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, 最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最短84d 延长至最短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。
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