申请日2015.06.05
公开(公告)日2016.12.21
IPC分类号C02F9/02
摘要
本发明涉及油田注水处理。本发明涉及一种碎屑岩油藏注水处理装置包括依次连接的原水箱、原水泵、超滤膜单元、脱气膜单元、氮封水箱、注水水泵及超滤反洗水泵、供氮装置、真空泵。本发明涉及应用该装置处理油田注水的方法：原水首先进入原水箱，由原水泵加压进入超滤膜单元，去除水中的固体颗粒物、胶体、微生物及部分大分子有机物，超滤膜单元出水进入脱气膜单元，去除水中的溶解氧气体，出水进入氮封水箱，由注水水泵外送油田注水至用水点。
摘要附图
权利要求书
1.一种碎屑岩油藏注水处理装置及其方法，其特征在于，其包括依次连接的原水箱(1)、原水泵(2)、超滤膜单元(3)、脱气膜单元(4)、氮封水箱(5)、注水水泵(6)。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括超滤反洗水泵(7)、供氮装置(8)、真空泵(9)。
其中，原水从原水箱(1)的进水口进入，出水口与原水泵(2)进水口连接，原水泵(2)出水口与超滤膜单元(3)进水口连接，超滤膜单元(3)出水口与脱气膜单元(4)进水口连接，脱气膜单元(4)出水口与氮封水箱(5)进水口连接，氮封水箱(5)出水口1#与注水水泵(6)进水口连接，并外送至用水点。
氮封水箱(5)出水口2#与超滤反洗水泵(7)进水口连接，超滤反洗水泵(7)出水口与超滤膜单元(3)反洗口连接，供氮装置(8)出气口分别与脱气膜单元(4)进气口和氮封水箱(5)进气口连接，脱气膜单元(4)出气口与真空泵(9)连接。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，超滤采用死端过滤方式，超滤通量≤60L/m2·h，超滤出水浊度≤0.1NTU，出水固体悬浮物含量≤0.1mg/L，悬浮物颗粒直径≤0.1μm，超滤反洗周期不小于30min。
4.如权利要求2所述的装置，其特征在于，脱气膜采用2支1组的串联方式运行，采用氮气吹扫和真空泵抽真空的混合方式运行，脱气膜通量≤150L/m2·h，氮气吹扫强度为0.3m3/h/支脱气膜元件，脱气膜单元出水溶解氧含量≤0.05ppm。
5.如权利要求2所述的装置，其特征在于，脱气膜产水进入氮封水箱，采用氮气阻隔空气与脱气膜出水，防止溶解氧和其他气体溶入。
6.如权利要求2所述的装置，其特征在于，超滤反洗水泵每30min反洗一次超滤膜单元，一次反洗3min。
7.如权利要求2所述的装置，其特征在于，供氮装置氮气浓度99.995%。
8.如权利要求2所述的装置，其特征在于，真空泵型式为水环真空泵，真空度50mmHg。
9.应用权利要求1～8中任一项所述碎屑岩油藏注水处理装置的方法，其特征在于，包含如下步骤：a.原水进入原水箱(1)，水力停留时间2h：b.原水箱(1)出水由原水泵(2)加压，压力2bar;c.原水泵(2)出水进入超滤膜单元(3)，去除水中的固体颗粒物、胶体、微生物及部分大分子有机物，超滤采用死端过滤方式，超滤过滤孔径0.03μm，运行通量60L/m2·h，反洗周期不小于30min，反洗时间3min，超滤出水浊度≤0.1NTU，出水固体悬浮物含量≤0.1mg/L，悬浮物颗粒直径≤0.1μm;d.超滤膜单元(3)出水进入脱气膜单元(4)进水口，脱气膜采用2支1组的串联方式运行，采用氮气吹扫和真空泵(9)抽真空的混合方式运行，脱气膜通量≤150L/m2·h，氮气吹扫强度为0.3m3/h/支脱气膜元件，脱气膜单元(4)出水溶解氧含量≤0.05ppm;e.脱气膜单元(4)出水进入氮封水箱(5)进水口，采用氮气阻隔空气与脱气膜出水，防止溶解氧和其他气体溶入;f.氮封水箱(5)出水口1#与注水水泵(6)进水口连接，由注水水泵(6)将注水外送至用水点;g.氮封水箱(5)出水口2#与超滤反洗水泵(7)进水口连接，由超滤反洗水泵(7)提供超滤膜单元(3)的反洗水;h.供氮装置(8)出气口分别连接脱气膜单元(4)进气口和氮封水箱(5)进气口，氮气浓度99.995%;i.真空泵(9)进气口与脱气膜单元(4)出气口连接，出气口外排入大气，真空泵(9)型式为水环真空泵，真空度50mmHg。
说明书
一种碎屑岩油藏注水处理装置及其方法
技术领域
本发明涉及油田注水处理技术，尤其涉及碎屑岩油藏注水处理装置及其方法。
背景技术
注水开发是保持油层压力，实现油田高产稳产和改善油田开发效果最经济、最成熟、最有潜力的方法。实现精细注水，是油田开发系统最核心、最重要、最有效的基础，既是油田开发水平的集中体现，又是未来持续发展的关键。
在我国油田储集层中，92%为陆相碎屑沉积，非均质性强。碎屑岩以粉砂岩和细砂岩为主，油藏物性差，孔隙度低(5%～20%)，渗透率低于10×10-3μm2的油层占低渗透油藏总数的50%以上。低渗透油田的注水水质问题是影响油田开发效果的主要因素之一，也是实现油田精细注水必须解决的问题之一。
我国碎屑岩油藏注水水质执行中华人民共和国石油天然气行业标准《碎屑岩油藏注水水质指标及分析方法》(SY/T5329-2012)。其中，注水水质主要控制指标是悬浮固体含量、悬浮物颗粒直径中值及含油量，次要控制指标是溶解氧含量。对于低渗透油田，注水水质指标悬浮固体含量≤2.0mg/L，悬浮物颗粒直径中值≤1.5μm，油含量≤6.0mg/L，溶解氧含量≤0.50mg/L(清水);对于特低渗透油田，注水水质指标悬浮固体含量≤1.0mg/L，悬浮物颗粒直径中值≤1.0μm，油含量≤5.0mg/L，溶解氧含量≤0.50mg/L(清水)。为实现精细注水，部分油田提出的油田注水控制指标通常高于标准限值。
当采用清水作为油田注水水源时，油田注水常规处理工艺采用机械过滤器过滤去除悬浮物，采用投加除氧剂的方法降低注水溶解氧含量。机械过滤器通过填装在内部的过滤介质截留固体悬浮物，属于表面过滤，过滤精度低，出水水质波动较大，无法长周期满足注水水质要求;除氧工艺主要是在注水中投加亚硫酸钠、联氨等还原态药剂，与水中的溶解氧发生氧化还原反应以降低水中溶解氧浓度。由于无法控制反应速度和效果，常常需要过量投加药剂，运行成本高，运行效果不稳定。
因此，需要一种装置及方法，其具有过滤精度高、除氧效果好且稳定运行的特点，以实现油田精细注水。
发明内容
本发明的目的是提供一种过滤精度高、除氧效果好且稳定运行的油田注水处理装置及方法。
为实现上述目的，一方面，本发明提供一种超滤膜和脱气膜的双膜处理装置，用于去除水中的固体悬浮物及溶解氧气体。其包括依次连接的原水箱1、原水泵2、超滤膜单元3、脱气膜单元4、氮封水箱5、注水水泵6。
如上所述的装置，其中，该装置还包括超滤反洗水泵7、供氮装置8、真空泵9。
其中，原水从原水箱1的进水口进入，出水口与原水泵2进水口连接，原水泵2出水口与超滤膜单元3进水口连接，超滤膜单元3出水口与脱气膜单元4进水口连接，脱气膜单元出水口与氮封水箱5进水口连接，氮封水箱5出水口1#与注水水泵6进水口连接，并外送至用水点，氮封水箱5出水口2#与超滤反洗水泵7进水口连接，超滤反洗水泵7出水口与超滤膜单元3反洗口连接，供氮装置8出气口分别与脱气膜单元4进气口和氮封水箱5进气口连接，脱气膜单元4出气口与真空泵9连接。
超滤膜单元3采用中空纤维超滤膜过滤去除水中的固体颗粒物。超滤膜孔径0.1μm。
脱气膜单元4采用中空纤维多孔膜，采用氮气吹扫和真空泵8抽真空的方式在脱气膜内脱除水中的溶解氧及其他气体。
氮封水箱5在水箱上部充入氮气以阻止大气与水面接触，防止空气中溶解氧溶入油田注水。
另一方面，本发明提供一种过滤精度高、除氧效果好且稳定运行的油田注水处理方法，其包含如下步骤：
(1)原水进入原水箱1，原水箱1出水进入原水泵2进水口。
(2)原水泵2出水进入超滤膜单元3，超滤采用死端过滤方式，超滤通量≤60L/m2·h，超滤出水浊度≤0.1NTU，出水固体悬浮物含量≤0.1mg/L，悬浮物颗粒直径≤0.1μm，超滤反洗周期不小于30min。
(3)超滤膜单元3出水进入脱气膜单元4，脱气膜采用2支1组的串联方式运行，采用氮气吹扫和真空泵抽真空的混合方式运行，脱气膜通量≤150L/m2·h，氮气吹扫强度为0.3m3/h/支脱气膜元件，脱气膜单元出水溶解氧含量≤0.05ppm。
(4)脱气膜单元4出水进入氮封水箱5，氮封水箱5出水口1#连接注水水泵6进水口，并外送注水至用水点。氮封水箱5出水口2#连接超滤反洗水泵7进水口。
(5)超滤反洗水泵7出水口连接超滤膜单元3超滤反洗口，超滤每30min反洗一次，一次反洗3min。
(6)供氮装置8出气口分别与脱气膜单元4进气口和氮封水箱5进气口连接。供氮装置的氮气浓度为99.995%。
(7)真空泵9采用水环真空泵，真空泵真空度50mmHg。
本发明针对油田精细注水的水质特点及需求，提供一种碎屑岩油藏注水处理装置及其方法，其有益效果在于：
(1)本发明装置出水水质全面优于常规装置的出水水质及《碎屑岩油藏注水水质指标及分析方法》(SY/T5329-2012)的油田注水水质标准，出水悬浮固体含量≤0.1mg/L，悬浮物颗粒直径≤0.1μm，溶解氧含量≤0.05mg/L，出水水质稳定。
(2)本发明装置全自动运行，无需人工操作，操作管理方便，劳动强度低。
(3)超滤膜单元、脱气膜单元都是撬装化、模块化设备，便于运输、安装及维护。
(4)本发明装置无需投加药剂，无药剂消耗费用。