浅析油田采出水过滤系统运行及优化

一、绪论

安塞油田地处黄土高原, 属于典型的低渗、特低渗透油田, 多数区块地层渗透率在10×10-3μm2以下, 孔隙喉道小, 易被注入水中的固体颗粒堵塞, 致使注水井井况变差, 甚至报废, 为保证在确定的注水压力和必须的流量下, 所注的水能自由地流经地层, 而不引起油层孔隙孔喉的堵塞, 需要对采出水做精细处理。过滤设备在采出水处理系统中起着重要作用, 直接影响采出水处理效果。长庆油田采出水处理工艺中过滤设备主要采用核桃壳轻质滤料过滤器、纤维球过滤器。核桃壳轻质滤料过滤器是近几年发展较快的一种过滤设备, 纤维球过滤器在采出水的精细处理中, 使用效果比较好。

二、过滤器的性能及原理

1. 核桃壳过滤器工作原理

过滤:原水经顶部进水管线, 由分水器流经滤层, 原水中的悬浮固体被滤层拦截, 滤后水通过集水系统从出水管线排出。在过滤过程中, 随着悬浮物截留量的增加, 过滤阻力会逐渐增大, 但过滤器的过滤流量不会发生变化。

滤料反冲洗:冲洗用水经反洗进口由罐底进入, 冲洗核桃壳分离油污和悬浮物, 之后经反冲出水管排出。而滤料可因构造不同, 或罐内搅拌清洗, 或经底部集料口送至料循环泵罐外泵搓洗后, 再由出料管经去污后的核桃壳滤料喷入过滤器中。

2. 纤维球过滤器工作原理

纤维球过滤器内的纤维球滤料, 具有极大的比表面积和空隙率。过滤工作时由于滤料为柔性, 滤料和空隙可压缩, 随着过滤时工作压力和滤料的比重, 滤层空隙沿水流方向逐渐变小, 形成上疏下致密的理想分布状态, 从而有效截流水中的悬浮物等杂质, 降低污水中含油量和悬浮物。

反冲洗:当滤料污染到一定程度, 超过滤料纳污量时就要进行反冲洗。反冲洗时一般选择清水, 一般过滤器反冲洗流程选择上进下出, 与过滤时相反的方向流经过滤器, 同时启动搅拌泵, 使滤料做上下翻滚, 进行反冲洗, 由反冲洗水出口排除罐体外, 流入污水池。反冲洗完毕后, 切换到过滤流程, 进入过滤状态, 进行下一个工作周期。

三、过滤系统日常运行情况

安塞油田过滤系统绝大多数由两台核桃壳过滤器、两台纤维球过滤器或并或串联组成, 核桃壳过滤器主要利用核桃壳滤料本身具备亲水憎油性和比重略重于水, 以实现反洗再生, 主要用于除油;纤维球过滤器利用改性纤维球的亲水疏油、丝径细比表面极大、叠加后滤层空隙小、滤层孔隙度大、上疏下密、反洗再生性好的特点, 主要用于处理悬浮物。但是随着油田的开发, 过滤器的运行超负荷, 导致过滤器性能恶化较快, 达不到处理要求。

四、优化方案

针对安塞油田过滤系统在运行的各种问题, 减轻过滤器的负担, 优化水质处理, 制定出以下的优化方案:

1. 优选核桃壳滤料并及时添加

较小核桃壳滤料粒径对保证滤后水质有利, 但可能导致水流剪力、水头损失增长过快, 滤层的纳污量低, 过滤周期短, 滤速低, 产水量小等问题。而粒径过大, 则难以保证过滤水质。因此一是需要选择优质的核桃壳滤料, 二是运行中及时添加, 每年添加量需在总量的10%以上。

2. 优化滤料反洗工艺

为了保证滤料反洗更彻底, 反洗后滤料分布均匀, 建议对核桃壳过滤器、纤维球过滤器做以下改造:

(1) 核桃壳过滤器增加滤料搅拌功能, 增加搅拌功能后滤料反洗更彻底, 滤料分布更均匀。

(2) 改造纤维球过滤器, 在过滤器罐顶增加洗涤剂添加口。

(3) 优化滤料反洗程序及反洗频次, 规定每天反洗, 反洗时间控制在15min以上, 用水量超5m3, 边搅拌边反洗, 边反洗边添加洗涤剂。

3. 充分发挥前端罐体单元重力沉降功能

采出水随着在罐体单元内停留时间的延长处理效果有较大改善, 因此建议对罐体单元做以下优化。

(1) 扩大除油罐、调节罐容量。将目前的300m3除油罐、200m3调节罐均更换为容量为500m3的罐体。

(2) 加强对罐体单元的日常管理, 以日程表的格式安排操作人员定期实施罐体收油和排污操作。

4. 优化前端加药单元

调整絮凝剂、助凝剂添加位置, 助凝剂在絮凝剂反应后30分钟左右投加悬浮物聚结效果较好, 形成矾花较大。因此建议根据新建除油罐构造及来液量大小在除油罐布液管以下, 斜板以上一定高度增设絮凝剂布液管线, 在絮凝剂布液管以下、斜板以上一定高度增设助凝剂布液管线, 两套布液管线满足助凝剂在絮凝剂反应后30分钟起反应。

五、总结及建议

针对安塞油田注水标准要求严格的情况, 采用过滤器去除悬浮固体和油分十分必要。核桃壳过滤器和改性纤维球过滤器运行效果良好, 达到了国家要求的水质标准, 保证了油田的正常生产。

摘要：安塞油田属于典型的低渗、特低渗透油田, 注水标准要求严格, 采出水处理的关键环节是由过滤器去除悬浮固体和油分。结合采出水处理站点的核桃壳过滤器和改性纤维球过滤器的性能特点, 分析过滤系统的运行问题, 提出滤料优选, 过滤器技术改造以及反洗工艺的改善等优化建议, 来提高过滤系统处理的回注水质量。

关键词：核桃壳过滤器,纤维球过滤器,优化方案