近年来,随着聚合物驱油等三次采油新技术在大庆油田的推广应用,油田采出污水性质发生较大变化,粘度增加、乳化程度增强、悬浮颗粒变细,处理水质变差,影响了油田的开发效果。而且,随着我国石油需求量的逐年增加,为保证国家石油战略安全,更多的“三低”油藏(低产量、低渗透、低丰度)被开发动用,对注水水质又提出了更高的要求。适应油田开发形势,研究新型高效油田三次采油污水净化回用技术,改善注水水质,已成为一个紧迫的课题。本文从除油、过滤、精细过滤三个工艺环节入手,在理论及应用方面开展了研究工作。在高效除油技术方面,开展了气携液-液旋流分离机理及应用实验研究。首先,对气携旋流场中分散相粒子的受力及运动进行了理论分析,证明了气泡与油滴形成的聚合体,更易于向轴心运动;其次,应用CFD方法,研究了油-气-水三相流场的速度分布、压力分布、湍动能及其耗散率分布特性,对不同注气方式的流场特性及分离效果进行了数值模拟;第三,开展了气携液-液旋流分离特性室内研究,优化了旋流器的主要结构参数,对四种注气方式的分离效率进行了对比,确定了合理的注气方式和操作参数;最后,在油田现场开展了处理聚驱采出污水工艺试验,确定了工艺运行参数,评价了处理效果。研究结果表明,气携式液-液水力旋流器可以发挥旋流与气浮的协同效应,与传统的两级沉降除油工艺相比,除油效率高,停留时间短,具有较好的推广应用前景。在过滤技术方面,针对亲油性滤料存在的再生性差、易污染等问题,开展了亲水性纤维球过滤三元复合驱采出污水研究。首先,应用表面改性方法,将疏水性纤维球改性为亲水性纤维球,并在室内对其表面特性进行了测定;然后,设计了亲水性纤维球过滤罐,开展了现场试验研究,确定了工艺参数。与常规过滤罐相比,亲水性纤维球过滤罐具有滤料再生性好、高效率、高负荷的优点。在精细过滤技术方面,开展了聚驱采出水超滤膜深度处理技术研究。采用PVDF管式超滤膜进行了试验,对操作压差、膜面流速、浓缩倍数、清洗周期等操作参数进行了优化,预测了膜的使用寿命。通过对超滤膜表面污染物的检测分析,阐明了超滤膜的污染机理。实验表明,超滤膜处理聚驱二次过滤后污水,出水水质稳定,基本达到“511”水质标准,在聚驱采出污水深度处理领域有良好的应用前景。此外,还开展了岩心驱替实验。结果表明,普通聚驱采出污水,由于聚合物浓度高,会对特低渗透层造成较强伤害。因此,为了保护油层、降低注入压力、改善开发效果,应严格控制特低渗透层注入水中的聚合物含量。本文在油田三次采油污水处理技术方面,进行了系统地研究与探索,对改善油田注水水质,提高开发效果,具有积极的促进作用。