過濾罐篩管沉積物形成機理及控制技術(shù)

大慶油田采油三廠

過濾罐篩管沉積物形成機理及控制技術(shù)

由文生

大慶油田采油三廠

對北二二等反沖洗憋壓的污水站篩管進行跟蹤，發(fā)現(xiàn)篩管沉積、堵塞嚴(yán)重，沉積物黏附在內(nèi)襯管上，將內(nèi)襯管孔洞堵塞，造成過流面積變小。篩管沉積物是腐蝕與結(jié)垢相伴而生的產(chǎn)物，且以腐蝕更為顯著；同時伴有有機質(zhì)的積存，過濾罐在長期運行中，不斷附著、累積，導(dǎo)致篩管堵塞，反沖洗憋壓，影響過濾和反沖洗效果。過濾罐采用不銹鋼篩管代替碳鋼篩管，可避免電偶腐蝕的發(fā)生，通過現(xiàn)場應(yīng)用效果分析，該措施可以控制沉積物的形成，延長過濾罐使用壽命，節(jié)省濾罐維修改造成本。

過濾罐；沉積物；腐蝕與結(jié)垢；含聚濃度；不銹鋼篩管

隨著三次采油及常溫集輸?shù)拇竺娣e推廣，近年來過濾罐反沖洗憋壓情況經(jīng)常發(fā)生，嚴(yán)重時反沖洗水量不到正常反沖洗水量的一半，不能保證反沖洗效果。通過對反沖洗憋壓的過濾罐篩管進行跟蹤，發(fā)現(xiàn)濾罐篩管出現(xiàn)沉積物，將內(nèi)襯管孔洞堵死，通量減小，導(dǎo)致篩管堵塞，反沖洗憋壓，影響過濾和反沖洗效果，加速濾料的污染。通過對過濾罐篩管沉積物特性進行分析，研究篩管沉積物的形成機理及影響因素，從而提出控制篩管沉積物形成的有效措施，在保證水質(zhì)的同時，可減少維修維護成本。

1 沉積物沉積特性

對北二二等反沖洗憋壓的污水站篩管進行跟蹤，發(fā)現(xiàn)篩管沉積、堵塞嚴(yán)重，沉積物黏附在內(nèi)襯管上，將內(nèi)襯管孔洞堵塞，造成過流面積變小。利用掃描電鏡觀察微觀形貌、構(gòu)架，通過能譜分析其中的元素組成，沉積物中的金屬元素Fe含量最多，非金屬元素O含量最多。沉積物成分中，F(xiàn)eS（或Fe2O3）的百分含量占50%以上，有機質(zhì)含量次之，在10%～30%之間，碳酸鈣和碳酸鎂的含量不到10%。因此認(rèn)為，篩管沉積物是屬于集腐蝕產(chǎn)物、有機質(zhì)、碳酸垢等于一體的混合垢，其中腐蝕產(chǎn)物的含量最多，占50%以上。根據(jù)篩管沉積物的堵塞情況，對篩管實際沉積速率進行了分析，得出篩管的實際平均沉積附著速率為1.877mm/a。

2 沉積物形成機理

篩管外部篩網(wǎng)為不銹鋼，而內(nèi)襯及端蓋接頭為碳鋼，普通碳鋼和不銹鋼組合會發(fā)生電偶腐蝕，即電極電位較正的不銹鋼管和電極電位較負(fù)的碳鋼管偶接，碳鋼管呈陽極，不斷地失去電子；不銹鋼管呈陰極，得到來自于碳鋼管的電子，產(chǎn)生由不銹鋼管流向碳鋼管電偶電流；而溶解在水中的氧從不銹鋼管得到電子，被還原為OH－，然后與碳鋼產(chǎn)生的陽離子（Fe2+）結(jié)合，從而使碳鋼管腐蝕加劇，產(chǎn)生大量腐蝕垢。

研究認(rèn)為，篩管沉積物是腐蝕與結(jié)垢相伴而生的產(chǎn)物，且以腐蝕更為顯著。過濾罐在長期運行中，伴有有機質(zhì)的不斷附著、累積，導(dǎo)致篩管堵塞，反沖洗憋壓，影響過濾和反沖洗效果。

3 沉積物形成影響因素

（1）含聚濃度的影響。含聚濃度增大，沉積量增多，沉積速率上升。這是由于含聚濃度大，聚合物及其降解產(chǎn)物將形成的無機鹽垢及其他懸浮物、雜質(zhì)吸附后共同沉淀，降低流動性，加速了沉積。

（2）溫度的影響。成垢陽離子(鈣、鎂離子)、成垢陰離子（碳酸氫根離子）濃度隨著溫度的升高而減小，這些變化表明，溫度越高，結(jié)垢量越大，沉積速度越快。而污水溫度在40℃左右，足以構(gòu)成碳酸垢形成的條件，隨著碳酸垢的形成，沉積量也隨之增加。

（3）壓力的影響。在0.1～0.5MPa的實驗?zāi)M壓力范圍內(nèi)，壓力對污水系統(tǒng)沉積的影響并不顯著，但總體還是表現(xiàn)出壓力降低時沉積有一定程度的上升趨勢。

（4）流速的影響。沉積速率隨流速的增大而減小，分析認(rèn)為：流速降低時，污水介質(zhì)中攜帶的懸浮固體顆粒和微生物代謝產(chǎn)物等沉積概率增大，但在污水過濾罐篩管的實際水流速度范圍內(nèi)，沉積速率的變化并不顯著。

4 沉積物控制措施

由于內(nèi)襯管和篩網(wǎng)為不同材質(zhì)，形成的電偶腐蝕使內(nèi)襯管腐蝕較快。因此，通過改變內(nèi)襯管材質(zhì)可以防止腐蝕發(fā)生。不銹鋼具有優(yōu)良的不銹耐腐蝕性能，且具有良好的加工性能。內(nèi)襯管整體采用不銹鋼材質(zhì)，篩絲、內(nèi)襯管之間不會因為電位差而造成電偶腐蝕，以控制沉積物的形成。

5 結(jié)語

（1）篩管沉積物是集腐蝕產(chǎn)物、有機質(zhì)、碳酸垢等于一體的混合物質(zhì)，其中腐蝕產(chǎn)物的含量占50%以上。

（2）碳鋼和不銹鋼組合造成的電偶腐蝕是導(dǎo)致過濾罐篩管沉積堵塞的主要原因。

（3）過濾罐采用不銹鋼篩管代替碳鋼篩管，可避免電偶腐蝕的發(fā)生，通過現(xiàn)場應(yīng)用效果分析，該措施可以控制沉積物的形成，延長過濾罐使用壽命，節(jié)省濾罐維修改造成本。

(0459)5859425、youwensheng@petrochina.com.cn

（欄目主持楊軍）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.6.007

由文生：2003年畢業(yè)于吉林建筑工程學(xué)院給水排水工程專業(yè)，現(xiàn)工作于大慶油田有限責(zé)任公司第三采油廠規(guī)劃設(shè)計研究所。