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）有限公司渤中作業(yè)公司 天津 300450

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

1 設(shè)備結(jié)構(gòu)組成與存在問題

根據(jù)油田需要，設(shè)置不同數(shù)量的核桃殼過濾器，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。在反洗的時候?qū)⒐摅w導(dǎo)出生產(chǎn)流程，關(guān)閉所有閥門，啟動攪拌機攪拌5min，反復(fù)清洗閥門口，啟動反洗水泵反沖洗[1]。

使用初期，設(shè)備過濾的水中含油量與懸浮物質(zhì)固體含量均小于5mg/ L，在長時間的運行中，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濾效果，但僅能維持半年。后期檢修時發(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)實際調(diào)查發(fā)現(xiàn)，濾料漏失是設(shè)備過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出現(xiàn)漏失情況。設(shè)備連接位置常使用焊接形式固定，點焊時設(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)域無法拓展使用范圍從而降低抗壓能力，會造成連接位置變形。

2.2 運行工藝故障

漏失現(xiàn)象與反洗效果不良有緊密關(guān)系，局部應(yīng)力集中會出現(xiàn)濾料漏失情況。設(shè)備過濾時，水中的油污和懸浮固體顆粒被攔截在濾層表面，過濾孔徑逐漸被附著物撐大，導(dǎo)致過濾困難。在上游加入清水劑、懸浮劑會產(chǎn)生絮凝作用，在絮凝作用下會出現(xiàn)油滴粘連情況，導(dǎo)致孔徑粗粒化。油滴粒徑變大后，在系統(tǒng)內(nèi)和其他濾料之間的連接越來越緊密，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)也會附著在材料上，很難清洗，長時間運行會導(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，布水不合理在過濾和反洗中形成優(yōu)勢通道，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，很容易出現(xiàn)變形情況。

2.3 濾料級配

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

3 工程概述

油田使用的老核桃殼過濾器存在濾料流失問題，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 個核桃殼過濾器效果非常好，因此申請更換B、C、D 三個罐的濾料[2]。

工作人員開蓋檢查C 罐，發(fā)現(xiàn)濾料嚴(yán)重污染，但無濾料流失；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：排污時可能會有上部漂浮的濾料漏失，但是漏失量不會太大。檢查上部篩管：篩管間隙非常細密，篩管保持完好，沒有漏失點；篩管法蘭無松動，存少量細顆粒的濾料漏失，不可能大量漏失。進行底部篩管：底部篩管細密，通過檢查無穿孔變形情況，在底部篩管的漏失可能性很小。最后發(fā)現(xiàn)，中心筒和攪拌電機軸承間隙存在銹蝕與漏失情況，詳細檢查后發(fā)現(xiàn)中心筒（配水筒）與攪拌電機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偏心震動；

（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，通過物理與化學(xué)的方式促進濾料再生，提高反沖洗能效降低板結(jié)可能；反沖洗時，設(shè)置連鎖控制邏輯可以降低人工勞動強度。

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

延長沖洗時間。動態(tài)觀察不同反洗時間的除油率。在改進中，應(yīng)重視結(jié)構(gòu)優(yōu)化，如改變篩管末端、蓋端連接方式來提高連接強度，其次優(yōu)化反洗工藝。

承托層級配優(yōu)化。按照油田的實際情況，普遍使用四層法填裝承托，現(xiàn)場效果良好，后續(xù)更換濾料時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

新時期油田開采內(nèi)容復(fù)雜，油田核桃殼過濾濾料漏失的原因較多，在實際管理內(nèi)容中，應(yīng)針對細節(jié)進行合理分析，做好細節(jié)管理，針對實際出現(xiàn)的問題提出對應(yīng)的改進措施，為解決出現(xiàn)問題提供合理方案，從而提高設(shè)備的運行穩(wěn)定性，實現(xiàn)降本增效。