CN103601314B - 一种利用海水制取油田回注水的处理系统和工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用海水制取油田回注水的处理系统和工艺，包括取水泵，管道混合器，絮凝沉淀池，清水池，超滤供水泵，粗过滤器，超滤装置，中间储水池，中间增压泵，精密过滤器，阻垢剂和还原剂加药装置，高压泵，纳滤装置，回注水池等。本发明可去除海水中的悬浮物、胶体、有机物、微生物，降低水中的硬度等，制得合格的油田回注水，有效解决了海上油井平台回注水品质差造成油井开发中设备腐蚀及地层结垢问题；另外，本发明还具有工艺先进、占地少、运行成本低、能耗低、自动化程度高，劳动强度低的优势。
Description
技术领域
本发明属于工业水处理及石油化工技术领域，特别是涉及一种利用海水制取油田回注水的处理系统和工艺。
背景技术
目前，中国许多油田已经到了二次和三次采油期，通过注水和改变注入水的特征来提高采油率已成为主要的开发方式。多数油井平台采用海水直接回注的方式，容易产生腐蚀及结垢。伴随着油田注水开发生产的进行，造成管柱腐蚀以及管线和地层的结垢问题日趋严重，显著影响了正常生产，而解决腐蚀及结垢问题的方法之一就是提高回注水水质。目前，海水淡化技术主要有热法和膜法，而热法所需热能较多，多数与热电厂联用；反渗透膜法比热法所需能耗低，但吨水成本较高，且产水水质远远优于油田回注水的要求，故反渗透膜法不适宜应用在生产油田回注水上。因此，现有技术中缺乏一种能够解决油井腐蚀及结垢问题的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用海水制取油田回注水的处理系统和工艺，利用超滤膜作预处理，同时利用纳滤膜对海水进行淡化处理，以获得合格油田回注水，解决现有技术中油井中腐蚀及结垢的问题，实现油井平台的高采油率并降低采油生产成本。
本发明提供了如下的技术方案：
一种利用海水制取油田回注水的处理系统，包括取水泵，管道混合器，絮凝沉淀池，清水池，超滤供水泵，粗过滤器，超滤装置，中间储水池，中间增压泵，精密过滤器，阻垢剂和还原剂加药装置，高压泵，纳滤装置，回注水池，能量回收装置，能量回收增压泵；取水泵通过管道混合器与絮凝沉淀池相连接，絮凝沉淀池与清水池相连接，清水池通过超滤供水泵与粗过滤器相连接，粗过滤器与超滤装置相连接，超滤装置与中间储水池相连接，中间储水池通过中间增压泵与精密过滤器相连接，精密过滤器与纳滤装置通过高压泵相连接，精密过滤器与高压泵之间安装有阻垢剂和还原剂加药装置，纳滤装置与回注水池相连接，纳滤装置与能量回收装置相连接，能量回收装置通过能量回收增压泵与纳滤装置相连接。
进一步的，在取水泵和絮凝沉淀池之间，还包括絮凝剂和助凝剂及杀菌剂加药装置，与管道混合器相连。
一种利用海水制取油田回注水的处理工艺，包括以下步骤：
（1）取海水：采用深井取水或者深海表面取水两种方式取得海水，用泵经输送管道送入絮凝沉淀池；
（2）粗过滤：以超滤供水泵将絮凝沉淀池的出水泵入粗过滤器，去除水中的悬浮物、胶体、有机物等，使过滤后的水满足超滤膜过滤装置的进水要求；
（3）超滤装置过滤：粗过滤的出水进入超滤装置，在压力驱动下，利用超滤膜的微孔过滤作用，将海水中的大分子有机物、细菌、微生物等去除，超滤产水进入中间储水池；
（4）精密过滤器过滤：用中间增压泵增压，将中间储水池的水泵送至精密过滤器，通过阻垢剂和还原剂加药装置加入阻垢剂和还原剂，除去水中的颗粒物，防止较大颗粒的固体进入纳滤膜系统造成纳滤膜的物理损伤；
（5）纳滤装置过滤：精密过滤器出水经高压泵加压后进入纳滤装置，利用纳滤膜将水中的二价及多价离子、小分子有机物脱除，一价离子部分脱除，降低水中的矿化度及硫化物杂质，纳滤产水经过脱碳等处理后进入回注水池，纳滤浓水进入能量回收装置与海水进行能量交换后排掉，与纳滤浓水进行能量交换后的海水经能量回收增压泵再次进入纳滤装置中进行纳滤处理。
所述步骤（1）中，对进入絮凝沉淀池的海水投加絮凝剂和助凝剂、杀菌剂，经搅拌混合后进入沉淀池，降低海水的浊度，经沉淀后的上清液用泵送入叠片式过滤器。
所述步骤（2）的粗过滤器为多介质过滤器、叠片式过滤器、纤维球过滤器中的任一种。
所述步骤（3）中所用的膜为微滤膜或超滤膜。
所述步骤（5）中所用膜的纳滤膜元件或对一价离子截留率较低的反渗透膜元件。
所述步骤（5）中能量回收装置为水力透平式能量回收装置或者功交换式能量回收装置。
本发明所述利用海水制取油田回注水的系统用于利用海水制取油田回注水的应用。
纳滤（Nanofiltration，NF）是一种介于超滤和反渗透之间的膜过程，因其膜孔径在1nm左右而得名。跟反渗透膜相比，纳滤膜的网络结构较为疏松，具有有良好的脱盐性能，截留相对分子质量范围为200～1000。可实现高相对分子质量与低相对分子质量有机物分离；纳滤膜大多为荷电膜，对离子具有选择性，在较低的操作压力下，能实现对二价和多价离子的较高截留率。其性能也介于超滤和反渗透之间，可以解决超滤不能脱盐、对中等分子有机物、部分病毒截留效果差的问题；与反渗透相比，工作压力低、能耗小、节能等。随着海水淡化逐步成为未来水资源的可持续发展技术方案，纳滤膜不断体现出在这一方面强劲的技术优势和重要性。纳滤膜技术作为海水淡化预处理过程，能脱除水中大部分结垢离子，如Ca2+、Mg2+、SO4 2-、HCO3-等，大幅降低海水硬度和TDS含量，解决传统海水淡化过程中存在的结垢污染等诸多问题。
本发明的有益效果：与现有技术相比，通过严谨的水处理系统提高回注水水质来解决油井开发中设备腐蚀及地层结垢的问题；以超滤装置除去海水中的悬浮物、胶体、微生物等杂质；利用纳滤膜装置对一价离子低脱除率和多价价离子高脱除率的特性，脱除海水中的部分一价盐和大部分的二价及多价离子，从而实现脱盐和除去铁等离子；同时基于纳滤膜自身有较低的膜阻力，运行压力较低，采用能量回收装置后使大部分能量重复利用，使用海水制取油田回注水的品质好，产率高，成本低，大大降低了回注水对油田开发管柱、管线设施的腐蚀，改善了油井地层结垢的情况；对于海上油田开发具有重要的实用价值。本发明可去除海水中的悬浮物、胶体、有机物、微生物，降低水中的硬度等，制得合格的油田回注水，有效解决了海上油井平台回注水品质差造成油井开发中设备腐蚀及地层结垢问题；另外，本发明还具有工艺先进、占地少、运行成本低、能耗低、自动化程度高，劳动强度低的优势。
附图说明
图1为本发明的处理系统结构图；
图中：1-取水泵，2-管道混合器，3-絮凝沉淀池，4-清水池，5-超滤供水泵，6-粗过滤器，7-超滤装置，8-中间储水池，9-中间增压泵，10-精密过滤器，11-阻垢剂和还原剂加药装置，12-高压泵，13-纳滤装置，14-回注水池，15-能量回收装置，16-能量回收增压泵，17-絮凝剂和助凝剂及杀菌剂加药装置。
具体实施例方式
为了加深对本发明的理解，下面通过实施例和附图对本发明进行具体描述。有必要在此指出的是本实施例只用于对发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，若该领域的技术熟练人员根据上述本发明内容对本发明作出一些非本质的改进和调整，仍属于本发明保护范围。
图1为本发明的处理系统结构图，如图1所示，本发明所述的一种利用海水制取油田回注水的处理系统，包括取水泵1，管道混合器2，絮凝沉淀池3，清水池4，超滤供水泵5，粗过滤器6，超滤装置7，中间储水池8，中间增压泵9，精密过滤器10，阻垢剂和还原剂加药装置11，高压泵12，纳滤装置13，回注水池14，能量回收装置15，能量回收增压泵16。在取水泵和絮凝沉淀池之间，还包括絮凝剂和助凝剂及杀菌剂加药装置17，与管道混合器2相连。取水泵1通过管道混合器2与絮凝沉淀池3相连接，絮凝沉淀池3与清水池4相连接，清水池4通过超滤供水泵5与粗过滤器6相连接，粗过滤器6与超滤装置7相连接，超滤装置7与中间储水池8相连接，中间储水池8通过中间增压泵9与精密过滤器10相连接，精密过滤器10与纳滤装置13通过高压泵12相连接，精密过滤器10与高压泵12之间安装有阻垢剂和还原剂加药装置11，纳滤装置13与回注水池14相连接，纳滤装置13与能量回收装置15相连接，能量回收装置15通过能量回收增压泵16与纳滤装置13相连接。
本发明所述的利用海水制取油田回注水的处理工艺，包括以下步骤：
（1）取海水：采用深井取水或者深海表面取水两种方式取得海水，用泵经输送管道送入絮凝沉淀池；
对进入絮凝沉淀池的海水投加絮凝剂和助凝剂、杀菌剂，经搅拌混合后进入沉淀池，降低海水的浊度，经沉淀后的上清液用泵送入叠片式过滤器；
（2）粗过滤：以超滤供水泵将絮凝沉淀池的出水泵入粗过滤器，去除水中的悬浮物、胶体、有机物等，使过滤后的水满足超滤膜过滤装置的进水要求；
其中，粗过滤器为多介质过滤器、叠片式过滤器、纤维球过滤器中的任一种；
（3）超滤装置过滤：粗过滤的出水进入超滤装置，在压力驱动下，利用超滤膜的微孔过滤作用，将海水中的大分子有机物、细菌、微生物等去除，超滤产水进入中间储水池；
其中，超滤装置采用的膜为微滤膜或超滤膜；
（4）精密过滤器过滤：用中间增压泵增压，将中间储水池的水泵送至精密过滤器，通过阻垢剂和还原剂加药装置加入阻垢剂和还原剂，除去水中的颗粒物，防止较大颗粒的固体进入纳滤膜系统造成纳滤膜的物理损伤；
（5）纳滤装置过滤：精密过滤器出水经高压泵加压后进入纳滤装置，利用纳滤膜将水中的二价及多价离子、小分子有机物脱除，一价离子部分脱除，降低水中的矿化度及硫化物杂质，纳滤产水经过脱碳等处理后进入回注水池，纳滤浓水进入能量回收装置与海水进行能量交换后排掉，与纳滤浓水进行能量交换后的海水经能量回收增压泵再次进入纳滤装置中进行纳滤处理；
其中，纳滤装置所用膜为纳滤膜元件或对一价离子截留率较低的反渗透膜元件。能量回收装置为水力透平式能量回收装置或者功交换式能量回收装置。
本发明所述利用海水制取油田回注水的系统用于利用海水制取油田回注水的应用。
Claims (4)
1.一种利用海水制取油田回注水的处理系统，其特征在于：包括取水泵，管道混合器，絮凝沉淀池，清水池，超滤供水泵，粗过滤器，超滤装置，中间储水池，中间增压泵，精密过滤器，阻垢剂和还原剂加药装置，高压泵，纳滤装置，回注水池，能量回收装置，能量回收增压泵；取水泵通过管道混合器与絮凝沉淀池相连接，絮凝沉淀池与清水池相连接，清水池通过超滤供水泵与粗过滤器相连接，粗过滤器与超滤装置相连接，超滤装置与中间储水池相连接，中间储水池通过中间增压泵与精密过滤器相连接，精密过滤器与纳滤装置通过高压泵相连接，精密过滤器与高压泵之间安装有阻垢剂和还原剂加药装置，纳滤装置与回注水池相连接，纳滤装置与能量回收装置相连接，能量回收装置通过能量回收增压泵与纳滤装置相连接；在取水泵和絮凝沉淀池之间，还包括絮凝剂和助凝剂及杀菌剂加药装置，与管道混合器相连；
具体在采用利用海水制取油田回注水的处理系统进行海水制取油田回注水的方法，包括以下步骤：
(1)取海水：采用深井取水或者深海表面取水两种方式取得海水，用取水泵经输送管道送入絮凝沉淀池；
(2)粗过滤：以超滤供水泵将絮凝沉淀池的出水泵入粗过滤器，去除水中的悬浮物、胶体、有机物，使过滤后的水满足超滤装置的进水要求；
(3)超滤装置过滤：粗过滤的出水进入超滤装置，在压力驱动下，利用超滤膜的微孔过滤作用，将海水中的大分子有机物、细菌、微生物去除，超滤产水进入中间储水池；
(4)精密过滤器过滤：用中间增压泵增压，将中间储水池的水泵送至精密过滤器，通过阻垢剂和还原剂加药装置加入阻垢剂和还原剂，除去水中的颗粒物，防止较大颗粒的固体进入纳滤装置造成纳滤膜的物理损伤；
(5)纳滤装置过滤：精密过滤器出水经高压泵加压后进入纳滤装置，利用纳滤膜将水中的二价及多价离子、小分子有机物脱除，一价离子部分脱除，降低水中的矿化度及硫化物杂质，纳滤产水经过脱碳处理后进入回注水池，纳滤浓水进入能量回收装置与海水进行能量交换后排掉，与纳滤浓水进行能量交换后的海水经能量回收增压泵再次进入纳滤装置中进行纳滤处理；
所述步骤(1)中，对进入絮凝沉淀池的海水投加絮凝剂和助凝剂、杀菌剂，经搅拌混合后进入絮凝沉淀池，降低海水的浊度，经沉淀后的上清液用超滤供水泵送入粗过滤器。
2.根据权利要求1所述的利用海水制取油田回注水的处理系统，其特征在于：具体在采用该海水制取油田回注水的处理系统，所述步骤(2)的粗过滤器为多介质过滤器、叠片式过滤器、纤维球过滤器中的任一种。
3.根据权利要求1所述的利用海水制取油田回注水的处理系统，其特征在于：具体在采用该海水制取油田回注水的处理系统，所述步骤(5)中能量回收装置为水力透平式能量回收装置或者功交换式能量回收装置。
4.根据权利要求1所述的利用海水制取油田回注水的处理系统的应用，其特征在于：用于利用海水制取油田回注水的应用。
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