雙濾料過(guò)濾器在油田污水處理中的應用-無(wú)煙煤濾料

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摘要針對低滲透油田回注污水水質(zhì)不達標的問(wèn)題,采用GLWA270/ 016 ( S)型雙濾料全自動(dòng)過(guò)濾器,改造臨南油田污水處理系統。介紹了過(guò)濾器的結構、工作原理和主要技術(shù)參數,并與其它過(guò)濾罐進(jìn)行了比較,認為雙濾料自動(dòng)過(guò)濾器具有過(guò)流量大、濾料再生能力強的特點(diǎn),可反沖洗并控制濾料粒徑自上而下由小到大的粒度濾層。通過(guò)污水處理前后水質(zhì)指標的對比,說(shuō)明這種過(guò)濾器可有效地保證污水水質(zhì)。

　　主題詞污水過(guò)濾器應用

　　隨著(zhù)油田開(kāi)發(fā)的不斷深入,原油含水不斷上升,采油污水處理已成為注水開(kāi)發(fā)油田的重要工作。目前,臨南油田污水量達5000m3/ d ,處理后全部回注到臨南油田。臨南油田為低滲透油田,對回注水質(zhì)要求高,污水水質(zhì)不達標直接影響油田開(kāi)發(fā)效果。2000年臨盤(pán)采油廠(chǎng)對臨南污水處理系統進(jìn)行了改造,過(guò)濾罐采用江漢石油機械廠(chǎng)的GLWA270/ 016 ( S)型雙濾料全自動(dòng)過(guò)濾器,提高了污水處理后的水質(zhì),滿(mǎn)足了地層注水的要求。

　　1.污水處理流程分析(1)改造前污水處理流程及存在問(wèn)題。采用重力式除油流程: 200m3接收罐→1000m3沉降罐→100m3緩沖罐→提升泵→核桃殼過(guò)濾罐→1000m3注水罐→外輸泵→外輸至臨南油田。站內沉降分離主要依靠重力沉降(托克斯沉降分離原理) ,通過(guò)物理方法使含油污水中懸浮雜質(zhì)沉降分離,但粒徑小的懸浮物及微小的油滴難以除去。1996年核桃殼過(guò)濾罐投產(chǎn)后,由于污油和膠質(zhì)對核桃殼濾料危害較大,出現濾料污染、板結和濾速降低、出水水質(zhì)變壞等現象,雖采取加大反沖冼強度、延長(cháng)反沖冼時(shí)間等措施,濾后水仍不能滿(mǎn)足注水水質(zhì)要求。(2)改造后污水處理流程及其優(yōu)點(diǎn)。改造后污水處理流程: 200m3接收罐→混合反應器→1000m3混凝沉降罐→100m3緩沖罐→提升泵→雙濾料過(guò)濾罐→1000m3注水罐→外輸泵→外輸至臨南油田。改造后的污水處理流程,保留了原重力式沉降流程,增加了混合反應器,這樣提高了過(guò)濾器的濾前水質(zhì),充分利用了原有設備和流程,降低了改造費用;過(guò)濾罐采用成撬并聯(lián)安裝,增大了污水處理量,提高了污水過(guò)濾精度,滿(mǎn)足了低滲透油田回注污水的要求;提高了污水處理的自動(dòng)化程度,減輕了操作工人的勞動(dòng)強度。

　　2.結構原理及主要參數(1)結構。雙濾料全自動(dòng)過(guò)濾器主要由過(guò)濾罐體、管匯、反沖洗泵和自動(dòng)控制裝置四大部分組成,其中過(guò)濾罐體結構見(jiàn)圖1。濾罐體內分為濾前水腔區、濾料區、濾料墊層區和濾后水腔區三個(gè)部分。為克服反沖洗時(shí)上層濾料容易逸出的缺點(diǎn),在原設計的基礎上將濾前水腔區高度增加0.5m。

 

　　(2)工作原理。污水經(jīng)提升泵進(jìn)入過(guò)濾器濾層,懸浮物被濾層攔截,濾后水通過(guò)集水系統從排水口排出。在過(guò)濾中,過(guò)濾器的過(guò)濾流量不變,被去除的懸浮物停留在濾床上,使過(guò)濾阻力增加,處理量降低,且影響濾后水質(zhì)指標,所以應根據過(guò)濾水質(zhì)情況,濾罐每間隔12～15h進(jìn)行10min反沖洗濾料,以去除停留在濾床的懸浮物。通過(guò)自動(dòng)控制裝置設定時(shí)間,進(jìn)行反沖洗。為補充反沖洗過(guò)程中的濾料損失,應定期添加濾料。(3)主要技術(shù)參數。單罐額定流量90m3/ h ;設計壓力016～1MPa ;設計溫度80℃;濾前水質(zhì)指標為懸浮物固體含量≤30mg/ L ,油含量≤20mg/ L ;濾后水質(zhì)指標為懸浮物固體含量≤3mg/ L ,油含量≤5mg/ L ,顆粒粒徑≤3μm (占總顆粒體積的85 %以上) ;反沖洗離心泵為45kW。

　　3.雙濾料過(guò)濾器與其它過(guò)濾罐的比較

　　雙濾料全自動(dòng)過(guò)濾器填加的不是單一濾料,而是填裝無(wú)煙煤、石英砂和金剛砂等濾料,組成不同密度的上下兩層濾料。根據水質(zhì)要求,濾料采用不同的級配比,上層為密度較小,料徑較小的輕質(zhì)濾料,下層為密度較大,粒徑較大的濾料。由于兩種濾料的密度差較大,在水中下降速度也不同,密度大的下沉快,密度小的下沉慢。其優(yōu)點(diǎn)是:經(jīng)過(guò)多個(gè)周期反沖洗后,仍能保持“輕、細”的濾料在上,“重、粗”的濾料在下的分層,形成濾料粒徑自上而下由小到大的粒度階梯濾層,提高了過(guò)濾水的穿透能力,大限度地發(fā)揮了不同密度、不同級配指標下濾層的截污能力。通過(guò)自動(dòng)裝置設定每12h反沖洗一次(15min) ,使濾料再生徹底,保證其過(guò)濾性能。雙濾料全自動(dòng)過(guò)濾器與單一濾料的過(guò)濾罐相比,具有過(guò)濾量大、濾料再生能力強的特點(diǎn)。單一石英砂過(guò)濾罐是以石英為濾料,截污能力差,粒徑0.6～3.5mm不等,上層0.6～1.2mm ,中層1.2～2mm ,下層2～3.5mm。經(jīng)過(guò)一個(gè)周期反沖洗后,根據石英砂的料徑大小分層,自上而下形成粒徑逐漸增大的濾層。核桃殼過(guò)濾罐主要存在著(zhù)濾料易受污油和膠質(zhì)污染,濾料價(jià)高、再生困難,反沖洗效果差的問(wèn)題。

　　4.運行情況及經(jīng)濟效益

　　在采用了雙濾料全自動(dòng)過(guò)濾器后,污水處理量和污水水質(zhì)均達到設計要求。過(guò)濾水懸浮固體含量、油含量、SRB等均已達到《碎屑巖油藏注水水質(zhì)推薦指標及分析方法( SY/ T5329—94)》水質(zhì)標準,減少了地層污染,滿(mǎn)足了臨南油田對回注污水要求。其經(jīng)濟效益表現在下面幾個(gè)方面:(1)作業(yè)大修井減少從近年水井解堵、作業(yè)大修調查情況看,臨南油田作業(yè)大修水井逐年增多。僅1999年全年大修水井29井次,其中因結垢、腐蝕嚴重而大修的井27井次,占93 %以上。在雙濾料全自動(dòng)過(guò)濾器投產(chǎn)后,回注污水水質(zhì)提高,作業(yè)大修井明顯減少, 2001年1～10月作業(yè)大修井5口,減少因結垢、腐蝕的井22井次,節約作業(yè)經(jīng)費750萬(wàn)元,水井作業(yè)周期由原來(lái)短84d延長(cháng)至短312d ,多數井目前尚沒(méi)作業(yè)。(2)系統效益提高回注水水質(zhì)主要指標懸浮物和含油達到注入水標準,減少了地層堵塞,注水壓力不在升高,提高了注水量,保證產(chǎn)能需要,為油田的穩產(chǎn)創(chuàng )造了條件,同時(shí)減緩了污水的腐蝕程度,延長(cháng)了注水設備及注水管線(xiàn)的使用壽命。(3)目前運行近一年,尚沒(méi)補充濾料。

　　5.結論及建議(1)雙濾料過(guò)濾器與其它污水處理設備相比具有結構緊湊、流程簡(jiǎn)單、過(guò)濾效率高、濾料使用壽命長(cháng)等優(yōu)點(diǎn),對實(shí)現低滲透油田回注污水水質(zhì)達標,簡(jiǎn)化污水處理流程,降低生產(chǎn)成本等具有重要意義,在油田污水處理站可推廣應用。(2)在雙濾料過(guò)濾器的反沖洗作業(yè)中,因為濾料損失等原因使水質(zhì)變差,需加強管理,定期添加濾料,以保證雙濾料過(guò)濾器的正常運行。(3)雙濾料過(guò)濾器的運行受進(jìn)水水質(zhì)影響較大,污水處理工藝中混凝沉降效果直接影響濾前水質(zhì),需控制進(jìn)水水質(zhì),完善工藝流程,保證濾后水質(zhì)指標。