过滤罐筛管沉积物形成机理及控制技术

大庆油田采油三厂

过滤罐筛管沉积物形成机理及控制技术

由文生

大庆油田采油三厂

对北二二等反冲洗憋压的污水站筛管进行跟踪，发现筛管沉积、堵塞严重，沉积物黏附在内衬管上，将内衬管孔洞堵塞，造成过流面积变小。筛管沉积物是腐蚀与结垢相伴而生的产物，且以腐蚀更为显著；同时伴有有机质的积存，过滤罐在长期运行中，不断附着、累积，导致筛管堵塞，反冲洗憋压，影响过滤和反冲洗效果。过滤罐采用不锈钢筛管代替碳钢筛管，可避免电偶腐蚀的发生，通过现场应用效果分析，该措施可以控制沉积物的形成，延长过滤罐使用寿命，节省滤罐维修改造成本。

过滤罐；沉积物；腐蚀与结垢；含聚浓度；不锈钢筛管

随着三次采油及常温集输的大面积推广，近年来过滤罐反冲洗憋压情况经常发生，严重时反冲洗水量不到正常反冲洗水量的一半，不能保证反冲洗效果。通过对反冲洗憋压的过滤罐筛管进行跟踪，发现滤罐筛管出现沉积物，将内衬管孔洞堵死，通量减小，导致筛管堵塞，反冲洗憋压，影响过滤和反冲洗效果，加速滤料的污染。通过对过滤罐筛管沉积物特性进行分析，研究筛管沉积物的形成机理及影响因素，从而提出控制筛管沉积物形成的有效措施，在保证水质的同时，可减少维修维护成本。

1 沉积物沉积特性

对北二二等反冲洗憋压的污水站筛管进行跟踪，发现筛管沉积、堵塞严重，沉积物黏附在内衬管上，将内衬管孔洞堵塞，造成过流面积变小。利用扫描电镜观察微观形貌、构架，通过能谱分析其中的元素组成，沉积物中的金属元素Fe含量最多，非金属元素O含量最多。沉积物成分中，FeS（或Fe2O3）的百分含量占50%以上，有机质含量次之，在10%～30%之间，碳酸钙和碳酸镁的含量不到10%。因此认为，筛管沉积物是属于集腐蚀产物、有机质、碳酸垢等于一体的混合垢，其中腐蚀产物的含量最多，占50%以上。根据筛管沉积物的堵塞情况，对筛管实际沉积速率进行了分析，得出筛管的实际平均沉积附着速率为1.877mm/a。

2 沉积物形成机理

筛管外部筛网为不锈钢，而内衬及端盖接头为碳钢，普通碳钢和不锈钢组合会发生电偶腐蚀，即电极电位较正的不锈钢管和电极电位较负的碳钢管偶接，碳钢管呈阳极，不断地失去电子；不锈钢管呈阴极，得到来自于碳钢管的电子，产生由不锈钢管流向碳钢管电偶电流；而溶解在水中的氧从不锈钢管得到电子，被还原为OH－，然后与碳钢产生的阳离子（Fe2+）结合，从而使碳钢管腐蚀加剧，产生大量腐蚀垢。

研究认为，筛管沉积物是腐蚀与结垢相伴而生的产物，且以腐蚀更为显著。过滤罐在长期运行中，伴有有机质的不断附着、累积，导致筛管堵塞，反冲洗憋压，影响过滤和反冲洗效果。

3 沉积物形成影响因素

（1）含聚浓度的影响。含聚浓度增大，沉积量增多，沉积速率上升。这是由于含聚浓度大，聚合物及其降解产物将形成的无机盐垢及其他悬浮物、杂质吸附后共同沉淀，降低流动性，加速了沉积。

（2）温度的影响。成垢阳离子(钙、镁离子)、成垢阴离子（碳酸氢根离子）浓度随着温度的升高而减小，这些变化表明，温度越高，结垢量越大，沉积速度越快。而污水温度在40℃左右，足以构成碳酸垢形成的条件，随着碳酸垢的形成，沉积量也随之增加。

（3）压力的影响。在0.1～0.5MPa的实验模拟压力范围内，压力对污水系统沉积的影响并不显著，但总体还是表现出压力降低时沉积有一定程度的上升趋势。

（4）流速的影响。沉积速率随流速的增大而减小，分析认为：流速降低时，污水介质中携带的悬浮固体颗粒和微生物代谢产物等沉积概率增大，但在污水过滤罐筛管的实际水流速度范围内，沉积速率的变化并不显著。

4 沉积物控制措施

由于内衬管和筛网为不同材质，形成的电偶腐蚀使内衬管腐蚀较快。因此，通过改变内衬管材质可以防止腐蚀发生。不锈钢具有优良的不锈耐腐蚀性能，且具有良好的加工性能。内衬管整体采用不锈钢材质，筛丝、内衬管之间不会因为电位差而造成电偶腐蚀，以控制沉积物的形成。

5 结语

（1）筛管沉积物是集腐蚀产物、有机质、碳酸垢等于一体的混合物质，其中腐蚀产物的含量占50%以上。

（2）碳钢和不锈钢组合造成的电偶腐蚀是导致过滤罐筛管沉积堵塞的主要原因。

（3）过滤罐采用不锈钢筛管代替碳钢筛管，可避免电偶腐蚀的发生，通过现场应用效果分析，该措施可以控制沉积物的形成，延长过滤罐使用寿命，节省滤罐维修改造成本。

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

（栏目主持杨军）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.6.007

由文生：2003年毕业于吉林建筑工程学院给水排水工程专业，现工作于大庆油田有限责任公司第三采油厂规划设计研究所。