随着陕北某采气厂生产规模不断扩大和发展,气田不含醇采出水产量剧增、水质逐年复杂,其现役水处理工艺及操作参数已无法应对目前不含醇采出水水质的变化,导致水处理效果不佳,无法满足回注指标,甚至对气田的正常运作和生产安全产生影响。本论文针对这一生产中迫切需要解决的技术难题进行了研究,取得以下研究结果:（1）根据制定的水样采集方案,采集120个水样并对其进行全面检测分析,结果表明:固悬含量在118²85 mg/L、油含量在105³23 mg/L,悬浮固体粒径在0.1⁴00μm,pH在5⁶.8之间,属高浊度、高含油、偏酸性水质;铁离子含量较高,多为二价铁离子;水样中含有Cl^-、SO₄^2-、Ca²⁺、Mg²⁺等易成垢阴阳离子,其中Cl^-离子含量过高;采出水水性以CaCl₂为主,兼有NaHCO₃、Na₂SO₄等水性。（2）根据水质检测结果对不含醇采出水絮凝沉降工艺过程进行了系统研究,在单因素基础上通过响应面优化法得到了优化工艺条件:药剂用量分别为氧化剂615 mg/L,pH调节剂155 mg/L,聚合氯化铝210 mg/L,聚丙烯酰胺3.1 mg/L,加注顺序依次为H₂O₂、NaOH、PAC、PAM;优化条件为pH为7.0左右,沉降时间120 min,搅拌转速400 r/min。在该条件下,采出水固悬及含油脱除率分别达到79%和68%以上。（3）通过对经絮凝沉降处理后的采出水进行过滤工艺研究,得到优化工艺条件为:滤料类型为核桃壳+改性纤维球,滤料填充高度为0.8 m,核桃壳粒径在0.9¹.2 mm、改性纤维球粒径为25³0 mm,滤料组合方式为自上而下分别填装核桃壳0.4 m、改性纤维球0.4 m、垫层石英砂0.1 m,过滤速度为10 m/h,反洗周期为压差达到70 kPa时进行反冲洗,在该条件下,采出水固悬脱除率为90%、含油脱除率达82%左右,水质达到固悬含量≤15 mg/L、含油量<30 mg/L的回注指标。（4）根据研究结果对现役采出水处理装置进行现场完善改造,其一是增添了自动控制加药系统,实现了药剂自动计量投加;其二是对过滤滤料进行更新,其三是通过静态管道混合器实现药剂与采出水的充分接触。在现场改造完成的基础上,“絮凝沉降耦合核桃壳+改性纤维球过滤优化工艺装置”现场试验结果表明,装置运行稳定,采出水水质达到固悬含量为7.04 mg/L、含油量为20.7 mg/L,水质达到回注指标要求。研究结果对该气田同类水处理具有重要的示范意义和参考价值。（5）根据神经网络原理,利用遗传算法建立采出水絮凝沉降效果预测BP神经网络模型,该模型对固悬及含油脱除率的预测值与实测值吻合度良好,具有快速、精确特点,为采出水絮凝沉降工艺日常运行中参数控制及水质管理提供了可靠的依据;利用Fluent数值模拟方法,建立了核桃壳+改性纤维球过滤器过滤效果预测模型,并分析研究了滤层内流场中的速度、压力及各相物质聚集与分布特征。该模型构建了过滤工艺条件与采出水水质之间的桥梁,能准确预测滤后水质,且符合过滤工艺优化研究结果。