正八邊形。
[0039]特別是，截面呈圓形的膜芯主體的直徑為1-lOOcm，優選為5-20cm ;長度為5-200cm，優選為 20-120cm。
[0040]其中，所述膜芯主體呈圓柱體狀、正棱柱體。
[0041]特別是，所 述的正棱柱體為正四棱柱、正六棱柱或正八棱柱。
[0042]尤其是，所述膜芯主體為圓柱體；主體的直徑為1-lOOcm，優選為5-20cm ;長度為5-200cm，優選為 20-120cm。
[0043]其中，所述膜芯是管式膜或管式膜芯。
[0044]特別是，所述膜芯為多通道管式膜或多通道管式膜芯。
[0045]尤其是，所述膜芯為載體式膜芯或載體式無機炭膜膜芯。
[0046]膜芯主體由多孔高分子材料，多孔陶瓷材料或燒結金屬材料組成，優選由氧化鋁、氧化錯、氧化鈦、碳化娃、不銹鋼或鈦合金組成。
[0047]其中，均勻分布在載體式無機炭膜膜芯主體上的過濾通道和產水通道數為廣20個/cm2 ;優選為2~10個/cm2,進一步優選為6-10個/cm2。
[0048]其中，所述過濾通道、產水通道的垂直于主體的縱向的截面呈圓形、橢圓形、長方形、正多邊形或者其它多邊形。
[0049]特別是，所述正多邊形為正方形、正五邊形、正六邊形或正八邊形。
[0050]特別是，所述過濾通道、產水通道的垂直于主體的縱向的截面優選為圓形、正方形和正六邊形。
[0051]所述過濾通道的垂直于主體的縱向的截面的形狀與產水通道垂直于主體縱向的截面的形狀相同，但是為了便于兩種通道的分辨，所述過濾通道的截面形狀與產水通道的截面形狀也可以不同。
[0052]其中，所述垂直于主體縱向截面為圓形的過濾通道、產水通道的直徑為0.1~10毫米，優選是廣5毫米，進一步優選為2~4mm ;所述截面為正方形的過濾通道、產水通道的邊長為0.1"?0毫米,優選是5毫米,進一步優選為1.5~3mm。
[0053]特別是，所述截面為正多邊形的過濾通道、產水通道的截面的外接圓直徑為0.1~IOmm,優選是I~5mm,進一步優選為2_5mm。
[0054]尤其是，所述截面為正五邊形的過濾通道、產水通道，其截面的外接圓的直徑為0.f 10mm，優選是f5mm;所述截面為正六邊形的過濾通道、產水通道，其截面的外接圓的直徑為0.f 10mm，優選是f5mm ;所述截面為正八邊形的過濾通道、產水通道，其截面的外接圓的直徑為0.1~IOmm,優選是I~5mm。
[0055]本發明的膜芯和其上的過濾通道、產水通道一般是通過擠出成型方式成型，也可以通過注塑或鑄造等其它已知方法成型。優選擠出成型方法制作多通道膜芯。本發明膜芯上的通道可以是開口形狀和尺寸相同，也可以不同，如作為產水收集的通道選擇與作為過濾的通道開口形狀不同，且產水通道的尺寸也大于過濾通道，這樣有利于對兩種通道的分辨，也增加了產水通道體積，降低了產水的流動阻力。
[0056]其中，相鄰兩排產水通道之間間隔2-6排過濾通道，進一步優選間隔2-4排過濾通道。
[0057]特別是，所述產水通道位于膜芯主體兩端的開口封閉。
[0058]使用膠黏劑、密封塞或其它已知方式對所述產水通道進行密封。優選密封方式是使用與膜芯主體相同的材料封堵后高溫處理達到密封效果。過濾通道位于主體的兩個端面的開口開放，便于水流流入膜芯主體，進行膜過濾，過濾后的產水流入產水通道，產水通道位于膜芯主體的兩端的開口封閉，防止產水與來水混合。
[0059]其中，在所述過濾通道內壁還組裝有過濾層。
[0060]特別是，過濾層的過濾孔徑為0.001-100 μ m，優選為0.0f 20 μ m，進一步優選為0.01-10 μ m,更進一步優選為0.01-3 μ m,即形成的過濾層的過濾精度為0.001-100 μ m,優選為0.01~20 μ m,進一步優選為0.01-10 μ m,更進一步優選為0.01-3 μ m。
[0061]通過燒結、粘結、涂覆、噴涂、熱處理、結晶處理、化學反應中的一種或多種方式將過濾層材料組裝在所述過濾通道的內側，形成所述過濾層。過濾層材料選擇微濾膜、超濾膜、納濾膜、反滲透膜、氣體分離膜、氣化滲透膜或離子交換膜中的一種。
[0062]其中，所述過濾層材料選為無機材料或有機材料。
[0063]特別是，所述無機材料為氧化鋁、氧化鋯、氧化鈦、碳化硅、不銹鋼或鈦合金。
[0064]特別是，所述有機材料為聚砜(PS)、聚丙烯腈(PAN)、聚醚砜(PES)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚氯乙烯(PVC)、醋酸纖維素(CA)、聚碳酸酯(PC)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE )或離子交換樹脂。
[0065]本發明的多通道管式膜芯，是由孔隙率高且孔徑大的多孔材料組成，產水在膜芯中傳遞阻力小。本發明中的膜芯可以作為微濾、超濾、納濾、反滲透、氣體分離膜、滲透氣化膜和離子交換膜的支撐體或載體，其方法是在膜芯用于分離的過濾通道內組裝一層過濾分離層，組裝方式可以采用燒結、粘結、涂覆、噴涂、熱處理、結晶處理、化學反應或幾種方式的組合方式。組裝過濾層時，膜芯上的產水通道內不組裝過濾層。
[0066]其中，導流槽是開設在主體外側的側壁上貫穿主體的通孔，其將位于同一排位置上的產水通道部分連通。導流槽沿著主體縱向方向與位于同一排的產水通道間隔排列。
[0067]特別是，所述導流槽沿垂直于主體縱向的截面呈梯形或矩形。
[0068]其中，所述導流槽沿主體縱向方向的長度L為0.5-lOOcm，優選為l-20cm ;導流槽的高度h與產水通道的高度之比為10-150:100，優選為50-100:100，即導流槽垂直于主體縱向方向的寬度(導流槽的高度h)與截面為圓形的產水通道的直徑或截面為正方形的產水通道的邊長之比為10-150:100，優選為50-100:100，優選為50-100:100。
[0069]特別是，對應于同一排產水通道、沿主體縱向方向分布的導流槽個數為1-10個，優選為2-4個。
[0070]在膜芯的外側，通過鋸、鉆、磨、刨或其它已知方式沿著平行于膜芯的縱向方向，在對應的同一排產水通道的位置上間隔一定距離開設導流槽，導流槽垂直于主體縱向的截面呈梯形或矩形，沿著垂直于主體縱向方向貫通主體，當主體為圓柱體時，即導流槽沿著圓柱體的弦向貫通主體即垂直于主體徑向方向貫通主體，導流槽將同一排產水通道對應的通道部分連通，即在同一排產水通道的位置上產水通道與導流槽間隔排列，產水通道中的產水通過導流槽流出膜芯。
[0071]導流槽是在主體外側的側壁從垂直于產水通道的通道方向貫通主體，并且沿著同一排產水通道方向延伸的通孔，通孔沿主體縱向方向的橫截面為長方形或正方形，其中垂直于主體縱向的寬度(即導流槽的高度h)為垂直于主體縱向方向的截面為圓形的產水通道直徑的50%~?50%或垂直于主體縱向方向的截面為正方形的產水通道邊長的50-150% ;導流槽沿主體縱向方向的長度L為0.5-lOOcm。導流槽將對應的同一排產水通道一部分貫通，即對應的產水通道排中的每個產水通道在空間上都與相應的導流槽連通，產水通道中的產水可以通過此導流槽流出主體區。
[0072]其中，膜芯主體的兩端的外側側壁上分別設有密封區。
[0073]特別是，所述密封區的寬度為2_20cm，優選為5_10cm。即在距離膜芯端面2_20cm、膜芯主體的外側側壁上開設導流槽，導流槽不是從主體的端面開始開槽，密封區內不設置導流槽，導流槽到主體的端面的距離為2-20cm，優選為5-lOcm。
[0074]在同一排產水通道的位置上，主體的兩個端面到距離各自最接近的導流槽的距離為2-20cm，在距離主體的兩個端面≥2-20cm處開設導流槽，即在膜芯主體的兩端的外側側壁上沿著膜芯的縱向方向長度為2-20cm的范圍內分別設置密封區。
[0075]膜芯主體的兩個端面與各自最近的導流槽之間的區域即為密封區，即密封區沿著主體縱向的寬度為2-20cm，優選為5-lOcm，也就是說主體的兩個端面到與其最接近的導流槽之間的距離為2-20cm，優選為5-lOcm。
[0076]其中，所述的外殼選用金屬或非金屬材質的材料制成；所述密封裝置選擇有機橡膠密封圈。
[0077]特別是，密封圈套設在膜芯主體兩端的密封區外側，外殼的內壁、膜芯主體的外側和膜芯兩端的密封裝置之間的空間形成產水區。
[0078]特別是，所述產水導出口開設在外殼靠近濃水出水管一端。
[0079]從進水管流入的水流通過過濾通道進入膜芯，進行過濾之后滲透至產水通道，同一排產水通道的水流匯流至相應的導流槽內，導流槽內的水流流入產水區，再經過位于外殼外側的產水導出口流出膜組件。
[0080]特別是，所述上、下端蓋與外殼通過法蘭連接。
[0081]其中，上、下端蓋通過法蘭與外殼固定連接并密封。
[0082]特別是，下端蓋、膜芯主體的一個端面和密封圈形成進水區；上端蓋、膜芯主體的另一個端面和密封圈形成濃水區。
[0083]特別是，在外殼的中部開設有反沖洗水的進口，用于膜組件清洗時輸入反沖洗水流。
[0084]本發明的油田回注水精制方法具有如下優點:
[0085]1、本發明方法中采用的載體式炭膜膜芯結構集成度高，過濾孔徑分布窄，過濾精度高，有效地控制過濾后產水的懸浮物含量和懸浮物粒徑中值，而且膜通量大，抗油類污染能力強，。
[0086]2、本發明方法對待精制的油田采出水的水質要求低,來水水質對產水的收率和水質的影響小，本發明的載體式炭膜膜芯可以接受的來水水質中懸浮物和油含量大于IOmg/L，甚至來水中的懸浮物和油含量均可高達50mg/L，而且采用本發明方法處理后的產水水質可以達到含油量< 5mg/L，懸浮物含量< lmg/L，懸浮物固體粒徑中值< I μ m，產水水質穩定，達標率高，滿足低滲和特低滲區塊油藏回注水的要求，達到《碎屑巖油藏注水水質推薦指標及分析方法》(SY/T5329-94)的A級標準，而現有技術中進行膜過濾處理方法對來水水質要求嚴苛,要求來水的懸浮物和油含量都小于10mg/L。
[0087]3、本發明方法抗來水水質沖擊能力強，現有的金屬膜或陶瓷膜抗油類污染物的能力差，本發明的載體式無機炭膜組件的膜通量是普通陶瓷膜通量的2倍以上，甚至可高達陶瓷膜通量的5倍。所述表層膜過濾層與水的接觸角低，僅為0.3°，親水性好，抗油類污染能力強，同時采用錯流過濾方式進行過濾處理，有效地避免油類污染和來水沖擊對膜本身造成的影響，顯著降低了來水沖擊對產水水質的影響。
[0088]4、本發明方法的膜過濾過程中跨膜壓差小，產水傳遞阻力小，每個過濾通道形成的產水的流動阻力差別小，各個過濾通道的產水流量分別均勻，膜組件的產水流量穩定，膜過濾效率高。
[0089]5、本發明方法中載體式膜組件的膜芯中的膜填充密度高，單位面積上的過濾通道、產水通道數量多，提高了單位體積內的膜面積，提高單位體積膜組件的產水量，降低了產水的能耗和生產成本。
[0090]6、本發明方法中載體式膜組件的膜芯上單位面積上的過濾通道、產水通道數量多，膜芯體積小，制作簡單、容易，在組裝成膜組件時，結構簡單，密封面少，密封效果好，利于提高膜過濾效率而且不同過濾通道的過濾產水阻力差別小，跨膜壓差小，提高了膜組件的工作效率，降低了油田回注水的生產成本和能耗。
[0091]7、本發明方法精制處理油田回注水的收率高，達到97%以上，外排的濃水量少，節省了水資源，減少了環境污染。
[0092]8、本發明方法采用低膜面流速的錯流過濾方式，降低了水處理的能耗，并且本發明方法的適用范圍廣，可用于對傳統油田采出水舊工藝處理改造，也可用于其他傳統水處理工藝的改造。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0093]圖1傳統油田采出水的“老三套”處理流程圖；
[0094]圖2低滲油藏回注水處理流程圖；
[0095]圖3陶瓷膜過濾處理工藝流程圖；
[0096]圖4是本發明油田采出水精細過濾處理流程圖；
[0097]圖5是本發明實施例1載體式膜芯的立體示意圖；
[0098]圖6是本發明實施例1載體式膜芯的正面示意圖；
[0099]圖7是本發明實施例1載體式膜芯側面示意圖；
[0100]圖8是圖6中局部剖視示意圖；
[0101]圖9是圖8中B部的放大示意圖；
[0102]圖10是本發明實施例1載體式膜組件示意圖；
[0103]圖11是本發明實施例4載體式膜芯的立體示意圖；
[0104]圖12是本發明實施例4載體式膜芯側面示意圖。；
[0105]附圖標記說明:1、膜芯；11、主體；12、過濾通道；13、產水通道；14、導流槽；15、過濾層；16、端面；17、密封區；2、外殼；21、膠粘劑；22、反沖洗水進口 ；3、上端蓋；4、下端蓋；
5、進水管；51、 進水區；6、濃水出水管；61、濃水區；7、產水導出口 ；8、密封圈；9、產水區；10法蘭。
【具體實施方式】
[0106]下面結合具體實施例來進一步描述本發明，本發明的優點和特點將會隨著描述而更為清楚。但這些實施例僅是范例性的，并不對本發明的范圍構成任何限制。本領域技術人員應該理解的是，在不偏離本發明的精神和范圍下可以對本發明技術方案的細節和形式進行修改或替換，但這些修改和替換均落入本發明的保護范圍內。
[0107]如圖5-10所示，本發明的多通道管式膜組件由管式膜芯1、外殼2、上、下端蓋3、4、進水管5、濃水出水管6、產水導出口 7和密封圈8組成，中空的圓柱狀或正棱柱狀的外殼2套設在膜芯I的外圍；密封圈8安裝在膜芯I與外殼2之間；上、下端蓋3、4封閉在膜芯I和外殼2的兩端；下端蓋4與進水管5連接，將待過濾的來水水流引入膜芯進行膜分離，上端蓋3與濃水出水管6連接，過濾后的濃水經過上端蓋3，從濃水出水管6流出膜組件；開設在外殼2的靠近濃水出水管6 —端外側的產水導出口 7與水管連接，將經過過濾的產水導出膜組件。
[0108]膜芯I由膜過濾支撐主體11、和成排均勻分布于主體11上的過濾通道12、產水通道13和將收集產水通道13部分連通的導流槽14、組裝在過濾通道12內壁的過濾層15組成。過濾通道12、產水通道13成排均勻分布于主體中，每排過濾通道12、產水通道13相互平行，并且過濾通道12沿著主體11的縱向貫通所述主體；在過濾通道12的內壁通過燒結、粘結、涂覆、噴涂、熱處理、結晶處理、化學反應或幾種方式的組合方式，組裝膜過濾層15，對進入過濾通道12的水流進行膜過濾處理，生成過濾產水和濃水；導流槽14是設置在主體的外側壁上的通孔并與主體I的端面相垂直，沿著主體的縱向方向間隔排列，將同一排相應位置的產水通道13連通，同一排上的產水通道13與導流槽14間隔排列，同一排位置上的產水通道在空間上與相應位置上的導流槽相聯通，產水通道13內的產水匯流至導流槽。
[0109]膜芯主體11由多孔材料組成，主體11的垂直于主體縱向的截面呈圓形、橢圓形、長方形、正方形、正多邊形或多邊形，多孔材料選擇多孔高分子材料，多孔陶瓷材料或燒結金屬材料，例如選擇氧化鋁、氧化鋯、氧化鈦、碳化硅、不銹鋼或鈦合金材料。
[0110]截面呈圓形的載體式膜芯的主體11的直徑為1-lOOcm，優選為5-20cm;長度為5-200cm，優選為 20-120cm。
[0111]本發明實施例以膜芯主體為圓柱體狀進行說明，其長度為90cm，直徑為14cm。
[0112]其他截面形狀為橢圓形、長方形、正方形、正多邊形或多邊形的柱體均適用于本發明，例如橢圓柱體、長方體、正方體、正五邊體、正六邊體等。
[0113]過濾通道12沿著主體11的縱向貫通所述主體，每排過濾通道相互平行且位于主體11的兩個端面的開口呈開放狀態，無封閉，進入過濾通道12內的水流，經過過濾層15的過濾，分離成過濾產水和濃水。
[0114]過濾通道12、產水通道13的垂直于主體11縱向的截面呈圓形、橢圓形、正方形、長方形，正多邊形或者其它多邊形，本發明實施例以圓形或正方形為例進行說明。
[0115]截面為圓形的過濾通道12、產水通道13的直徑為0.1-10毫米，優選是f 5毫米；所述截面為正方形的過濾通道12、產水通道13的邊長為0.1-10毫米，優選是f 5毫米。
[0116]組裝在過濾通道12內壁的膜過濾層15的過濾材料與載體式無機炭膜膜芯所使用的材料相同，也可以不同。過濾層使用的材料包括氧化鋁、氧化鋯、氧化鈦、碳化硅等無機材料；或者是不銹鋼和鈦合金等金屬材料；或者是聚砜(PS)、聚丙烯腈(PAN)、聚醚砜(PES)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚氯乙烯(PVC)、醋酸纖維素(CA)、聚碳酸酯(PC)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)等有機高分子材料；或者是離子交換樹脂等功能材料。
[0117]過濾層15的過濾孔徑為為Ο.ΟΟΙ-ΙΟΟμπι，優選為0.0f 20 μ m，進一步優選為0.01-10 μ m,更進一步優選為0.01-3 μ m,即過濾層15的過濾精度為0.001-100 μ m,優選為0.01~20 μ m,進一步優選為0.01-10 μ m,更進一步優選為0.01-3 μ m。
[0118]采用本發明由孔隙率高且孔徑大的多孔材料組成的載體式炭膜膜芯過濾時，產水在膜載體中傳遞阻力小，而且本發明的膜芯I的過濾精度達到0.001-100μπι，可以作為微濾、超濾、納濾、反滲透、氣體分離、氣化滲透和離子交換的膜處理工藝。
[0119]產水通道13沿著主體的縱向延伸，相鄰兩排產水通道之間間隔1-10排過濾通道，優選間隔2-6排過濾通道；產水通道13位于主體11的兩個端面的開口用膠黏劑21等密封材料封閉，而過濾通道12位于主體11的兩個端面上的開口呈開放狀態，待過濾的水流只能從過濾通道12進入膜芯的主體11內部。
[0120]本發明實施例中相鄰兩排產水通道之間間隔3排過濾通道3。
[0121]本發明的膜芯主體11和其上的過濾通道12、產水通道13 —般是通過擠出成型方式成型，也可以通過注塑或鑄造等其它已知方法成型。優選擠出成型方法制作蜂窩狀載體式膜芯。本發明中過濾通道12、產水通道13的垂直于主體11縱向是截面的形狀、大小尺寸可以相同，也可以不同，但為了便于兩種通道的分辨，通常過濾通道的開口形狀與產水通道開口形狀不相同，并且產水通道13的開口尺寸大于過濾通道12的開口尺寸，有利于對兩種通道的分辨，也增加了產水通道空間，降低了產水的流動阻力，提高了過濾效率。
[0122]如圖5、6、8、9所示，在膜芯主體11的外側側壁，距離膜芯主體11的兩個端面
2-20cm，優選為5-lOcm處，通過鋸、鉆、磨、刨或其它已知方式沿著平行于主體的縱向方向，在對應的同一排產水通道13的位置上從主體11的外側開設通孔，貫通主體，形成導流槽14，導流槽14垂直于主體11縱向的截`面呈梯形或矩形，導流槽14從主體的一側貫通至另一側，將同一排的相應部分的產水通道連通，即在同一排的產水通道的相應位置通過鋸、鉆、磨、刨或其它已知方式從主體11的外側將相應位置上的部分產水通道連通，并貫通主體11，形成通孔。導流槽14與膜芯主體11的端面相互垂直，產水通道中的產水通過導流槽流出膜芯。
[0123]導流槽14到膜芯主體11的兩個端面16的外側區域為膜芯的密封區6，即在膜芯主體11的兩端分別設有沿主體縱向方向長度為2-20cm的密封區，也就是說在距離膜芯主體11的兩個端面2-20cm的范圍內不開設導流槽，而是在分別距離膜芯主體11的兩個端面的距離大于2-20cm的距離處沿著主體的縱向開設導流槽14，導流槽到主體的端面16的距離為2_20cm,優選為5-lOcm。
[0124]膜芯主體的兩個端面與距離各自最近的導流槽之間的區域為密封區，即密封區沿著主體縱向的寬度為2-20cm，優選為5-lOcm，也就是說主體的兩個端面到與其最接近的導流槽之間的長度為2-20cm，優選為5-15cm。
[0125]位于同一排的導流槽14和產水通道13間隔排列，導流槽14沿著主體11縱向的長度L為0.5-lOOcm，優選為l-20cm ;導流槽的高度h與產水通道的高度之比為10-150:100，優選為50-100:100，即導流槽14垂直于主體縱向方向的高度h與產水通道沿著垂直于主體縱向方向的高度之比為10-150:100，優選為50-100:100 ;并且處于同一排位置上的所述導流槽的個數為1-10個，優選為2-4個。[0126]如圖10所示，本發明的膜組件中密封圈8安裝在膜芯主體11兩端外側的密封區17內，密封區域的主體11的側面表面光滑、無缺陷，通過密封圈等已知密封方式，可以保證S封效果。
[0127]密封圈8安裝套設在膜芯主體11密封區17的外側。外殼2的內側、膜芯主體11的外側和膜芯兩端的密封圈8之間的空間形成產水區9。
[0128]下端蓋4的一端與進水管5連接，另一端與膜芯I和外殼2通過法蘭10固定連接并密封，下端蓋4、膜芯主體11的端面16和密封圈8形成進水區51 ;上端蓋3的一端與濃水出水管6連接，另一端與膜芯I和外殼2通過法蘭10固定連接并密封，上端蓋3、膜芯主體11的另一端面16和密封圈8形成濃水區61。
[0129]從進水管5流入的水流通過過濾通道12進入膜芯，進行過濾之后滲透至產水通道13，產水通道的水流匯流至與產水通道在同一排的相應位置的導流槽14內，導流槽內的水流流入產水區9后，再經過位于外殼2靠近濃水出水管6 —端的外側的產水導出口 7流出膜組件。
[0130]為了方便膜組件的清洗，在外殼2的中部開設有反沖洗水進口 22，用于向膜組件中輸入清洗用水，對膜組件進行反沖洗，利于膜組件的反復使用，延長膜組件的使用壽命。
[0131]本發明膜組件的工作過程:待過濾水流從位于膜組件下部的進水管5經下端蓋4后流入進水區51后，由于產水通道13位于主體11的兩個端面的開口封閉，水流從膜芯的過濾通道12的開口進入膜芯，在壓力作用下水流在膜芯中從下向上流動過程中透過過濾通道12內的過濾層15的過濾、滲透至產水通道13，并沿產水通道13流入導流槽14，導流槽14內的水流進入產水區9，最后通過產水導出口 7流出膜組件，未透過過濾膜層15的水流被濃縮后，流入濃水區61，經過濃水出水口 6流出膜組件，達到凈化水質的效果。
[0132]本發明實施例以油田采出水經過預處理后，采用載體式無機炭膜組件進行精細膜過濾處理，其中實施例1-3預處理后的水流依次進行兩級膜過濾處理，其中經過一級過濾處理后產水利用其自身壓力(壓頭)直接進入第二級過濾，無需另設第二級進水提升泵；實施例4預處理后的水流進行一級膜過濾處理。
[0133]本發明中采用兩級膜過濾處理時，經過預處理的油田采出水由泵泵入第一級膜過濾組件，在第一級膜過濾組件中采用高膜面流速的錯流過濾方式進行過濾凈化處理，調整循環流量，由此調節第一級過濾時的膜面流速為0.1飛m/s，跨膜壓差為0.05、.5MPa。經過第一級過濾后濃水排入污水系統，調節濃水排放量，以滿足設定的產水回收率；第一級過濾的產水利用其自身壓頭(壓力)直接進入第二級膜過濾組件，第二級過濾采用低膜面流速或死端過濾模式進行凈化處理，控制第二級過濾時的膜面流速為(T0.2m/s，跨膜壓差為0.01~0.1MPa，第二級膜過濾后的濃水返回至第一級膜組件，第二級過濾的產水進入產水回用系統。
[0134]經過一級過濾處理后產水利用其自身壓力(壓頭)直接進入第二級過濾，無需另設第二級進水提升泵。
[0135]實施例1
[0136]1、油田采出水的預處理
[0137]將油田采出水依次經過重力沉降處理、混凝沉降處理和核桃殼過濾處理，即采用傳統的“老三套”處理工藝對油田采出水進行除油、除雜等預處理，制得預處理水流，預處理后的水流的水質即第一級膜過濾處理的進水水質如表1所示。
[0138]2、膜過濾處理
[0139]本實施例中載體式炭膜膜芯的主體11上共開設有1480個截面為正方形的過濾通道12和產水通道13，過濾通道12、產水通道13的邊長均為2_，如圖5、6、7所示。本發明實施例的膜芯主體I為圓柱體，其直徑14cm、長度90cm，相鄰兩排產水通道13之間間隔3排過濾通道12，在圓柱狀膜芯主體I的外側對應于產水通道13的相應位置處，在離膜芯主體I的兩個端面16的距離為15cm的范圍外通過鋸、鉆、磨、刨或其它已知方式沿著主體11的縱向方向開設的2個導流槽14，將同一排產水通道13分割成3段，同一排位置上每個導流槽14的長度為20cm，導流槽之間的間距為20cm，導流槽的高度為3mm，即每個導流槽沿著圓柱體主體的縱向方向的長度為20cm ;沿著主體縱向方向相鄰兩個導流槽之間的間距為20cm ;沿著圓柱狀主體11的徑向方向的高度為3_，導流槽的高度與產水通道的直徑之比為 100:100。
[0140]本發明實施例中第一級膜過濾處理過程中膜芯的主體11上過濾通道12內的過濾層15的過濾精度為I μ m，第二級膜過濾處理過程中膜芯的主體11上過濾通道12內的過濾層15的過濾精度為0.04 μ m。將膜芯I裝入中空的圓柱狀金屬外殼2中，密封圈8安裝在膜芯兩端的密封區17區域內，將膜芯與外殼密封，膜芯的一個端面16通過法蘭10與上端蓋3連接，上端蓋3的另一端與進水管5連接；膜芯的另一個端面16通過法蘭10與下端蓋4連接，下端蓋4的另一端與濃水出水管6連接；將膜組件的進水管5與預處理后的水流連接，將第一級膜過濾組件的產水導出口 7與第二級膜過濾組件的進水管向連接。
[0141]預處理水流通過進水管5流入第一級膜過濾組件，以錯流方式進行第一級膜過濾處理，其中，控制第一級膜過濾處理的進水壓力為0.4MPa，調節從濃水出水管6流出的濃水循環流量，控制第一級膜過濾處理過程中膜面流速為2.lm/s，濃水壓力為0.3MPa ;同時調節第一級膜過濾處理的濃水排放量，使得第一級膜過濾處理的水收率為97%，第一級膜過濾處理的產水的壓力為0.17MPa，跨膜壓差為0.18MPa。
[0142]第一級膜過濾后的產水從產水導出口 7流出后進入第二級膜組件，以錯流方式進行第二級膜過濾處理，其中，控制第二級膜過濾處理的進水壓力為0.17MPa，調節第二級膜過濾的濃水量為第二級膜過濾進水量的10%，控制第二級膜過濾處理過程中膜面流速為0.014m/s，濃水壓力為0.12MPa，第二級膜過濾處理的產水的壓力為0.05MPa，跨膜壓差為0.095MPa。第二級膜過濾處理后的產水從產水導出口流出第二級膜載體，產水的水質監測結果如表1所示。
[0143]按照《碎屑巖油藏注水水質推薦指標及分析方法》(SY/T 5329-94)測定懸浮物、粒徑中值和油含量。
[0144]表1實施例1水質分析結果
[0145]
【權利要求】
1.一種油田回注水的精制方法，其特征是包括采用載體式膜組件對油田采出水進行至少一級膜過濾處理。
2.如權利要求1所述的精制方法，其特征是所述膜過濾處理過程中的載體式膜組件的過濾精度為0.001-100 μ m。
3.如權利要求1所述的精制方法，其特征是采用錯流方式進行所述的膜過濾處理。
4.如權利要求1所述的精制方法，其特征是還包括對油田采出水進行預處理后再進行所述的膜過濾處理。
5.如權利要求4所述的精制方法，其特征是預處理后的油田采出水的水質為含油量(50mg/L，懸浮物含量≤50mg/L。
6.如權利要求1所述的精制方法，其特征是所述的載體式膜組件包括: 膜芯(I); 外殼(2)，中空的圓柱狀或直棱柱體，套設在膜芯的外圍； 上、下端蓋(3、4)，分別設置于外殼(2)的上、下部，其中，下端蓋(4)與進水管(5)連接，上端蓋(3)與濃水出水管(6)連接； 產水導出口(7) ，開設在外殼(2)外側，用于將經過過濾后的產水導出膜組件。
7.如權利要求6所述是精制方法，其特征是所述膜芯(I)包括: 主體(11)，膜過濾支撐體； 過濾通道(12)，所述過濾通道成排分布于主體上，并且沿著主體的縱向貫通所述主體，每排過濾通道相互平行； 產水通道(13)，成排分布于主體上，沿著主體的縱向延伸，相鄰兩排產水通道之間間隔1-10列過濾通道，并且產水通道位于主體的兩個端面的開口封閉，產水通道與所述過濾通道相互平行； 導流槽(14)，開設在主體側壁上、貫通主體的通孔，在沿主體的縱向方向上與同一排產水通道間隔排列，收集產水通道內的產水。
8.如權利要求7所述是精制方法，其特征是所述主體(11)垂直于縱向方向的截面呈圓形、橢圓形、長方形、正方形、正多邊形或多邊形。
9.如權利要求7所述是精制方法，其特征是所述過濾通道(12)、產水通道(13)的垂直于縱向方向的截面呈圓形、橢圓形、長方形、正多邊形或者其它多邊形。
10.如權利要求3所述是精制方法，其特征是所述過濾通道(12)的內壁還組裝有過濾層(15)。
【文檔編號】C02F103/10GK103663624SQ201210341994
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月14日 優先權日:2012年9月14日
【發明者】李光輝 申請人:浙江中凱瑞普環境工程股份有限公司