Het ontwerpprincipe van op membraan-gebaseerde olie- en gasterugwinningsapparatuur is afhankelijk van de variërende permeatiesnelheden van gasmoleculen door polymeermembranen; door selectieve permeatie te gebruiken om olie- en gasmengsels te scheiden en terug te winnen, bereikt het systeem emissiereductie en recycling van hulpbronnen.
Membraanmaterialen vertonen verschillende oplosbaarheids- en diffusiecoëfficiënten voor verschillende gasmoleculen. Vluchtige organische verbindingen (zoals koolwaterstoffen) bezitten doorgaans een hogere oplosbaarheid en diffusiviteit binnen het membraan vergeleken met luchtcomponenten; bijgevolg dringen de organische bestanddelen van het olie- en gasmengsel, aangedreven door druk- of concentratiegradiënten, bij voorkeur door het membraanmateriaal, waardoor gasscheiding wordt bewerkstelligd.
Structurele ontwerpen maken doorgaans gebruik van holle-vezel- of spiraal-gewonden membraanmodules om het effectieve membraanoppervlak te maximaliseren en de scheidingsefficiëntie te verbeteren. Bovendien brengt het optimaliseren van de dikte van de membraanlaag en de poriestructuur de selectiviteit in evenwicht met de gasstroom, waardoor het systeem een hoog-efficiënte verwerking kan realiseren binnen een compacte footprint.
Qua werking wordt het scheidingsproces over het algemeen aangedreven door een drukverschil-gecreëerd door compressoren of vacuümpompen over het membraan-dat zorgt voor de continue stroom olie en gas door de membraanmodules voor scheiding. Koolwaterstofgassen aan de voedingszijde (retentaatzijde) worden opgevangen en teruggewonnen, terwijl het gezuiverde gas aan de permeaatzijde wordt afgevoerd of aan verdere behandeling wordt onderworpen.
Membraanscheidingseenheden worden doorgaans geïntegreerd met voor-{0}}behandelings-, compressie- en na--behandelingsmodules om te voorkomen dat olienevel of deeltjes de membraanprestaties in gevaar brengen, en om de algehele systeemstabiliteit en levensduur te verbeteren, waardoor continue, efficiënte olie- en gaswinningsoperaties worden gegarandeerd.