基于热化学方法的核桃壳过滤器清洗技术及其应用

鲁瑜

（中海石油（中国）有限公司天津分公司辽东作业公司，天津塘沽300452）

化学工程

基于热化学方法的核桃壳过滤器清洗技术及其应用

鲁瑜

（中海石油（中国）有限公司天津分公司辽东作业公司，天津塘沽300452）

针对核桃壳过滤器在长期使用过程中，核桃壳滤料污染严重，为保证注水水质要求，更换核桃壳滤料频率不断攀升的情况，海上油田引进自生热化学清洗技术对核桃壳过滤器进行清洗。该技术采用若干种无机化学材料反应产生高效热量，迅速加热管道或生产设备，融化并清除结晶沉积的油污及无机杂质等，从而达到清洁管道和生产设备设施的目的，有效延长生产设备免修期。试验结果表明该清洗技术可行，效果明显，安全上可控，适用于核桃壳过滤器清洗，该技术的使用能减少更换滤料施工次数，改善注水水质，达到节约成本，具有一定的应用推广价值。

自生热；核桃壳过滤器；清洗剂；技术应用

海上油田核桃壳过滤器作为污水处理流程里的最后一级滤器，通过核桃壳的过滤功能，过滤含油污水里的原油。其采用的过滤技术是滤流分离技术，该技术的原理是借助油珠对滤料表面的疏水附聚作用，在滤料表面形成油膜，随后被滤层孔隙间水流剪力洗刷掉，形成的粗颗粒油珠上浮而分离。

随着油田长期开发过程中，注聚返出物增多，在平台各级滤器聚合物、油污污染严重，严重影响污水处理能力及注水水质。核桃壳滤器在长期使用过程中，核桃壳滤料污染严重，平台为保证注水水质要求，更换核桃壳滤料频率不断攀升。作业维护费用不断攀升。

为了实现降本增效的目的，海上油田引进可控热化学清洗技术进行试验，来解决核桃壳过滤器污染严重的问题。该技术是通过向核桃壳罐体投加清洗剂的方式来达到清洗滤料及罐体的目的，施工工期短，工艺简单，不影响平台正常生产，清洗剂液体为中性，清洗后对平台流程无污染。

1　自生热清洗技术原理

1.1自生热化学清洗技术

自生热化学清洗技术是一种新型热化学清洗技术。该技术采用若干种无机化学材料反应产生高效热量，迅速加热管道或生产设备，融化并清除结晶沉积的油污及无机杂质等，从而达到清洁管道和生产设备设施的目的，有效延长生产设备免修期，提高油气田开发的效果和综合管理水平［1］。

自生热化学清洗药剂由两种无机盐水溶液构成（A液和B液）。在注入管道或生产设备前将其快速混合，混合液在化学反应开始后将产生大量的热和一种惰性气体，产生的热量可以快速将A、B混合液加热到90℃以上，融化清除沉积的油污等，而产生的气体可以扰动融溶的有机和无机沉积物，同时气体可以在施工结束后实现自排液或自举升。化学反应激发时间可以通过配方调整来进行控制，使现场操作既安全又简便。

此体系化学试剂易得且廉价，在实际生产过程中，使用盐酸、草酸等作为催化剂，可以有效的控制反应时间，在一定条件下反应产生大量的热，其化学方程式为：

（TC-A）+（TC-B）→N2↑+NaCl+2H2O+Q

两种药剂混合后反应时间和温度变化关系（见图1）。

图1　两种药剂混合后反应时间和温度变化关系图

1.2自生热技术特点

（1）热化学反应在一定的催化剂作用下，反应时间可以控制，可以将自生热清洗体系输送至生产设备内，在其中产生大量的热量，自生热清洗体系加热到90℃以上，将加热生产设备，并通过传导作用将热量传递整个设备，是生产设备中的胶质、沥青质等有机物融化。

（2）热化学反应过程中产生惰性气体，能够驱替出生产设备中液体，所产生的气体分散在液体中，帮助残液和溶解物的返排，增强了现场操作安全性，并有效避免设备的潜在污染。

（3）可与其它表面活性剂共同使用，扩大了适用条件和范围，并且环保性能优良，化学剂及其反应产物安全环保，无毒、无味、无污染、易处理［2-4］。

2　自生热化学清洗技术应用

2.1清洗剂用量设计

清洗剂总用量：12 m3。根据滤料使用时间长短，按清洗剂用量与核桃壳质量比为1：1～1：1.2进行设计。此次作业在核桃壳过滤器罐体顶部开口投加该清洗药剂，分两次注入清洗。

2.2清洗过程

首先排空核桃壳过滤器罐中的水，进行第一次加药。向核桃壳过滤器投加TC-A清洗剂4 m3和TC-B清洗剂3.5 m3，充分混合反应；通过反洗入口进水源井水，排空核桃壳过滤器罐内残余气体；通过正洗入口进生产污水，将核桃壳过滤器中药剂反应生成物顶替至注水缓冲罐；导通反洗流程，对核桃壳过滤器进行反洗5次。第二次加药，向核桃壳过滤器投加TC-B清洗剂2.5 m3和TC-A清洗剂2 m3，充分混合反应。同样方式排空罐内气体，反洗核桃壳过滤器5次。

清洗前后分别对核桃壳滤料进行取样，及取水样对比分析。

3　清洗效果分析

3.1清洗前后核桃壳滤料对比

清洗前滤料情况：清洗前的滤料表面油污较多，相互粘结成团或结块，使得滤料间的孔隙面积减小，可能导致过滤效率降低。

清洗后滤料情况：清洗后的核桃壳滤料表面油污显著减少，颗粒间无粘附，增加滤料过滤表面积，提高了过滤效率。

清洗前后核桃壳滤料情况（见图2）。

图2　清洗前后核桃壳滤料对比

洗油率：用石油醚萃取核桃壳所吸附的原油，对其萃取前后滤料进行称重，质量差即是滤料上粘附的原油质量，清洗前滤料粘附原油质量差与清洗后滤料粘附原油质量的差除以清洗前滤料粘附原油质量即是洗油率。

此次化学清洗作业的平均洗油率为73.12%，比原来利用平台水源清洗核桃壳的平均出油率21.94%高，化学清洗洗油效果较好（见表1、表2）。

表1　平台水源清洗洗油率统计表

表2　热化学清洗洗油率统计表

3.2清洗前后水样对比

经监测，核桃壳罐清洗前水中含油为20 mg/L，清洗后水中含油为17 mg/L。通过水中含油下降，说明此次清洗施工显著。清洗前后水样（见图3）。综合以上分析，本核桃壳清洗现场试验效果明显。

图3　清洗前后水样对比

4　结论

自生热化学清洗核桃壳过滤器技术试验表明该清洗技术可行，效果明显，安全上可控，适用于核桃壳及各种滤器清洗，建议进一步试验。同时该项目效益明显，以每年整体更换一次滤料计算，使用化学清洗的方法可节省各项费用约60万元。使用推行该技术，能减少更换滤料施工次数，改善注水水质，达到节约成本，降本增效目的。该技术首次应用在核桃壳过滤器清洗作业中，提供了一个成功经验案例，具有投资少、工期短和效益大等特点，具有一定地推广和应用价值。

［1］李一川，王栋，王宇，等.热化学清洗法洗涤油泥［J］.清洗世界，2008，24（11）：6-8.

［2］高鸿升.石油化工设备化学清洗系统工艺设计［J］.中国化工贸易，2012，2（2）：263-265.

［3］周高华，方善如，张剑，等.含油污泥脱水设备与技术［J］.化工机械，2003，30（5）：306-311.

［4］吕宝强，赵文，薛晓佳，等.自生热压裂技术研究与应用［J］.广东化工，2011，38（11）：174-176.

Based on authigenic thermochemical method of walnut shell filter cleaning technology and its application

LU Yu
（CNOOC（China）Co.，Ltd.，Tianjin Branch，Tanggu Tianjin 300452，China）

Aiming at the walnut shell filter in the long-term use of the process，walnut shell filter pollution is serious，in order to ensure the water quality requirements，the replacement of walnut shell filter frequency rising situation，the introduction of offshore oil cleaning of the walnut shell filter from chemical cleaning technology of heat.The technology uses several kinds of inorganic chemical material produced by the reaction of high efficiency heat，rapid heating pipelines or production equipment，melt and clear crystal deposition oil and inorganic impurities，so as to achieve the cleaning pipeline and production facilities to effectively extend the exemption period，the production equipment.The experimental results show that the cleaning technology is feasible，the effect is obvious，safe and controllable，suitable for walnutshell and a variety of filter cleaning，suggestions to further test.The use of the implementation of this technology，can reduce the number of replacement construction，improve water quality，save the cost，the cost reduction objective.

authigenic heat；walnut shell filter；cleaning agent；technology application

10.3969/j.issn.1673-5285.2015.07.020

TE985

A

1673-5285（2015）07-0084-04

2015－05-25

渤海石油管理局辽东作业公司科技公关项目，项目编号：BHLD1201406。

鲁瑜，男（1981-），湖北公安人，工程师，学士，主要从事海上油气田开发、油田生产综合管理等工作，邮箱：rufeng38@sina.com。