双介质核桃壳滤器滤料防漏失技术与应用

2021-01-14徐铭

石油化工建设 2021年6期

关键词：筛管核桃壳滤料

徐铭

中海石油（中国）有限公司渤中作业公司天津 300450

油田开采环境复杂，生产水处理系统包括多种处理设备，其中核桃壳过滤器主要用于过滤斜板、气浮等不能自然上浮的物质，如细分散乳化油、悬浮物等。过滤阶段水流自上而下冲洗，反洗的时候通过机械强力搅拌、加大排量水冲洗的方式清洗滤料。

1 设备结构组成与存在问题

根据油田需要，设置不同数量的核桃壳过滤器，滤器内部自下而上依次填充粒径在规范内的砾石、核桃壳。罐内有搅拌器、上筛管、下筛管。在反洗的时候将罐体导出生产流程，关闭所有阀门，启动搅拌机搅拌5min，反复清洗阀门口，启动反洗水泵反冲洗[1]。

使用初期，设备过滤的水中含油量与悬浮物质固体含量均小于5mg/ L，在长时间的运行中，设备的处理量不断增加导致效果降低，更换滤料可以显著改善过滤效果，但仅能维持半年。后期检修时发现设备内部存在大量核桃壳滤料，滤料大量漏失。根据实际调查发现，滤料漏失是设备过滤效果变差的主要原因。

2 滤料漏失的原因分析

2.1 设备结构故障

设备连接位置不牢固会出现漏失情况。设备连接位置常使用焊接形式固定，点焊时设备内部结构性能不良、内部的筛管端盖钢板厚度不佳、封闭区域无法拓展使用范围从而降低抗压能力，会造成连接位置变形。

2.2 运行工艺故障

漏失现象与反洗效果不良有紧密关系，局部应力集中会出现滤料漏失情况。设备过滤时，水中的油污和悬浮固体颗粒被拦截在滤层表面，过滤孔径逐渐被附着物撑大，导致过滤困难。在上游加入清水剂、悬浮剂会产生絮凝作用，在絮凝作用下会出现油滴粘连情况，导致孔径粗粒化。油滴粒径变大后，在系统内和其他滤料之间的连接越来越紧密，与滤料的接触面积增大，油田的蜡质、胶质、沥青等物质也会附着在材料上，很难清洗，长时间运行会导致滤料重量加重，筛管压力增大。滤料板结后，黏结力大导致滤层部分的孔隙、缝隙变大，布水不合理在过滤和反洗中形成优势通道，导致底部筛管局部应力不集中，筛管末端、端盖连接处存在薄弱点，很容易出现变形情况。

2.3 滤料级配

垫层砾石单一、承托作用无法发挥时，会出现滤料漏失现象。砾石层的主要作用是防止过滤时滤料从集水系统流失，在反冲洗的过程均匀布水。

3 工程概述

油田使用的老核桃壳过滤器存在滤料流失问题，在油田停产改造期间，在水工艺舱内发现大量滤料，污水舱内有少量的滤料，净水缓冲罐中未发现滤料，证明滤料均从反洗出口进如水工艺舱。因此，停产改造期间组织更换了A、E、F 罐的滤料，B、C、D 未更换。油田恢复生产后，A、E、F 投用一段时间的效果较差，除油效率低；B、C、D 的除油效果更差，而且反洗用水量大。新加的3 个核桃壳过滤器效果非常好，因此申请更换B、C、D 三个罐的滤料[2]。

工作人员开盖检查C 罐，发现滤料严重污染，但无滤料流失；D 罐滤料污染，漏失部分滤料，滤料面在上玻璃孔以下；B 罐的滤料流失严重，已接近底部。

检查顶部排污口：排污时可能会有上部漂浮的滤料漏失，但是漏失量不会太大。检查上部筛管：筛管间隙非常细密，筛管保持完好，没有漏失点；筛管法兰无松动，存少量细颗粒的滤料漏失，不可能大量漏失。进行底部筛管：底部筛管细密，通过检查无穿孔变形情况，在底部筛管的漏失可能性很小。最后发现，中心筒和搅拌电机轴承间隙存在锈蚀与漏失情况，详细检查后发现中心筒（配水筒）与搅拌电机轴承之间存在极大间隙，B、C、D 罐中B 罐（漏失最严重）的间隙最大，锈蚀严重，后续调查证明该处出现漏失的可能性最大。

（1）中心筒内部加装护套、隔离滤料漏失通道；有效隔离中心筒和搅拌轴承，彻底解决密封套脱落后核桃壳滤料漏失的难题；一定程度上缓冲搅拌轴承反洗时偏心震动；

（2）将顶部的中心水筒加分配筛管，改造为和底部筛管相同的平行结构形式；

（3）核桃壳滤器排污管线可能存在少量漏失，建议在罐顶排污口处加装筛网，要求材质有一定强度，避免变形[3]。