基于海上油田注水的海水納濾軟化中試研究.pdf

1、注水開發(fā)是油田開采的一種重要方式，海水量大易得，本應(yīng)是海上油田的主要注水來源，甚至是唯一來源。但海水中的Ca2+、Mg2+、SO42-注入地層后容易與地層水反應(yīng)，形成沉淀，嚴(yán)重干擾油田的正常生產(chǎn)。納濾(NF)膜能有效去除海水中的Ca2+、Mg2+、SO42-，在國外油田海水回注領(lǐng)域已有應(yīng)用范例，但國內(nèi)在用于海上油田的納濾海水軟化方面研究經(jīng)驗(yàn)還比較少。因此深入開展基于海上油田注水的納濾海水軟化研究具有十分重要的應(yīng)用價(jià)值。 針對海

2、上油田的納濾海水軟化及回注工藝，本文對納濾過程的影響因素和膜污染情況進(jìn)行了系統(tǒng)的探討，考察了納濾膜軟化過程的穩(wěn)定性，并分析了軟化海水與地層水之間的配伍性及儲(chǔ)層對軟化水的敏感性。 實(shí)驗(yàn)采用超濾作為納濾過程的預(yù)處理工序，首先考察了超濾在長期運(yùn)行過程中產(chǎn)水濁度、污泥淤積指數(shù)隨海水水質(zhì)和運(yùn)行時(shí)間的波動(dòng)情況。結(jié)果表明，在1700h的運(yùn)行過程中，即便海水因臺(tái)風(fēng)而出現(xiàn)較大水質(zhì)波動(dòng)，超濾出水的水質(zhì)依然能保持穩(wěn)定，符合納濾膜進(jìn)水的水質(zhì)要求。

3、 確定了預(yù)處理流程之后，進(jìn)行了納濾軟化海水過程研究。結(jié)果表明，四種納濾膜(編號分別為NFI、NFII、NFIII、NFIV)的產(chǎn)水通量均隨操作壓力增大而增大，但當(dāng)壓力增至一定程度后，通量增幅減緩。每種納濾膜在不同壓力下對Ca2+、Mg2+、SO42-的截留率均較為穩(wěn)定，其中SO42-的截留率均在95％以上，但不同膜對Ca2+或Mg2+的截留率相差較大：NFI膜對Ca2+、Mg2+的截留率均在99％以上；NFII膜對Ca2+、Mg2

4、+的截留率范圍分別為68％-77％、85％-91％；NFIII膜對Ca2+、Mg2+的截留率范圍分別為50％-61％、71％-81％；NFIV膜對Ca2+、Mg2+的截留率范圍分別為47％-56％、64％-70％。在海水軟化工藝實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，對納濾膜進(jìn)行了膜污染研究，采用掃描電鏡和X射線能譜對污染膜面進(jìn)行了分析，結(jié)果表明膜表面Ca、Mg元素主要以氯化物和硫酸鹽的形式存在，納濾過程中需定期沖洗以減少膜面硫酸鹽結(jié)垢。 在掌握了操作壓

5、力對納濾膜性能的影響規(guī)律之后，對四種納濾膜操作壓力進(jìn)行了優(yōu)化，并在各自優(yōu)化的壓力下進(jìn)行了70％回收率實(shí)驗(yàn)，制備出軟化水。采用靜態(tài)配伍實(shí)驗(yàn)和計(jì)算機(jī)模擬手段研究了各種軟化水與地層水的配伍性，結(jié)果表明，四種水樣中的NFI、NFII、NFIII膜軟化水能夠與地層水配伍，但NFIV軟化水則存在一定的不配伍傾向。利用巖心實(shí)驗(yàn)分析了地層對軟化水的敏感性，證實(shí)礦化度最低的NFI膜軟化水對地層無傷害，而礦化度最高的NFIV軟化海水對地層傷害程度也僅為中等