注水開采

中國油藏大多屬低滲透、特低滲透油田。隨著常規(guī)油藏的逐漸老化，低滲透、特低滲透油藏注水開采，不僅耗用大量水資源，而且采出污水量極大（大于采油量）。油田采出污水具有懸浮物高（50～700毫克/升），油含量高（20～300毫克/升），含鹽量高（礦化度高達150000毫克/升），含油復雜（既有浮油又有分散油、乳化油），有機物成分復雜、難降解（除含原油外，還含有脂肪酸、表面活性劑、驅(qū)油劑、破乳劑、降粘劑、緩蝕劑、有機硫（硫化物高達50毫克/升）等）。含油量高、水質(zhì)成份復雜、可生化性差、處理難度大、處理成本高為此類污水的重要特征。采出污水與油層流體和儲層配伍性良好，處理后用于油田回注可提高采收率，因此要求采出污水90％以上用于回注，同時可節(jié)省采油需要大量新鮮水。低滲透、特低滲透油田，滲透率低、地層孔隙細小，容易吸附、滯留注入水中的微小顆粒，如處理不達標強行回注，將造成地層堵塞，傷害巖心，注水壓力上升，采油率下降，同時還會造成設(shè)備和管線結(jié)垢腐蝕。因此，低滲透、特低滲透油田回注用水要求特別高：懸浮物≤1毫克/升，粒徑中值≤1微米，油≤5毫克/升或1毫克/升。對于此類污水處理至達標回注水唯一有效方法為采用精細過濾，例如膜分離或硅藻土過濾。然而此類污水含油、含難降解有機物，極易造成過濾介質(zhì)污染，有效使用周期極短，2010年10月前已有技術(shù)只能唯一采用膜分離，但膜污染后難以得到清洗恢復，造成膜更換周期也較短，工程實際難以接受。因此采取有效措施最大限度降低油、有機污染物對膜的污染，使進入分離處理水基本不污染或少污染膜，是高效、穩(wěn)定采用膜分離的關(guān)鍵；并且前處理效果直接影響后續(xù)分離膜的選擇和膜分離效率，同時影響投資、處理停留時間和運行費用等。為此，人們采用多種膜前處理方法，以降低處理水對膜污染。

中國專利CN1854093含油污水處理工藝，通過先采用溶氣氣浮工藝處理，再經(jīng)超濾膜系統(tǒng)處理得到高品質(zhì)回用中水，再選擇性采用反滲透處理系統(tǒng)進行深度凈化成為高品質(zhì)水。

中國專利CN101264999油田采出污水處理工藝，先通過絮凝沉淀除去大部分懸浮顆粒和油類；上清液進行水解酸化，酸化水進入沉淀池中繼續(xù)進行厭氧水解，上清水進入生物動態(tài)膜反應(yīng)器，在好氧微生物分解及生物膜組件吸附過濾去除小粒徑油滴和大分子。

中國專利CN101367564采油污水深度處理方法，采用三步進行：一、沉降預(yù)處理、投加混凝劑進行混凝沉淀，再送入氣浮池處理，然后依次經(jīng)一級單層石英砂過濾器和二級單層石英砂過濾器過濾；二、微濾處理：在微濾設(shè)備經(jīng)0.01～1兆帕壓力下進行死端過濾；三、循環(huán)超濾膜深度過濾處理，每運行1～8小時，進行水反沖一次，每運行8～48小時對超濾膜設(shè)備進行一次堿反洗，每運行5～20天進行一次化學清洗。

中國專利CN101671091特低滲透油田回注用采出水處理方法，一、投加混凝劑或浮選劑進行混凝沉淀處理；二、在上清液pH值為6～9、溫度為15～40℃、礦化度為4000～6000毫克/升、懸浮固體含量為30～60毫克/升、懸浮固體粒徑值為0.1～10微米、含油量為30～150毫克/升、CODCr為300～600毫克/升的條件下通入活性污泥-生物膜反應(yīng)池，水力停留時間6～10小時；三、將步驟二處理后的油田采出水通入到沉淀池中，進行沉淀處理，然后再過0.001～0.02微米的超濾膜。

上述方法膜前處理，由于油田采出污水的特殊性，均難以達到使膜污染降到最低程度要求，實際未見工程化報導。其次，處理工藝復雜，停留時間長，投資及運行費用高。

該申請入首創(chuàng)了選擇聯(lián)合專性微生物菌群進行除油及降解有機物，達到了較好膜分離前處理效果，例如在先申請專利：CN03112720.7油田回注用采出水處理方法，采用芽孢桿菌屬和極桿菌屬組成專性聯(lián)合菌群，最大限度降解油及有機物，減少了對后續(xù)膜污染，使膜分離能夠持續(xù)進行，并且取得了實際工程應(yīng)用成功，并已投入工程化應(yīng)用。此法中專性聯(lián)合菌群通過活性污泥為載體，然而活性污泥法本身存在的缺點，限制了工藝優(yōu)勢的充分發(fā)揮，例如：活性污泥法易發(fā)生偏流以及排泥導致部分微生物流失影響處理效果，因而要求有較大池容；其次，采用活性污泥作載體，進入后級超濾膜分離水中含有一定量的活性污泥，并且污泥含量與反應(yīng)池污泥濃度呈正比，通常膜分離污泥濃度達15-25克/升，后續(xù)膜分離只能采用價格較高的管式膜（例如內(nèi)徑8毫米），并不能采用精過濾方式過濾處理，為保持較高膜分離效率，限制了前處理污泥濃度的進一步提高，因而限制了處理微生物量，造成整個處理時間仍較長，不包括回流，停留時間需5-10小時，甚至更長。再就是，管式超濾膜，采用錯流分離，回流量高達30-60％，造成分離能耗相對較高，為通常膜分離的3-5倍。并且由于長的停留時間、大的活性污泥池，以及價格昂貴的管式膜，導致投資費用高，占地大，運行費用高（曝氣量大，膜錯流分離能耗較高）。因此投資費用高（僅膜成本噸水投資約1萬元/噸）、處理運行費用高（噸水運行費用約2.7-3.0元）、時間長（5-10小時）是三大仍需改進之處。

在先申請專利CN200610096359.9煉油廢水微生物深度處理，采用曝氣生物濾池和/或生物反應(yīng)池載附假單胞菌（Pseudomonas sp）、動膠桿菌（Zoogloea sp.）、鄰單胞菌屬（Plesiomonas sp.）、芽胞桿菌屬（Bacillus）、巨大芽孢桿菌（Bacillus megaterium）、球紅假單孢菌（Rhodopseudomonasglobiformis）聯(lián)合菌。同樣降解油及有機物專性微生物混合同一工藝處理，上述不足依然存在。

在先申請專利CN200610096180.3油田回注水微生物處理，采用棒狀蠟狀芽孢桿菌（Bacillus cereus）、桿菌屬（Corynebacteriumsp.）、枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis）、產(chǎn)堿假單胞菌（Pseudomonas alcaligenes）聯(lián)合菌好氧生化處理及后續(xù)過濾處理。同樣降解油及有機物專性微生物混合同一工藝處理，上述不足依然存在。

上述采用除油、降解有機物專性微生物處理，還有一共同不足，生物除油菌及降解有機物菌混合于一個工藝段，可能是由于相互不協(xié)同作用，限制了專性微生物的高效性，也是導致處理停留時間長的一個原因。上述不足仍有值得改進的地方。