聚合物驱油技术是通过在注入水中添加聚合物来增加水相粘度和降低油层渗透率，由此来扩大注入水的波及体积并提高其驱油效率的过程。目前该技术已经在大庆油田大规模工业化应用。2005年，大庆油田生产原油4495万吨，其中采用聚合物驱产油量突破1200万吨，约占油田总产量的四分之一。但是由于油田采出水的矿化度较高（约4500mg/L），含有大量能影响聚合物粘度的Na+、K+、Ca2+、Mg2+等阳离子，这使得用采出水配制的聚合物溶液粘度比用清水配制的同一浓度（1000mg/L）聚合物溶液粘度低大约60％。而室内实验和矿场试验结果表明：聚合物驱采收率与聚合物驱油溶液粘度有直接联系，通常聚合物溶液粘度愈高，其驱油效率愈高，所以聚合物只能用低矿化度清水配注。这样一方面消耗了大量的清水，浪费了宝贵的水资源；另一方面，大量聚合物驱采出水直接外排，造成了环境污染。因此，聚合物驱采出水深度处理回用，已成为聚合物驱油技术下一步推广应用的关键问题。本研究从节约水资源、保护环境的角度出发，提出了降低聚合物驱采出水矿化度来达到配制聚合物用水水质要求的构想。为此从众多成熟的脱盐工艺中优选出了适合聚合物驱采出水的电渗析方法，并在大庆油田采油二厂进行了超滤-电渗析组合工艺回用聚合物驱采出水为配聚用水的试验研究，取得了重要的研究成果。　　由于电渗析的进水水质要求较为严格，特别是油脂含量要小于1mg/L，所以美国KOCH公司生产的5-HFM-251-PVI单芯管式超滤膜被用来预处理聚合物驱采出水。试验结果表明：在操作压力为0.3MPa，膜面流速为3m·s-1，浓缩倍数为10情况下，超滤处于最佳通量状态。在此操作条件下，超滤膜对聚合物驱采出水中各种污染物质的有良好的去除效果，对悬浮物的去除率为85%～90%，对石油类的去除率为90%～98%，聚合物的去除率为90%～95%，COD的去除率为80%～85%，这样对后续脱盐工艺中电渗析的离子交换膜起到了很好的保护作用。通过对污染超滤膜和污染物质的分析，得到超滤污染机理为聚合物在膜表面积累形成浓差极化和凝胶层，而原油和悬浮物进入膜孔造成了膜孔内污染，采用浓度配比为1.0%LAS和0.5%NaOH混合药剂对超滤膜系统进行清洗，可以使之得到较好的恢复。　　依据电渗析理论，自行设计制造了小型电渗析装置，该装置处理聚合物驱采出水的试验结果表明，处理后水质可以达到油田配制聚合物用水的水质要求。该装置的最佳运行参数为：工作电压10V，浓、淡水流量均为150L/h，淡水控制电导率为950μs/cm。试验发现，小型电渗析装置对聚合物驱采出水中各种矿化度成分的去除效率不同，阴离子的去除率为90.6%，对阳离子的去除率为95.7%，而对整个矿化度的去除率达到91.9%，而且电渗析对不同离子去除的动力学方程满足指数关系：y=100e-kt，其中K值越大，电渗析对某种离子去除速度越快，即K值是衡量电渗析对某种离子去除效率的一种动力学特征值。最后通过分析使用后的离子交换膜发现，垢和悬浮物为其主要污染物，只要用3%HCl溶液清洗，就可以完全恢复到初始脱盐状态，说明超滤对电渗析有很好的保护作用。　　为了说明超滤对聚合物驱采出水预处理的必要性，以及为了应对在超滤失效的情况下，如何对原水污染离子交换膜的清洗与再生，研究了聚合物驱采出水中的原油、悬浮物和聚合物对离子交换膜污染机理及清洗方法。由离子交换膜污染实验可知，聚合物带有负电荷，会在电场力作用下迁移，在膜表面聚集，特别是在阴膜表面形成一种附加的电场阻力，对离子通过膜有较大的影响；原油形成的乳化油珠在电场的作用下移向膜表面，并在膜表面浓集、聚并，形成油膜，堵塞离子通道；而固体悬浮物在水中带负电，在电场的作用下向阴膜迁移，吸附在膜表面，堵塞膜孔，从而对阴膜造成污染。根据膜污染机理研究了污染膜的清洗方法，被悬浮物污染膜较佳的清洗方法是盐酸清洗法，被原油污染膜较佳的清洗方法是碱-表面活性剂清洗法，利用以上清洗方法对原水污染膜进行化学清洗，脱盐率虽然能够大幅度提高，但与新膜相比，还不能达到同样的脱盐水平，而且频繁的化学清洗还会对膜造成严重损害，所以只有对原水进行严格地预处理，这样才能保证电渗析良好的脱盐性能。　　电渗析能有效地去除影响聚合物粘度的阳离子，特别是对二价阳离子的去除对提高聚合物驱采出水的配聚性能具有决定性的影响。超滤-电渗析所产低矿化度水的矿化度值虽然比清水高，但Ca2+、Mg2+离子的含量很低，所以配聚粘度性能和驱油效果均优于清水，而且低矿化度水在满足现场聚驱基本要求下，可以比清水节省30%的聚合物。　　处理规模为300m3/d超滤-电渗析中试装置可以作为一个工业化应用单元，其短期内的运行效果达到了设计要求，反应该设备可以工业化应用。由设备的投资、运行和维护费用的经济评价可知：整个制水成本为1.93元/m3淡水，低于现场购买清水的费用3.50元/m3。　　本文研究成果，将极大的丰富电渗析理论、膜污染原理及控制理论，为降低聚合物驱采出水的矿化度，为聚合物驱采出水配制聚合物回注原地层提供了科学依据和技术保障。　　95.7%，而对整个矿化度的去除率达到91.9%，而且电渗析对不同离子去除的动力学方程满足指数关系：y=100e-kt，其中K值越大，电渗析对某种离子去除速度越快，即K值是衡量电渗析对某种离子去除效率的一种动力学特征值。最后通过分析使用后的离子交换膜发现，垢和悬浮物为其主要污染物，只要用3%HCl溶液清洗，就可以完全恢复到初始脱盐状态，说明超滤对电渗析有很好的保护作用。　　为了说明超滤对聚合物驱采出水预处理的必要性，以及为了应对在超滤失效的情况下，如何对原水污染离子交换膜的清洗与再生，研究了聚合物驱采出水中的原油、悬浮物和聚合物对离子交换膜污染机理及清洗方法。由离子交换膜污染实验可知，聚合物带有负电荷，会在电场力作用下迁移，在膜表面聚集，特别是在阴膜表面形成一种附加的电场阻力，对离子通过膜有较大的影响；原油形成的乳化油珠在电场的作用下移向膜表面，并在膜表面浓集、聚并，形成油膜，堵塞离子通道；而固体悬浮物在水中带负电，在电场的作用下向阴膜迁移，吸附在膜表面，堵塞膜孔，从而对阴膜造成污染。根据膜污染机理研究了污染膜的清洗方法，被悬浮物污染膜较佳的清洗方法是盐酸清洗法，被原油污染膜较佳的清洗方法是碱-表面活性剂清洗法，利用以上清洗方法对原水污染膜进行化学清洗，脱盐率虽然能够大幅度提高，但与新膜相比，还不能达到同样的脱盐水平，而且频繁的化学清洗还会对膜造成严重损害，所以只有对原水进行严格地预处理，这样才能保证电渗析良好的脱盐性能。　　电渗析能有效地去除影响聚合物粘度的阳离子，特别是对二价阳离子的去除对提高聚合物驱采出水的配聚性能具有决定性的影响。超滤-电渗析所产低矿化度水的矿化度值虽然比清水高，但Ca2+、Mg2+离子的含量很低，所以配聚粘度性能和驱油效果均优于清水，而且低矿化度水在满足现场聚驱基本要求下，可以比清水节省30%的聚合物。　　处理规模为300m3/d超滤-电渗析中试装置可以作为一个工业化应用单元，其短期内的运行效果达到了设计要求，反应该设备可以工业化应用。由设备的投资、运行和维护费用的经济评价可知：整个制水成本为1.93元/m3淡水，低于现场购买清水的费用3.50元/m3。　　本文研究成果，将极大的丰富电渗析理论、膜污染原理及控制理论，为降低聚合物驱采出水的矿化度，为聚合物驱采出水配制聚合物回注原地层提供了科学依据和技术保障。