轴向动态反冲洗技术处理二元驱污水

高晓鹏，刘群杰，牟天遥，邱　斌，乔　明.中油辽河工程有限公司，辽宁盘锦 400.辽河油田公司冷家油田开发公司，辽宁盘锦 400.辽河油田公司曙光采油厂，辽宁盘锦 400

轴向动态反冲洗技术处理二元驱污水

高晓鹏1，刘群杰2，牟天遥3，邱斌1，乔明1
1.中油辽河工程有限公司，辽宁盘锦 124010
2.辽河油田公司冷家油田开发公司，辽宁盘锦 124010
3.辽河油田公司曙光采油厂，辽宁盘锦 124010

辽河油田锦16区块“聚合物-表面活性剂二元驱”进入开发中期后，二元驱污水处理难度增大，尤其是污水中含有的悬浮物无法达标处理。为此，对轴向动态反冲洗技术在“聚合物-表面活性剂二元驱”污水处理中的应用进行了研究，对污水中含油和悬浮物去除效果、反冲洗效果进行了试验验证。研究结果表明：轴向动态反冲洗技术对污水中悬浮物去除率达到58.78%，与常规两级双滤料过滤器悬浮物去除率相比，提高了24.3%。因此，轴向动态反冲洗技术可以有效提高二元驱污水处理效果并适宜在二元驱污水处理工程中进行推广应用。

二元驱；污水处理；轴向动态反冲洗；过滤

聚合物-表面活性剂二元驱油（以下简称聚-表二元驱）技术，是中国石油开发战略性接替技术，该技术对老油田转变开发方式、提高采出程度、缓解产量下降趋势、提高经济效益具有重要意义。为此，中石油将该技术列入2005年启动的中国石油重大开发试验项目，自2008年开始，中国石油加快了聚-表二元驱重大开发试验步伐，部署了5个区块的聚-表二元驱重大开发试验，即辽河油田锦16块、新疆油田七中块、吉林油田红岗红113块、长庆油田马岭北三区、大港油田港西三区的开发试验。

辽河油田自2008年开始进行锦16块二元驱工业化试验，该试验区位于锦16中部，含油面积为1.28 km2，地质储量 298万 t，目的油层为兴Ⅱ47-8、平均油藏深度1 255～1 460 m、注入井24口、采油井35口、观察井9口。试验区开发年限为9年，与水驱相比，累计增油46.3万t，最终采收率66.5%，聚-表二元驱提高采收率15.5%［1］。

二元驱包括前置段塞、主段塞、副段塞、保护段塞四个开发阶段，锦16块二元驱工业化试验于2011 年4月进入“聚-表二元驱主段塞”阶段，目前处于开发中期，累计注聚合物6 222 t，累计注表面活性剂8 422 t，随着驱替时间的延长，原油采出水含聚合物浓度（以下简称采聚浓度）逐渐上升，聚合物含量达到280 mg/L（背景质量浓度为12 mg/L）。由于聚-表二元驱污水中含有一定量聚合物和表面活性剂，导致污水黏度增加，油水界面张力增加，乳化严重，增加了悬浮物去除难度，致使聚-表二元驱污水站处理效果变差，悬浮物指标达到50～100 mg/L，远远超出30 mg/L的设计标准，直接导致了配注系统黏度损失加大（投产初期黏损22%，目前达到28%），影响二元驱开发效果。

1　聚-表二元驱污水处理站过滤器现状

根据聚-表二元驱污水处理站两级双滤料过滤器现场运行情况统计，一级双滤料过滤器去除悬浮物效率40%左右，二级双滤料过滤器去除悬浮物效率30%左右。常规双滤料过滤器对二元驱污水中悬浮物去除效果较差，仅采用水反洗时无法彻底将附着在滤料上的悬浮物去除，导致出水悬浮物很快穿透滤料层，影响处理效率。

2　轴向动态反冲洗技术

轴向动态反冲洗过滤技术是以核桃壳/均质石英砂为过滤介质的新型压力过滤技术［2］。过滤时，油和悬浮物流经核桃壳和均质石英砂滤层时，在机械筛分和惯性拦截等机制作用下，油和悬浮物被截留在滤层孔隙内，污水得到净化。

反冲洗是利用与过滤方向相反的高速水流冲洗滤层，使滤层适度膨胀，在水流的剪切力和膨胀颗粒间摩擦力的作用下，使粘附在滤料颗粒表面的污物剥离、脱落并且随水流排除的过程。该技术是离心分离技术、轴向涡轮技术和压力过滤技术的有机结合。反冲洗时，核桃壳滤料在轴向动态分离器的作用下充分流化，并在过滤器内形成内循环，独特设计的涡流生成器对滤料形成极强剪切力，其对滤料的不断搓洗作用强化了反冲洗；同时涡流生成器形成的离心分离作用，强化了反冲洗废物的排除作用，使其达到较高反洗标准［3］。

3　轴向动态反冲洗技术在聚-表二元驱污水处理上的试验研究

3.1聚-表二元驱污水过滤速度

过滤速率为单位时间通过单位过滤面积的滤液体积。颗粒滤料过滤速率与污水悬浮物含量及分布、污水黏度、滤料级配、过滤阻力和过滤精度要求有关。在污水悬浮物、黏度、滤料级配确定的前提下，考察了过滤速度为20、16、12、10、8 m/h条件下滤床的压力损失和过滤精度的相关性，其结果见表1。

表1　过滤速度与滤床压力损失和过滤精度相关性

从表1可以看出，随着过滤速度的减少，达到某一压差阻力的时间变长。当过滤速度为20 m/h时，过滤运行6 h，滤床压力损失达到0.20 MPa；而过滤速度为8 m/h时，过滤运行18 h，滤床压力损失达到0.20 MPa。这主要是因为过滤速度高时，水流剪切力大，悬浮物截留在滤层表面形成滤饼使滤层压力增加很快。同时采用高过滤速度的滤床过滤精度相对较低。采用低过滤速度的滤床，悬浮物沿着滤床深度方向分布，滤层表面不易形成滤饼，过滤压差阻力增加缓慢，使滤床的含污能力有效发挥。

3.2核桃壳单滤层油和悬浮物去除效果

过滤器油水分离效果是评价其过滤性能的重要指标，同时也能反映出滤料的反冲洗再生情况的好坏。试验过滤速度为8 m/h，通过测定稳定连续运行中试验装置进水和出水含油和悬浮物量来评价其过滤分离效果。

在试验周期内进水含油量最高为15.3 mg/L，最低9.58 mg/L，平均为12.02 mg/L。试验过滤出水含油量最高为2.69 mg/L，最低为1.30 mg/L，平均为1.91 mg/L，油平均去除率为83.86%，且试验过滤出水含油量波动较小。而现有两级双滤料过滤工艺出水含油平均为4.01 mg/L，油平均去除率为65.96%，较试验装置低17.9%。这主要是因为核桃壳滤料反冲洗技术使核桃壳既能发挥其表面作用，又能发挥其深床过滤作用［4］，使出水含油量稳定在一个较低的范围内。

在试验周期内进水悬浮物含量最高100.43 mg/L，最低为59.38 mg/L，平均为79.32 mg/L。试验过滤出水悬浮物含量最高为45.2 mg/L，最低为15.0 mg/L，平均为32.77 mg/L，悬浮物平均去除率为58.78%。而现有两级双滤料过滤工艺出水悬浮物含量平均为51.99 mg/L，悬浮物平均去除率为34.48%，较试验装置低为24.3%。这主要是因为核桃壳滤料，能够实现滤料的充分再生，使核桃壳滤料的筛分作用和颗粒粘附发挥更加充分。

3.3核桃壳反冲洗效果

2014年3月31日和4月18日分别在反冲洗之前从滤床表层取核桃壳，测定其含油量。反冲洗结束后再次在相同位置取反冲洗后的核桃壳，测定其含油量。进而考察轴向动态反冲洗对核桃壳的清洗效果，其结果见表2。

表2　　核桃壳清洗效果

从表2可以看出，清洗后的核桃壳含油量远远低于清洗前核桃壳含油量，去除率高达98.8%以上，这主要是轴向动态反冲洗技术的高效搓洗作用对吸附于核桃壳表面的油类进行充分的洗脱分离，使核桃壳油类含量很低，有效地恢复了核桃壳滤料的优良过滤性能。

4　结束语

上的试验研究表明，该技术可以有效提高污水处理效果，采用处理后的优质二元驱污水配制二元驱目的液，可以降低二元驱配注系统黏损，提高驱油效果，进而降低运行成本，提升经济效益。综上所述，轴向动态反冲洗技术可以在聚-表二元驱污水处理上大规模推广应用。

［1］乔明.配注水质对二元驱油剂黏度的影响研究［J］.石油工程建设，2014，40（6）：56-57.

［2］王松，于忠臣，吴浩，等.过滤器的反冲洗方法及装置：中国，101982216A［P］，2012-05-30.

［3］董喜贵，刘书孟，于忠臣，等.轴向动态反冲洗过滤器过滤含聚污水实验研究［J］.工业水处理，2015，35（1）：86-89.

［4］ZAMANI A，MAINI B.Flow of dispersed particles through porous media-deep bed filtration［J］.Journal of Petroleum Science and Engineering，2009，69（1/2）：71-88.

轴向动态反冲洗技术在聚-表二元驱污水处理

Treatment of Produced Waste Water by Binary System Flooding with Axial Dynamic Backwashing Technology

GAO Xiaopeng1，LIU Qunjie2，MU Tianyao3，QIU Bin1，QIAO Ming1
1.China Liaohe Petroleum Engineering Co.，Ltd.，Panjin 124010，China
2.Lengjia Oilfield Development Company of Liaohe Oilfield Company，Panjin 124010，China
3.Shuguang OilProduction Plant of Liaohe Oilfield Company，Panjin 124010，China

After entering the middle stage of the development with“polymer-surface binary system flooding”in 16th Block of Liaohe Oilfield，the difficulty of waste water treatment in the binary system flooding is increasing，especially the suspended solids in the waste water can not be treated to reach standard level.For this reason，the research on the application of waste water treatment with the axial dynamic backwashing technology in“polymer-surfactant binary system flooding”was made，the experimental verification on the removal efficiency and backwash effect in the treatment of oil and suspended solids in the waste water was carried out.The results showed that the removal rate of the axial dynamic backwashing technology treating the suspended solids in the waste water reached 58.78%and increased 24.3%compared with the conventional two-level double filter material filter.Therefore，the axial dynamic backwashing technology could effectively improve the treatment effect of produced waste water in binary system flooding，and could be promoted and applied in the treatment project of produced waste water in binary system flooding.

binary system flooding；waste water treatment；axialdynamic backwashing；filtration

10.3969/j.issn.1001-2206.2016.01.017

中国石油天然气股份有限公司重大科技专项“辽河油田原油千万吨持续稳产关键技术研究”，“地面工程配套关键技术研究与应用”课题（2012E-3009）。

高晓鹏（1981-），男，辽宁盘锦人，工程师，2003年毕业于沈阳化工学院环境工程专业，现从事注水及污水处理方面的设计工作。Email：gaoroc1981@163.com

2015-07-03；

2015-10-28