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摘要：污水处理工艺是油田地面集输系统的一个重要环节，而过滤系统是油田污水处理过程中提高经济效益和环境保护的关键。由于油藏开发方式的多样性，致使污水过滤系统、过滤工艺出现了一定程度的不适应性，导致维护成本费用高、污水回注水水质变差、地层注不进、环境污染等多种问题。为此，深入分析油田污水过滤系统现状对下步提高污水过滤效率有着重要意义。
关键词：油田污水处理；过滤系统；现状分析
1、污水过滤系统现状分析
胜利油田常规处理工艺为自然沉降+混凝沉降+过滤的“三段式”处理工艺，目前共有污水处理站76座，过滤器548台，污水处理量约为94.2万方/天（包括站内循环处理水量），其中56座具有常规污水过滤工艺，18座污水站和99座注水站具有精细过滤处理工艺。在548台过滤器中，有常规过滤器395台，按滤料分类共7种，包括多介质过滤器、纤维球过滤器等，通常用于一级、二级过滤，满足中高渗透油藏注水水质需求；精细过滤器153台，按膜分类共5种，包括PE过滤器、钛金属膜过滤器、PGR过滤器等，通常在常规过滤后增设精细过滤工艺，以适应低渗透、特低渗透油藏注水水质过滤需求。
2、污水过滤系统存在的主要问题
由于胜利油田油藏类型及开发方式的多样性，特别是随着稠油热采、化学驱等技术的规模化应用，造成采出水性质日益复杂，使得现有污水过滤工艺技术适应性逐渐变差。当前，胜利油田污水处理过滤系统存在以下几个问题：
（1）乳化油、悬浮颗粒等超标导致滤料堵塞污染
聚驱采油和稠油的大规模开发，使采出污水乳化程度日益严重，过滤前除油工艺不能有效去除乳化油，过滤进水含油量超标，导致滤料污染严重，再生困难。同时，随着开发层位和采油方式的变化，采出水中悬浮固体颗粒发生了明显的变化，颗粒变细，数量增加，造成悬浮固体聚并及分离困难，悬浮固体严重超标。过滤器滤料污染导致滤料更换频繁，平均使用寿命仅有1-2年，维护成本持续升高，如胜利采油厂每年更换过滤设备或滤料的费用持续增长，已达500万元/年以上。
（2）污水对滤料、设备的腐蚀导致设备陈旧老化
由于采出液中含油、悬浮物含量较高，同时前端污水处理原油脱水加入大量化学药剂导致污水过滤系统的入水水质性质多样复杂，致使污水在过滤处理中，因含有大量Fe2+、S2-等离子和其他杂质，导致滤料、容器设备的腐蚀老化，油田每年因管线腐蚀穿孔、滤料设备腐蚀的更新费用高达2亿元。污水腐蚀结垢对过滤系统产生危害，一方面腐蚀过滤设备，造成搅拌系统、配水系统等过滤器结构损坏，导致滤料污染或漏失；另一方面腐蚀结垢产物使配水系统堵塞，导致滤罐憋压。目前胜利油田部分采油厂虽然采用“水质改性”和“电化学预氧化”处理工艺以减缓腐蚀率，但因其成本费用较高、电极板寿命短等原因，并没有得到大规模的推广应用。
（3）常规过滤技术对含聚污水过滤效果差
目前胜利油田年产采出水量高达3亿吨，全部用于回注，其中含聚污水占30%，但由于油田开发前期大部分采用水驱开发方式，常规污水过滤技术对含聚污水处理工艺适应性逐渐变差，聚合物粘附水中污染物，污染滤料，堵塞污水流程，导致过滤器入口压力上升速度较快，严重干扰传统过滤工艺。同时，采出水中含有聚合物，增加了污水粘度，导致固体颗粒物迁移变缓，降低滤料过滤效果，污水流动性变差，加大过滤阻力，使得过滤压差变大，增加反洗频率，缩短了过滤周期。常用滤料处理含聚污水反洗再生效果差，导致滤料板结，目前胜利油田11座含聚污水站中有9座过滤装置停用，总处理水量占含聚水量85%。
（4）低渗透油田精细过滤回注水达标率低
胜利油田具有丰富的低渗透油藏资源，提高低渗、特低渗油藏的产量将是未来胜利油田稳产、增产的重要手段。为保证所注的水能自由地流经地层，而不引起油层孔隙孔喉的堵塞，对低渗透、特地渗油藏注入水水质要求较高。目前胜利油田精细水处理量约为3×104m3/d，主要采用预处理配套过滤和精细过滤方式，精细过滤主要采用金属膜和有机PE膜过滤器，经调研目前胜利油田I级水质处理达标率均较低（20%～30%），II级水质处理虽然能达标，但随着运行时间延长，膜长期受污染后，膜孔堵塞严重，处理效果变差，频繁反冲洗导致日常操作维护工作量变大，且反洗再生效果差，膜滤料寿命短（一般<1年），材料设备投资高，维护成本增大。
（5）污水过滤系统超负荷运行无法满足正常生产需求
随着油田逐步进入特高含水期开发阶段，为实现效益开发、节能降耗、安全环保、油田提质增效升级，提液是目前最经济有效的提高单井产能和效益的低成本开发技术。液量进一步增加造成站库超负荷，现有集输处理系统能力无法满足提液需求，分别表现在两方面：一是陆地整体富余、局部不足，22座污水站超负荷运行，占比全部污水站30.1%，处理液量2.23亿方，占全部污水处理液量71.9%；二是海上整体超负荷运行，目前除中心三号富余外，其他海上污水站均超负荷运行，且海管能力不足。因此，急需攻关突破陆上油田前端及海上平台短流程高效油水分离回注技术，减少后端油水处理系统负荷，避免站库流程管线扩建。
结束语
胜利油田已进入特高含水期开发阶段，平均年产液量为3.2亿吨，污水处理液量103.4万方/天，综合含水高达94%，并随着开发阶段逐步升高。因此，采出水处理量的逐步增加造成污水處理站库的超负荷运行，现有集输处理系统能力无法满足正常生产需求，同时，随着油藏开发方式的多样性，稠油热采水驱、含聚水驱等产出的采出水乳化程度偏高，聚合物粘度偏大，使得过滤系统的滤料污染，板结老化，导致采出水处理效果变差，污水回注水质达标率降低，缩短滤料使用寿命，更换频繁，增加成本费用。针对以上矛盾问题，油田亟待创新开发污水过滤系统新技术新理念，为实现油田采出水快速、安全、高效、低成本处理，提高油田开发质量和效益具有重要意义。
作者简介：刘正（1991年8月），女，汉族，山东省阳信县人，大学本科学历，中石化胜利油田石油工程技术研究院（257000），研究油田地面工程系统污水处理方面。
（作者单位：中石化胜利油田石油工程技术研究院）
关键词：油田污水处理；过滤系统；现状分析
1、污水过滤系统现状分析
胜利油田常规处理工艺为自然沉降+混凝沉降+过滤的“三段式”处理工艺，目前共有污水处理站76座，过滤器548台，污水处理量约为94.2万方/天（包括站内循环处理水量），其中56座具有常规污水过滤工艺，18座污水站和99座注水站具有精细过滤处理工艺。在548台过滤器中，有常规过滤器395台，按滤料分类共7种，包括多介质过滤器、纤维球过滤器等，通常用于一级、二级过滤，满足中高渗透油藏注水水质需求；精细过滤器153台，按膜分类共5种，包括PE过滤器、钛金属膜过滤器、PGR过滤器等，通常在常规过滤后增设精细过滤工艺，以适应低渗透、特低渗透油藏注水水质过滤需求。
2、污水过滤系统存在的主要问题
由于胜利油田油藏类型及开发方式的多样性，特别是随着稠油热采、化学驱等技术的规模化应用，造成采出水性质日益复杂，使得现有污水过滤工艺技术适应性逐渐变差。当前，胜利油田污水处理过滤系统存在以下几个问题：
（1）乳化油、悬浮颗粒等超标导致滤料堵塞污染
聚驱采油和稠油的大规模开发，使采出污水乳化程度日益严重，过滤前除油工艺不能有效去除乳化油，过滤进水含油量超标，导致滤料污染严重，再生困难。同时，随着开发层位和采油方式的变化，采出水中悬浮固体颗粒发生了明显的变化，颗粒变细，数量增加，造成悬浮固体聚并及分离困难，悬浮固体严重超标。过滤器滤料污染导致滤料更换频繁，平均使用寿命仅有1-2年，维护成本持续升高，如胜利采油厂每年更换过滤设备或滤料的费用持续增长，已达500万元/年以上。
（2）污水对滤料、设备的腐蚀导致设备陈旧老化
由于采出液中含油、悬浮物含量较高，同时前端污水处理原油脱水加入大量化学药剂导致污水过滤系统的入水水质性质多样复杂，致使污水在过滤处理中，因含有大量Fe2+、S2-等离子和其他杂质，导致滤料、容器设备的腐蚀老化，油田每年因管线腐蚀穿孔、滤料设备腐蚀的更新费用高达2亿元。污水腐蚀结垢对过滤系统产生危害，一方面腐蚀过滤设备，造成搅拌系统、配水系统等过滤器结构损坏，导致滤料污染或漏失；另一方面腐蚀结垢产物使配水系统堵塞，导致滤罐憋压。目前胜利油田部分采油厂虽然采用“水质改性”和“电化学预氧化”处理工艺以减缓腐蚀率，但因其成本费用较高、电极板寿命短等原因，并没有得到大规模的推广应用。
（3）常规过滤技术对含聚污水过滤效果差
目前胜利油田年产采出水量高达3亿吨，全部用于回注，其中含聚污水占30%，但由于油田开发前期大部分采用水驱开发方式，常规污水过滤技术对含聚污水处理工艺适应性逐渐变差，聚合物粘附水中污染物，污染滤料，堵塞污水流程，导致过滤器入口压力上升速度较快，严重干扰传统过滤工艺。同时，采出水中含有聚合物，增加了污水粘度，导致固体颗粒物迁移变缓，降低滤料过滤效果，污水流动性变差，加大过滤阻力，使得过滤压差变大，增加反洗频率，缩短了过滤周期。常用滤料处理含聚污水反洗再生效果差，导致滤料板结，目前胜利油田11座含聚污水站中有9座过滤装置停用，总处理水量占含聚水量85%。
（4）低渗透油田精细过滤回注水达标率低
胜利油田具有丰富的低渗透油藏资源，提高低渗、特低渗油藏的产量将是未来胜利油田稳产、增产的重要手段。为保证所注的水能自由地流经地层，而不引起油层孔隙孔喉的堵塞，对低渗透、特地渗油藏注入水水质要求较高。目前胜利油田精细水处理量约为3×104m3/d，主要采用预处理配套过滤和精细过滤方式，精细过滤主要采用金属膜和有机PE膜过滤器，经调研目前胜利油田I级水质处理达标率均较低（20%～30%），II级水质处理虽然能达标，但随着运行时间延长，膜长期受污染后，膜孔堵塞严重，处理效果变差，频繁反冲洗导致日常操作维护工作量变大，且反洗再生效果差，膜滤料寿命短（一般<1年），材料设备投资高，维护成本增大。
（5）污水过滤系统超负荷运行无法满足正常生产需求
随着油田逐步进入特高含水期开发阶段，为实现效益开发、节能降耗、安全环保、油田提质增效升级，提液是目前最经济有效的提高单井产能和效益的低成本开发技术。液量进一步增加造成站库超负荷，现有集输处理系统能力无法满足提液需求，分别表现在两方面：一是陆地整体富余、局部不足，22座污水站超负荷运行，占比全部污水站30.1%，处理液量2.23亿方，占全部污水处理液量71.9%；二是海上整体超负荷运行，目前除中心三号富余外，其他海上污水站均超负荷运行，且海管能力不足。因此，急需攻关突破陆上油田前端及海上平台短流程高效油水分离回注技术，减少后端油水处理系统负荷，避免站库流程管线扩建。
结束语
胜利油田已进入特高含水期开发阶段，平均年产液量为3.2亿吨，污水处理液量103.4万方/天，综合含水高达94%，并随着开发阶段逐步升高。因此，采出水处理量的逐步增加造成污水處理站库的超负荷运行，现有集输处理系统能力无法满足正常生产需求，同时，随着油藏开发方式的多样性，稠油热采水驱、含聚水驱等产出的采出水乳化程度偏高，聚合物粘度偏大，使得过滤系统的滤料污染，板结老化，导致采出水处理效果变差，污水回注水质达标率降低，缩短滤料使用寿命，更换频繁，增加成本费用。针对以上矛盾问题，油田亟待创新开发污水过滤系统新技术新理念，为实现油田采出水快速、安全、高效、低成本处理，提高油田开发质量和效益具有重要意义。
作者简介：刘正（1991年8月），女，汉族，山东省阳信县人，大学本科学历，中石化胜利油田石油工程技术研究院（257000），研究油田地面工程系统污水处理方面。
（作者单位：中石化胜利油田石油工程技术研究院）