摘 要 介绍了过滤器的结构和亲水憎油改性纤维球滤料,根据来水水质情况可以采用压紧式或非压紧式纤维球过滤器的结构。在大庆油田进行现场应用性试验,结果表明,改性纤维球过滤器具有滤速高、处理量大的特点,适用于聚驱油田含油污水深度处理,出水达到低渗透层注水水质标准。
关键词 改性纤维球 过滤器 含油 悬浮物含量
中图分类号 TQ051·8+5 文献标识码 A 文章编号 0254-6094(2003)04-0211-04
油田开采后期,采用三次采油技术,聚合物驱油是其中一种有效的方法。聚合物的注入使采出液的油水分离难度增大,处理后的含油污水达到油田注水指标困难。原有水驱含油污水处理工艺,如锰砂、石英砂及核桃壳过滤技术均难以达到要求,其主要表现在反冲洗次数增加、反冲洗不彻底、滤料污染周期缩短、出水含油量高、悬浮物超标、出水水质不达标等方面。根据上述情况,经多次研究反复试验,采用的改性纤维球过滤器过滤技术对注聚含油污水的处理,具有滤速高、过滤能力大、反冲洗周期长、滤料使用周期长等优点,根据来水水质情况,可分别采用压紧式和非压紧式过滤器结构,经过在大庆油田有限责任公司现场试验,出水可达到聚驱油田注水水质标准。
1 改性纤维球滤料
改性纤维球滤料由特种纤维经过改性制成,是针对含油污水处理研制开发的新型材料,其纤维丝具有亲水憎油性,对油及悬浮物吸附能力强;反洗再生能力强,即使在原油中长时间浸泡,也能利用常温水在短时间内清洗干净。改性纤维球滤料为球状结构(图1)[1],滤料所用的纤维丝具有较好的弹性,而且丝径较细,制成的纤维球滤料比表面积较大。纤维球滤料在过滤器中形成的滤层孔隙沿水流方向逐渐变小,形成了理想的上大下小孔隙分布状态,增强了截污能力,更有利于油及悬浮物的去除[2]。
2 过滤器结构
根据来水情况和出水水质要求不同,改性纤维球过滤器采用两种结构:压紧式和非压紧式过滤器[3]。
压紧式过滤器(图2a)过滤时,根据过滤精度和系统压差要求,调整压紧装置的压紧量,含油污水由进水口进入,通过滤料上拦截孔板进入罐体内,通过亲水憎油性滤料过滤。滤料在过水的作用下沉积于滤料下拦截孔板,滤料依靠直接拦截、惯性拦截和表面吸附等机理去除水中含油和机械杂质,清水经过滤料下拦截孔板,由出水口排除。
当滤料污染到一定程度,超过滤料纳污量时,就要进行反冲洗。反冲洗时由压紧装置升起透水式压实体至预定高度,切换到反冲洗流程,出水口变为反冲洗水入口,进水口变为反冲洗水出口,水流通过反冲洗水入口自下而上与过滤时相反的方向流经过滤器,同时搅拌装置的桨叶不断旋转,使滤料做上下翻滚,进行反冲洗,污物从滤料上脱落进入水中,由反冲洗水出口排除罐体外,流入污水池。反冲洗完毕后,切换到过滤流程,进入过滤状态,进行下一个工作周期。
非压紧式过滤器(图2b)与压紧式过滤器相比,在结构上取消了压紧装置,工作时除了没有压紧过程外,其余过程与压紧式过滤器相同。
3 改性纤维球过滤器性能试验
应用性试验在大庆油田有限责任公司的两个采油厂进行,利用已建站水管网来水对改性纤维球过滤器进行性能试验。
3.1 试验参数和工艺流程
技术参数为:
单罐处理能力 ≥4 800m³/d
滤速 16~30m/h
反冲洗周期 ≥12h
反冲洗时间 15~30min
原工艺流程为图3中实线,通过核桃壳过滤器一级过滤,再经石英砂过滤器二级过滤。
试验所采用的工艺流程为图3中的虚线和点划线。一是增压泵出口管线接一级核桃壳过滤器过滤,二级采用改性纤维球过滤器过滤,如图中点划线所示;二是仅采用一级改性纤维球过滤器进行过滤,如图中虚线所示。
3.2 纤维球过滤器过滤试验结果
采用纤维球过滤器过滤来水,来水含油、过滤后含油、来水悬浮物含量和滤后悬浮物含量的试验结果如图4所示。
来水含油平均在30mg/L,来水悬浮物平均含量在27mg/L的条件下,采用纤维球过滤器过滤后的出水可以达到含油均值8mg/L,悬浮物含量均值3mg/L,粒径中值不大于2.0μm。
3.3 进水情况和过滤效率的试验结果一级为核桃壳过滤器二级为石英砂过滤器(原流程)与采用纤维球过滤器(试验流程)试验结果见图5,来水悬浮物和滤后悬浮物去除率试验结果见图6。
原流程与试验流程在来水条件相同的情况下,改性纤维球过滤器过滤对含油和悬浮物含量去除率为90%,而一级为核桃壳过滤器二级为石英砂过滤器的两级过滤流程含油和悬浮物含量去除率最大仅为50%,而且随时间的增加,含油和悬浮物含量去除率逐渐降低。
试验还表明,采用一级为核桃壳过滤器二级为纤维球过滤器的两级过滤流程与采用单级纤维球过滤器过滤流程相比,在同样的来水情况和相同出水指标的条件下,可以延长反冲洗周期。
4 结论
通过试验,对改性纤维球过滤器的应用性研究可以得出如下结论:
a.适用于油田聚驱含油污水深度处理,出水达到低渗透油层注水水质标准;
b.滤速高,处理量大,出水水质受流速及入水水质影响不大;
c.水头损失增长缓慢,反冲洗周期可长达72h;
d.在聚驱含油污水处理中,过滤效果优于原流程的核桃壳过滤器和石英砂过滤器的两级过滤;
e.滤料对聚合物的截留较小,不会形成聚合物聚集的现象。
此外,改性纤维球过滤器具有投资少、占地面积小、运行费用低等优点,在油田含油污水,特别是对聚驱含油污水的深度处理,具有良好的使用性能和非常广泛的应用前景。
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