双滤料过滤器在油田污水处理中的应用-无烟煤滤料

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摘要针对低渗透油田回注污水水质不达标的问题,采用GLWA270/ 016 ( S)型双滤料全自动过滤器,改造临南油田污水处理系统。介绍了过滤器的结构、工作原理和主要技术参数,并与其它过滤罐进行了比较,认为双滤料自动过滤器具有过流量大、滤料再生能力强的特点,可反冲洗并控制滤料粒径自上而下由小到大的粒度滤层。通过污水处理前后水质指标的对比,说明这种过滤器可有效地保证污水水质。

　　主题词污水过滤器应用

　　随着油田开发的不断深入,原油含水不断上升,采油污水处理已成为注水开发油田的重要工作。目前,临南油田污水量达5000m3/ d ,处理后全部回注到临南油田。临南油田为低渗透油田,对回注水质要求高,污水水质不达标直接影响油田开发效果。2000年临盘采油厂对临南污水处理系统进行了改造,过滤罐采用江汉石油机械厂的GLWA270/ 016 ( S)型双滤料全自动过滤器,提高了污水处理后的水质,满足了地层注水的要求。

　　1.污水处理流程分析(1)改造前污水处理流程及存在问题。采用重力式除油流程: 200m3接收罐→1000m3沉降罐→100m3缓冲罐→提升泵→核桃壳过滤罐→1000m3注水罐→外输泵→外输至临南油田。站内沉降分离主要依靠重力沉降(托克斯沉降分离原理) ,通过物理方法使含油污水中悬浮杂质沉降分离,但粒径小的悬浮物及微小的油滴难以除去。1996年核桃壳过滤罐投产后,由于污油和胶质对核桃壳滤料危害较大,出现滤料污染、板结和滤速降低、出水水质变坏等现象,虽采取加大反冲冼强度、延长反冲冼时间等措施,滤后水仍不能满足注水水质要求。(2)改造后污水处理流程及其优点。改造后污水处理流程: 200m3接收罐→混合反应器→1000m3混凝沉降罐→100m3缓冲罐→提升泵→双滤料过滤罐→1000m3注水罐→外输泵→外输至临南油田。改造后的污水处理流程,保留了原重力式沉降流程,增加了混合反应器,这样提高了过滤器的滤前水质,充分利用了原有设备和流程,降低了改造费用;过滤罐采用成撬并联安装,增大了污水处理量,提高了污水过滤精度,满足了低渗透油田回注污水的要求;提高了污水处理的自动化程度,减轻了操作工人的劳动强度。

　　2.结构原理及主要参数(1)结构。双滤料全自动过滤器主要由过滤罐体、管汇、反冲洗泵和自动控制装置四大部分组成,其中过滤罐体结构见图1。滤罐体内分为滤前水腔区、滤料区、滤料垫层区和滤后水腔区三个部分。为克服反冲洗时上层滤料容易逸出的缺点,在原设计的基础上将滤前水腔区高度增加0.5m。

 

　　(2)工作原理。污水经提升泵进入过滤器滤层,悬浮物被滤层拦截,滤后水通过集水系统从排水口排出。在过滤中,过滤器的过滤流量不变,被去除的悬浮物停留在滤床上,使过滤阻力增加,处理量降低,且影响滤后水质指标,所以应根据过滤水质情况,滤罐每间隔12～15h进行10min反冲洗滤料,以去除停留在滤床的悬浮物。通过自动控制装置设定时间,进行反冲洗。为补充反冲洗过程中的滤料损失,应定期添加滤料。(3)主要技术参数。单罐额定流量90m3/ h ;设计压力016～1MPa ;设计温度80℃;滤前水质指标为悬浮物固体含量≤30mg/ L ,油含量≤20mg/ L ;滤后水质指标为悬浮物固体含量≤3mg/ L ,油含量≤5mg/ L ,颗粒粒径≤3μm (占总颗粒体积的85 %以上) ;反冲洗离心泵为45kW。

　　3.双滤料过滤器与其它过滤罐的比较

　　双滤料全自动过滤器填加的不是单一滤料,而是填装无烟煤、石英砂和金刚砂等滤料,组成不同密度的上下两层滤料。根据水质要求,滤料采用不同的级配比,上层为密度较小,料径较小的轻质滤料,下层为密度较大,粒径较大的滤料。由于两种滤料的密度差较大,在水中下降速度也不同,密度大的下沉快,密度小的下沉慢。其优点是:经过多个周期反冲洗后,仍能保持“轻、细”的滤料在上,“重、粗”的滤料在下的分层,形成滤料粒径自上而下由小到大的粒度阶梯滤层,提高了过滤水的穿透能力,大限度地发挥了不同密度、不同级配指标下滤层的截污能力。通过自动装置设定每12h反冲洗一次(15min) ,使滤料再生彻底,保证其过滤性能。双滤料全自动过滤器与单一滤料的过滤罐相比,具有过滤量大、滤料再生能力强的特点。单一石英砂过滤罐是以石英为滤料,截污能力差,粒径0.6～3.5mm不等,上层0.6～1.2mm ,中层1.2～2mm ,下层2～3.5mm。经过一个周期反冲洗后,根据石英砂的料径大小分层,自上而下形成粒径逐渐增大的滤层。核桃壳过滤罐主要存在着滤料易受污油和胶质污染,滤料价高、再生困难,反冲洗效果差的问题。

　　4.运行情况及经济效益

　　在采用了双滤料全自动过滤器后,污水处理量和污水水质均达到设计要求。过滤水悬浮固体含量、油含量、SRB等均已达到《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法( SY/ T5329—94)》水质标准,减少了地层污染,满足了临南油田对回注污水要求。其经济效益表现在下面几个方面:(1)作业大修井减少从近年水井解堵、作业大修调查情况看,临南油田作业大修水井逐年增多。仅1999年全年大修水井29井次,其中因结垢、腐蚀严重而大修的井27井次,占93 %以上。在双滤料全自动过滤器投产后,回注污水水质提高,作业大修井明显减少, 2001年1～10月作业大修井5口,减少因结垢、腐蚀的井22井次,节约作业经费750万元,水井作业周期由原来短84d延长至短312d ,多数井目前尚没作业。(2)系统效益提高回注水水质主要指标悬浮物和含油达到注入水标准,减少了地层堵塞,注水压力不在升高,提高了注水量,保证产能需要,为油田的稳产创造了条件,同时减缓了污水的腐蚀程度,延长了注水设备及注水管线的使用寿命。(3)目前运行近一年,尚没补充滤料。

　　5.结论及建议(1)双滤料过滤器与其它污水处理设备相比具有结构紧凑、流程简单、过滤效率高、滤料使用寿命长等优点,对实现低渗透油田回注污水水质达标,简化污水处理流程,降低生产成本等具有重要意义,在油田污水处理站可推广应用。(2)在双滤料过滤器的反冲洗作业中,因为滤料损失等原因使水质变差,需加强管理,定期添加滤料,以保证双滤料过滤器的正常运行。(3)双滤料过滤器的运行受进水水质影响较大,污水处理工艺中混凝沉降效果直接影响滤前水质,需控制进水水质,完善工艺流程,保证滤后水质指标。