雙介質(zhì)核桃殼濾器濾料防漏失技術(shù)與應(yīng)用

徐 銘

中海石油（中國(guó)）有限公司渤中作業(yè)公司 天津 300450

油田開(kāi)采環(huán)境復(fù)雜，生產(chǎn)水處理系統(tǒng)包括多種處理設(shè)備，其中核桃殼過(guò)濾器主要用于過(guò)濾斜板、氣浮等不能自然上浮的物質(zhì)，如細(xì)分散乳化油、懸浮物等。過(guò)濾階段水流自上而下沖洗，反洗的時(shí)候通過(guò)機(jī)械強(qiáng)力攪拌、加大排量水沖洗的方式清洗濾料。

1 設(shè)備結(jié)構(gòu)組成與存在問(wèn)題

根據(jù)油田需要，設(shè)置不同數(shù)量的核桃殼過(guò)濾器，濾器內(nèi)部自下而上依次填充粒徑在規(guī)范內(nèi)的礫石、核桃殼。罐內(nèi)有攪拌器、上篩管、下篩管。在反洗的時(shí)候?qū)⒐摅w導(dǎo)出生產(chǎn)流程，關(guān)閉所有閥門(mén)，啟動(dòng)攪拌機(jī)攪拌5min，反復(fù)清洗閥門(mén)口，啟動(dòng)反洗水泵反沖洗[1]。

使用初期，設(shè)備過(guò)濾的水中含油量與懸浮物質(zhì)固體含量均小于5mg/ L，在長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行中，設(shè)備的處理量不斷增加導(dǎo)致效果降低，更換濾料可以顯著改善過(guò)濾效果，但僅能維持半年。后期檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備內(nèi)部存在大量核桃殼濾料，濾料大量漏失。根據(jù)實(shí)際調(diào)查發(fā)現(xiàn)，濾料漏失是設(shè)備過(guò)濾效果變差的主要原因。

2 濾料漏失的原因分析

2.1 設(shè)備結(jié)構(gòu)故障

設(shè)備連接位置不牢固會(huì)出現(xiàn)漏失情況。設(shè)備連接位置常使用焊接形式固定，點(diǎn)焊時(shí)設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)性能不良、內(nèi)部的篩管端蓋鋼板厚度不佳、封閉區(qū)域無(wú)法拓展使用范圍從而降低抗壓能力，會(huì)造成連接位置變形。

2.2 運(yùn)行工藝故障

漏失現(xiàn)象與反洗效果不良有緊密關(guān)系，局部應(yīng)力集中會(huì)出現(xiàn)濾料漏失情況。設(shè)備過(guò)濾時(shí)，水中的油污和懸浮固體顆粒被攔截在濾層表面，過(guò)濾孔徑逐漸被附著物撐大，導(dǎo)致過(guò)濾困難。在上游加入清水劑、懸浮劑會(huì)產(chǎn)生絮凝作用，在絮凝作用下會(huì)出現(xiàn)油滴粘連情況，導(dǎo)致孔徑粗?；Ｓ偷瘟阶兇蠛?，在系統(tǒng)內(nèi)和其他濾料之間的連接越來(lái)越緊密，與濾料的接觸面積增大，油田的蠟質(zhì)、膠質(zhì)、瀝青等物質(zhì)也會(huì)附著在材料上，很難清洗，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行會(huì)導(dǎo)致濾料重量加重，篩管壓力增大。濾料板結(jié)后，黏結(jié)力大導(dǎo)致濾層部分的孔隙、縫隙變大，布水不合理在過(guò)濾和反洗中形成優(yōu)勢(shì)通道，導(dǎo)致底部篩管局部應(yīng)力不集中，篩管末端、端蓋連接處存在薄弱點(diǎn)，很容易出現(xiàn)變形情況。

2.3 濾料級(jí)配

墊層礫石單一、承托作用無(wú)法發(fā)揮時(shí)，會(huì)出現(xiàn)濾料漏失現(xiàn)象。礫石層的主要作用是防止過(guò)濾時(shí)濾料從集水系統(tǒng)流失，在反沖洗的過(guò)程均勻布水。

3 工程概述

油田使用的老核桃殼過(guò)濾器存在濾料流失問(wèn)題，在油田停產(chǎn)改造期間，在水工藝艙內(nèi)發(fā)現(xiàn)大量濾料，污水艙內(nèi)有少量的濾料，凈水緩沖罐中未發(fā)現(xiàn)濾料，證明濾料均從反洗出口進(jìn)如水工藝艙。因此，停產(chǎn)改造期間組織更換了A、E、F 罐的濾料，B、C、D 未更換。油田恢復(fù)生產(chǎn)后，A、E、F 投用一段時(shí)間的效果較差，除油效率低；B、C、D 的除油效果更差，而且反洗用水量大。新加的3 個(gè)核桃殼過(guò)濾器效果非常好，因此申請(qǐng)更換B、C、D 三個(gè)罐的濾料[2]。

工作人員開(kāi)蓋檢查C 罐，發(fā)現(xiàn)濾料嚴(yán)重污染，但無(wú)濾料流失；D 罐濾料污染，漏失部分濾料，濾料面在上玻璃孔以下；B 罐的濾料流失嚴(yán)重，已接近底部。

檢查頂部排污口：排污時(shí)可能會(huì)有上部漂浮的濾料漏失，但是漏失量不會(huì)太大。檢查上部篩管：篩管間隙非常細(xì)密，篩管保持完好，沒(méi)有漏失點(diǎn)；篩管法蘭無(wú)松動(dòng)，存少量細(xì)顆粒的濾料漏失，不可能大量漏失。進(jìn)行底部篩管：底部篩管細(xì)密，通過(guò)檢查無(wú)穿孔變形情況，在底部篩管的漏失可能性很小。最后發(fā)現(xiàn)，中心筒和攪拌電機(jī)軸承間隙存在銹蝕與漏失情況，詳細(xì)檢查后發(fā)現(xiàn)中心筒（配水筒）與攪拌電機(jī)軸承之間存在極大間隙，B、C、D 罐中B 罐（漏失最嚴(yán)重）的間隙最大，銹蝕嚴(yán)重，后續(xù)調(diào)查證明該處出現(xiàn)漏失的可能性最大。

（1）中心筒內(nèi)部加裝護(hù)套、隔離濾料漏失通道；有效隔離中心筒和攪拌軸承，徹底解決密封套脫落后核桃殼濾料漏失的難題；一定程度上緩沖攪拌軸承反洗時(shí)偏心震動(dòng)；

（2）將頂部的中心水筒加分配篩管，改造為和底部篩管相同的平行結(jié)構(gòu)形式；

（3）核桃殼濾器排污管線可能存在少量漏失，建議在罐頂排污口處加裝篩網(wǎng)，要求材質(zhì)有一定強(qiáng)度，避免變形[3]。

4 反沖洗工藝的優(yōu)化

增設(shè)助洗劑加注流程可以顯著改善反洗效果。根據(jù)部分油廠實(shí)際情況，在反沖洗水泵入口位置增設(shè)助洗劑加注流程可以提高反沖洗效果，通過(guò)物理與化學(xué)的方式促進(jìn)濾料再生，提高反沖洗能效降低板結(jié)可能；反沖洗時(shí)，設(shè)置連鎖控制邏輯可以降低人工勞動(dòng)強(qiáng)度。

調(diào)整反洗參數(shù)。反沖洗強(qiáng)度會(huì)影響最終的效果，低強(qiáng)度反沖洗不會(huì)讓濾料完全流化，強(qiáng)度高會(huì)引起反作用，因此選擇合適的反沖洗強(qiáng)度進(jìn)行沖洗很重要。

延長(zhǎng)沖洗時(shí)間。動(dòng)態(tài)觀察不同反洗時(shí)間的除油率。在改進(jìn)中，應(yīng)重視結(jié)構(gòu)優(yōu)化，如改變篩管末端、蓋端連接方式來(lái)提高連接強(qiáng)度，其次優(yōu)化反洗工藝。

承托層級(jí)配優(yōu)化。按照油田的實(shí)際情況，普遍使用四層法填裝承托，現(xiàn)場(chǎng)效果良好，后續(xù)更換濾料時(shí)可以為罐體的施工提供合理建議，有利于更好發(fā)揮承托的作用。

5 結(jié)語(yǔ)

新時(shí)期油田開(kāi)采內(nèi)容復(fù)雜，油田核桃殼過(guò)濾濾料漏失的原因較多，在實(shí)際管理內(nèi)容中，應(yīng)針對(duì)細(xì)節(jié)進(jìn)行合理分析，做好細(xì)節(jié)管理，針對(duì)實(shí)際出現(xiàn)的問(wèn)題提出對(duì)應(yīng)的改進(jìn)措施，為解決出現(xiàn)問(wèn)題提供合理方案，從而提高設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)降本增效。