深层滤床反冲洗技术及其油田水处理领域应用进展

于忠臣，刘长春，董喜贵，刘书孟，孙冰，李可

（1东北石油大学土木建筑工程学院，黑龙江大庆163318；2大庆油田公司第二采油厂，黑龙江大庆163414）

随着全球石油开采产业不断升级，特别是聚合物驱和三元复合驱开发技术在油田的推广应用，极大提高了原油采收率，实现油田长期稳产和高产[1-2]。当油田开发进入到中后期时，储层的压力逐渐降低，通常采用向储层注水的开发方式来维持地层压力和原油采收率，采出液处理后的回注是油田生产最佳的经济和环境保护选择之一。如果回注水质不达标，将会导致油层堵塞和回注水压力升高，最终导致原油采收率降低[3]。随着油田含水率和含盐率的不断升高，油田开采过程中产生大量含油污水，它的高效处理和回用是油田生产的关键环节。油田污水处理主要以物理法为主，一般采用混凝沉降、离心分离、气浮和砂滤等工艺的组合[4-8]。

Zhang等[9]研究混凝沉降工艺处理油田含聚废水，当聚合氯化铝（PAC）剂量为80mg/L和阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）用量为0.8mg/L时，沉降时间为60min，含油污水浊度由153.8NTU降至11.2NTU，浊度去除率达92.69%，含油量和SS含量均小于10mg/L，达到油田回注标准要求。Motta等[10]采用聚结+微滤结合的方法对油田采出水进行了除油试验研究，处理后的水中油脂含量在0.1～14.8mg/L。Zhang等[11]报道了膜蒸馏与预处理（沉淀软化、核桃壳过滤）工艺结合处理页岩油气采出水。含油废水中乳化油的粒径通常小于10μm，很难通过机械或化学手段分离，Zhang等[12]报道了一种低压电破乳技术，油滴在低电压、低频电场的作用下聚结破乳，结合深床过滤工艺低能耗回收油。Wei等[13]采用浸涂法制备一种超亲水和水下超疏油石英砂滤料，新型滤料对油和水混合物的分离效率达到99.99%，水中分离出的油浓度仅为原石英砂滤池的1/8，其中乳化油浓度比原石英砂滤池低24.4%，在深床过滤中具有良好的油水分离效果。含油废水经过混凝沉降、聚结+微滤、膜蒸馏与预处理等工序处理后，废水中的分散油、乳化油成分已经明显降低，为了确保出水符合污水回用的有关标准，然后通过颗粒滤床过滤其细菌以及固体悬浮物。显然，深床过滤承担着油田污水精细化处理的任务，发挥着重要的作用，其效果的好坏直接影响油田回注水的品质，已经受到越来越多的关注。

当滤床运行一段时间后，滤床孔隙被悬浮物所饱和时，需要对滤床进行反冲洗以恢复其过滤效能。当前的油田污水过滤技术仍沿用城市水处理领域的理论和技术，然而油田污水和城市水处理所涉及的目标污染物和用途不同，在油田污水处理领域完全照搬和照抄城市水处理相关理论是不可行的[14-15]。特别是由于油田污水中聚合物的存在，聚合物吸附、滞留于滤床内，油类、聚合物与滤料颗粒相互黏结形成较大的颗粒团。反冲洗时，现有反冲洗技术不能使聚合物与滤料颗粒充分地离散和流化，导致滤床反冲洗再生不彻底，出现聚合物在滤床内累积、滤床板结、过滤效率降低甚至作用失效的现象。Zhao等[16]发现采出水中残留的聚丙烯酰胺（HPAM）使采出水处理变得更加困难。当废水中的HPAM残留量从100mg/L增加到600mg/L时，在37℃下用600mg/L的PAC絮凝效果最好。De Deus等[17]研究粒径和滤床高度对反冲洗过程中不同的水力行为，结果表明，随着滤床高度变化，最小流化速度没有差别，但是随着砂粒尺寸的增加，最小流化速度会有所增加。Akgiray和Soyer[18]研究发现，颗粒的形状对滤层膨胀度影响最大，与反冲洗速度的雷诺数有关。为解决油田颗粒滤床反冲洗的问题，借鉴国内外许多学者多年来对滤池反冲洗过程中水力行为的研究，依靠现有重力作用下水力反冲洗过程难以解决油田颗粒滤床反冲洗的问题[19-20]。因此，如何实现油田颗粒滤床高效反冲洗，已经备受业内高度关注，成为亟待解决的问题。

本文对颗粒滤床反冲洗技术进行总结和回顾，并结合反冲洗过程中流态化滤床水动力学特性，提出油田颗粒滤床复合场反冲洗新方法，突破了重力场作用的滤料反冲洗再生效率低的技术瓶颈，丰富和发展了滤床水力反冲洗理论，为油田聚合物驱颗粒滤床的滤料反冲洗再生开辟新途径，为国家的能源战略的需求及可持续发展提供有力的技术支撑和理论保障。

1 重力作用下滤料反冲洗再生原理

滤料再生机理对深床过滤器的设计和运行具有重要意义，许多学者对污染物从过滤介质表面脱附的原因进行讨论，并对滤料清洗提出了不同的观点。一般上，反冲洗是指利用反向水（气）流冲洗滤床使颗粒流态化，颗粒空间置换作用的碰撞和摩擦效应对其表面做功，使滤床得到清洗。在图1中，描述了滤床反冲洗过程和滤料颗粒的运动，其中脱附过程是几个变量的函数，包括流体剪切力和湍流混合。归纳起污染物的脱附作用，主要包括流体剪切、稀薄的水膜剪切、颗粒碰撞以及气泡通过后的脉冲塌陷等[23]。

图1 重力场下滤料颗粒运动和受力情况[21-22]

1.1 剪切作用脱附原理

在重力作用下过滤过程中，悬浮颗粒和过滤介质发生碰撞并黏附，分离附着在颗粒沉积物需要施加一种脱附力，这种力要超过它们附着在颗粒上的黏附力[24]。许多研究人员认为水流剪切力是使颗粒表面沉积物脱附的主要作用力。Ives等[25]认为反冲洗水的能量几乎全部用于使滤料悬浮，这就意味着全床流化态中颗粒碰撞或磨损所需要的能量很少，甚至可以忽略不计。此外，Amirtharajah等[26-27]在清洗砂滤池沉积物的试验中，未观察到流体颗粒的碰撞。即使两个颗粒相互靠近，它们之间的液体层也可能会出现压力增加，从而产生较高的局部剪切力。Siwiec[28]的研究显示了膨胀的颗粒除了提供颗粒之间的剪切力以帮助去除黏附在滤床上的杂质外，还使杂质更容易通过滤料间隙排出。Camp和Stein[29]研究发现，流体中的能量耗散（压力损失或摩擦损失）仅与剪切应力有关。对于牛顿流体中的层流，某一点处的剪切应力与局部速度梯度有关，可表示为式(1)。

式中，τ为剪切应力矢量，N/m2；G为流体速度梯度矢量，s-1；μ为动态黏度，kg/(m·s)。Camp等[29]后来将速度梯度G的概念扩展，以分析在过滤和反冲洗过程中过滤孔隙中的能量损失和剪切应力。Amirtharajah等[26]在1972年建立了关于反冲洗过程中流体剪切的理论模型，非层流条件的平均速度梯度由式(2)给出。

式中，P/V为单位体积流体的耗散功率，其中P=Q·Δp，Q为反冲洗体积流量，m3/s；Δp为整个滤床的压降，Pa；Δp与膨胀率有关。E为孔隙率，反冲洗速度vB与孔隙率ε之间的关系由Richardson-Zaki方程［式(3)］给出。

式中，vs为单个滤料颗粒的沉降速度；n为滤床膨胀系数。根据剪力理论，可得如下结论：冲洗效果取决于反冲洗速度梯度，速度梯度大则反冲洗效果好，与滤层膨胀度无关，后者只是影响速度梯度的因素之一。精确计算滤床所需要的最佳膨胀度，可以减少反冲洗过程中能量损耗。

1.2 颗粒碰撞脱附原理

Kawamura[30]认为，根据最大流体剪切力预测的最佳反冲洗速率要远高于实际使用的速率，这意味着流体剪切可能不是反冲洗的最重要的机制，颗粒碰撞必须占主导地位。剪力理论的形成，是以滤料在反冲洗阶段完全处于理想化悬浮状态为依据的，实际上，在反冲洗过程中，局部区域存在水流速度差是很难避免的，滤料颗粒彼此碰撞、摩擦必然存在。Fitzpatrick[31]通过高速摄像（HSV）观察反冲洗过程中颗粒和沉积物的分离，图像显示，无论是流化态还是脉冲式清洗滤床，明显地观察到颗粒碰撞现象。Jackson和Carver[32]在研究低温表面清洗中的颗粒去除过程中，提出一种理论假设。他们认为固体颗粒通过碰撞把自身的动量传递给附着在颗粒表面的污染物颗粒，从而克服黏附力。根据颗粒碰摩擦理论，滤床中颗粒群碰撞次数可以由式(4)表示。

式中，N为单位体积颗粒群在单位时间内碰撞次数，m-3·s-1；n为单位体积内颗粒数，m-3；D为颗粒直径，m。图2简要介绍了颗粒碰撞脱附机理和黏附颗粒脱附的3种方式（拉升、滑动和滚动），描述了流体动力的升力、阻力和力矩，以及滤料颗粒对黏附颗粒的碰撞力和摩擦力，其中c是两颗粒相互碰撞的接触点。图中Mt是流体作用于黏附颗粒的水动力力矩；FA是黏附力；Fcn是滤料颗粒作用于黏附颗粒的碰撞力；FD是水对黏附颗粒的阻力；FL是升力；f是摩擦力；图中1、2分别指滤料颗粒和污染物颗粒。

1.2.1 拉升分离

对于一个黏附于表面的微颗粒，当施加在颗粒上的力沿黏附表面的法向方向且该力的数值大于颗粒的黏附力时，即满足式(5)。

黏附于表面的颗粒可以通过拉升作用被移除，其中升力[34]的表达为式(6)。

1.2.2 滑动分离

当施加在颗粒上的水平力大于颗粒的最大静摩擦力时，颗粒就具备了被水平力移除的条件，即式(7)。

其中两个颗粒的碰撞力[35]为式(8)。

式中，E*为有效杨氏模量；r*为有效半径，m；vc为滤料颗粒相对于表面颗粒的碰撞速度，m3/s；m*为有效质量，kg。

1.2 .3滚动分离

当作用在颗粒上的外力矩大于黏附力所引起的阻力力矩，黏附颗粒将从其平衡位置滚动，并脱离滤料颗粒表面[36]，即满足式(9)。

式中，Mc、MD、MA分别为碰撞力、阻力、黏附力产生的力矩。

对于标准球形颗粒而言，当颗粒受到水平方向的作用力时，滚动条件较滑动条件容易实现，然而当颗粒为非完整球形或者在接触面存在的塑性形变时，此时的滚动移除机制就并非像以上所描述得如此简单，此时的移除机理更为复杂。

不同于上述两点，一些学者认为污染物从滤料表面脱附是颗粒碰撞和水流剪切两者共同作用的结果。李圭白[37]根据滤床反冲洗的颗粒碰撞理论和水流剪切理论，提出反冲洗高效区的观点，其中滤料上黏附牢固的污染物主要靠颗粒间的碰撞摩擦作用去除，而黏附不牢固的是靠水流剪切作用去除的。范瑾初[38]总结滤池反冲洗机理：①在滤料流化态之前，反冲洗效果完全依靠水力剪切作用；②从滤料流化态开始至膨胀度达到某一最佳值，水流剪力和摩擦碰撞作用同时存在。随着冲洗强度或膨胀度的增大，冲洗效果急剧提高，超过该值时，剪力虽有所增大，但碰撞摩擦作用逐渐减弱。基于这两种理论，于忠臣等[39]将反冲洗过程与离心分离结合，开发出一种新型轴向动态反冲洗技术。其特点是可采用较大的反冲洗强度和较长反冲洗历时，通过强化核桃壳滤料流化程度和增大内循环颗粒流的浓度，增强颗粒间的碰撞和摩擦作用。

2 重力作用下滤料反冲洗技术

滤料的再生是在反冲洗过程中滤料颗粒的位置变换和相互作用引起的流体剪切、颗粒碰撞及摩擦作用做功的结果。滤池反冲洗效果的好坏可以基于以下评价指标：去污率、反冲洗出水浊度、水量消耗、反冲洗持续时间等[40-43]。根据这些评价标准，许多研究者对滤池最佳反冲洗方法进行了广泛的研究。目前国内外最常见的滤池反冲洗方法有3种，即水力反冲洗、气水联合反冲洗、加载场强化水力反冲洗。本文提到的加载场强化水力反冲洗主要指利用超声场和温度场提高反冲洗效果。

2.1 水力反冲洗技术

2.1.1 高速水流反冲洗

在快滤池反冲洗过程中，滤料必须通过膨胀以清洁滤池，这种膨胀导致滤料颗粒剧烈地相互摩擦，将污染物从滤料表面脱附。因此，快滤池的反冲洗速度必须足够大，使滤床膨胀达到一定程度并受到搅动，从而让污染物更容易从滤料表面脱附被上升的水流带出滤池。一般来说，最佳的反冲洗是指在水和能量消耗最小的情况，从滤料中分离出最大数量的污染物。早期水厂中颗粒滤床形式主要以慢速滤池[44]为主，绝大多数污染物被截留在滤床的表面，当出水水质下降时，通常做法是把上层滤料铲除替换，以恢复滤池的过滤能力。等到了快滤池，美国的做法是在过滤池中增设环形搅动耙，在清洗过程中搅动上层滤料，加速污染物与滤料的分离，但是这类滤池反冲洗的强度仅有1.7～3.4L/(m2·s)，在正常情况下，滤床在这种低速反冲洗条件下得不到彻底清洁[45]。在20世纪初，美国辛辛那提净水厂开始采用高速水流反冲洗法[46]，即反冲洗速率为10～16L/(m2·s)。这种反冲洗方法的特点是相对应的构造简单，不需要人为干预或电子控制，且冲洗效果明显，在美国以及日本等国家得到长期且广泛地运用。长期的研究发现，过高的冲洗强度不仅破坏承托层，而且滤料因膨胀度过大而流失严重，滤床达到一定膨胀度时，不同级配的滤料在水力作用下产生分级现象[15]。当再次过滤时，由于上层滤料粒径小且孔隙小，整个滤床的表层会很快堵塞，而此时下层滤料的截污能力还没有得到充分发挥。因此，开发表面冲刷辅助上流式水洗，搅动并打破快滤池的表层，以帮助反冲洗水清除其中的污染物[47]。

2.1.2 表面冲洗辅助上流式水洗

在滤层表面上方约5cm处使用水射流的表面清洗系统，提高表层滤料颗粒的搅拌。表面清洗系统由安装在滤池中的一系列管道组成，将高速水喷射作用引入过滤器的上层。这种喷射作用通常由反冲洗时激活的旋转臂提供。但更容易因机械故障而失效。这种方法在美国被广泛用于提高流化床反冲洗的效率，但在世界其他地方很少使用。最新的表面冲洗技术同空气冲洗相结合，在水洗之前先进行空气冲刷破坏滤料表层，再通过水洗带走污染物。

这类技术所需要的设施比较简单，反冲洗的强度比较稳定，过度或者过小都不能达到最佳反冲洗效果。针对成分单一、没有较大变化的水体，具有最佳的反冲洗效果。

2.2 气水联合反冲洗技术

19世纪末，英国人先采用空气对浸湿的滤料进行吹洗，再进行水反冲洗，这一做法被认为是气水反冲洗的雏形。尽管空气冲洗辅助水洗的清洗效果明显，但是滤池配水配气不均匀一直困扰着气水反冲洗的发展，直到长柄滤头出现，这一问题得以解决。从这以后，关于滤池空气/水的机理研究的一系列问题受到广泛关注。Amirtharajah等[48-49]从微观的角度对空气冲刷动力学进行了理论分析，以解释当空气和水同时流过多孔介质时出现的复杂流动模式。Yang等[50]为了提高上流式生物曝气滤池（BAF）中的反冲洗效率，提出了虹吸反冲洗（AWSB）并阐明其中的原理。结果表明，AWSB在清除结垢方面比空气水反冲洗（AWB）更有效。与AWB相比，AWSB所需的水更少，反冲洗时间更短。Fu等[51]在中试规模的曝气生物滤池（BAF）中，对4种空气和水强度组合的反冲洗方式进行了评价，比较反冲洗出水的固体悬浮物（SS）和浊度，确定最佳反冲洗强度。气水联合反冲洗时，众多小气泡从滤料底层开始出现，气泡在上升过程中不断克服滤料间的摩擦阻力变大，并将滤床上层的滤料挤到周围形成通道。由于受到通道的限制，气泡在通道内上升过程中呈圆柱形。一般来说，气泡越大，扰动周围滤料的能力就越强。当气泡抵达滤料表层破裂时，滤料受到较强翻卷，加剧滤料颗粒间相互碰撞和摩擦，这种现象被Amirtharajah称为“崩溃-脉冲”[27]。Park等[52]发现小气泡比大气泡更有效地去除生物滤池中的生物质，但是，微气泡（D=10～100μm）体积太小且上升太慢而无法产生足够强的崩溃-脉冲效应。

气水反冲洗技术可以被看作是一种滤料不膨胀清洗技术，典型代表滤池是V形滤池，进水槽形状像V形而得名，如图3所示。空气-水联合反冲洗的3种操作模式分别为：①在水反冲洗之前进行空气冲洗。空气冲洗会促进悬浮颗粒从滤料的表面脱附且不会使滤床膨胀，低强度的水洗会使过滤床稍微膨胀，脱附的悬浮颗粒会被水流带出滤池。这种方法可以防止滤料大量流失，比较适用于精细过滤介质和低密度过滤介质的清洗。②先用空气-水同时冲洗，然后用水单独反冲洗。③先用空气冲洗，然后再进行空气-水同时冲洗，最后用水冲洗。

图3 V形滤池气水联合反冲洗[53]

V形滤池是气水反冲洗加表面冲洗的综合体现，它采用均质粗滤料，其配水系统采用长柄滤头配水系统，是一种比较成熟的滤池气水反冲洗技术[54-55]。与单水反冲洗相比，气水反冲洗用水量较小，反冲洗效果更好。因此，我国一部分的旧滤池逐渐由单水、单气反冲洗逐渐向气水联合反冲洗改造。然而，在实际工程中，因为设计和施工等原因，V形滤池在反冲洗过程中也存在一些问题。例如，气、水反冲洗强度过大、反冲洗不均匀、反冲洗排水不均匀以及横向扫洗效果不佳。

近年来，随着计算机技术的飞速发展，对气水反冲洗过程流体流动进行了大量的数值模拟。Han等[56]利用CFD模拟了过滤和气水反冲洗的循环过程，探索反冲洗系统中最佳空气/水反冲洗强度比。Kim等[57]研究海水过滤的最佳滤床反冲洗方法，通过试验得出3种反冲洗方法的效率，其中气洗和亚流化水洗同时进行＞气洗加流化水洗＞流化速度下单独水洗。另外，数值计算的后续分析得出气洗和亚流化水洗同时进行的颗粒剪切速率最大，气洗加流化水洗次之，流化速度下单独水洗最小，验证了试验的准确性。李景海等[58]采用Eulerian-Eulerian模型，对石英砂滤层反冲洗过程中水的体积分数随时间的变化过程进行了三维动态模拟。

2.3 加载场强化水力反冲洗技术

广义上，“场”是指物理参数沿着空间和时间连续分布的物理量[59]，而滤料反冲洗过程中场的作用相对较窄，是指滤料占据空间内影响滤料反冲洗再生作用的物理场，如重力场。加载场是指在重力场水力反冲洗过程中加载外力的区域。众所周知，上流式水洗是一种弱反冲洗，往往导致滤料的清洁不够，但是加载外力强化水力反冲洗过程的方法已经变得十分有效。本文讨论了几个常见的加载场，如超声场和温度场。

2.3.1 超声场强化水力反冲洗技术

超声波是指频率高于20kHz的声波，是机械波的一种[60]。含有超声波的区域被称为超声场，超声场在清洗过程中产生的物理效应为机械效应、热效应、空化效应等[61]。

超声波清洗技术最初用在电子、机电和医药行业，由于电子器件的结构复杂、形状不一以及尺寸相对较小，很难用传统的方法清洗，而超声波产生的巨大能量可以清除清洗器件上黏结力较大的污垢[62]。超声波之所以能对水中的滤料进行清洗，得益于振子将电能转化机械振动（图4）。高强度超声辐射使液体中空化泡快速完成由形成、生长和破裂等这一系列变化，当滤料颗粒附近的空化泡被击溃时，周围液体会产生强烈的局部高温和高压，使滤料表面上的微小污染物更容易暴露在液体流动中。因为超声场与重力场相互耦合，滤床中颗粒碰撞、摩擦效应得以强化，从而提高反冲洗效果。Wang等[64]探讨了超声辅助酸洗纳滤膜中无机垢在最佳条件下的效率。与传统酸洗（pH=2.0）相比，在pH=3.0、温度为30℃、超声强度为1W/cm2下清洗时间可以缩短（1/3）～（2/3），膜水通量恢复75%左右。Nguyen等[65]研究了超声波对船舶油过滤器的清洗效果，在相同条件下与其他两种清洗方式（手洗和预洗）相比，超声波清洗技术更加高效、操作简单。超声波反冲洗技术作为一项新型的反冲洗技术，与其他如机械搅拌反冲洗和化学反冲洗技术相比，具有清洗速度快、效率高、对环境污染小等特点。

2.3.2 温度场强化水力反冲洗技术

随着废水成分愈加复杂，尤其是在工业中，过滤器清洗变得越来越困难，反冲洗方法的选择一部分取决于所选过滤介质和废水的类型。列举一个典型的例子，如油田水处理。大多数的油田采用核桃壳过滤器来过滤油和悬浮物。根据第2节可知，温度的改变可以直接影响流体的黏度，进而影响床层膨胀和流化条件等。一般而言，较高的温度有助于降低液体的表面张力和黏度，可以破坏某些杂质和滤料颗粒之间的黏附键。如果温度过低，在油田反冲洗过程中附着在滤料表面的污油无法完全融化，作用在受污染滤料上的脱附力减小，影响滤料的再生效果。温度越高，污油的黏度越低，其通过管道和阀门的阻力就越小，系统的能耗也会越低。有关温度场强化反冲洗的研究还很少，但是生物滤池对温度的变化比较的敏感，在低温条件下，生物滤池的反冲洗效果变得很差。Piche等[66]在两种温度（15～25℃和0～5℃）条件下，对生物滤池进行了不同的反冲洗方法。试验结果表明，改变反冲洗方法和控制水头损失在温水环境中更加敏感。随着过滤器的使用年限不断增加，其过滤效率也在不断下降，同时原定的反冲洗频率以及强度无法取得较好的反冲洗成效。因此，油田会定期更换滤料并停运彻底清洗过滤器。清洗过程中投加除油剂并升温，从而改变滤层孔隙结构使其松散，必要时通过升温改善反冲洗效果可以看作一种有效手段。

油田采出水中含有油类、聚合物、细菌和大量固体悬浮物，在过滤过程中堵塞过滤器并致使滤料板结。超声场自身的物理效应可以提高滤床反冲洗强度，加快滤料的流化速度，除垢效果好。采出水中残留的HPAM、油类与滤料颗粒形成黏附力较大的颗粒团，引入温度场可以破坏某些杂质和滤料颗粒之间的黏附键，在原有的水力作用下较快清洁滤床，延长反冲洗周期。

3 重力场反冲洗新发展——复合场反冲洗技术

所谓复合场反冲洗是指反冲洗过程中利用两个或多个物理场的相互作用，来强化滤床水力反冲洗过程的行为。将旋流场加载于滤床重力场的水力反冲洗过程，构建了基于旋流场和重力场耦合的复合场反冲洗体系[67-68]。

复合场反冲洗方法理论基础和优势在于，在反冲洗过程中通过复合场强化重力场中颗粒间剪切、碰撞和摩擦作用力（主要包括离心作用力、流体曳力和向心浮力等），形成界面脱附效应；同时，内循环颗粒流交替受到重力场和复合场作用，产生界面脱附和选择分离效应的空间协同作用，实现了滤料多次原位动态反冲洗。董喜贵等[69]基于复合场反冲洗方法理论，采用一种新型的轴向动态反冲洗过滤器开展油田含聚污水试验。试验结果表明，在反冲洗时间15min，反冲洗强度在8.8L/(m2·s)的条件下，过滤器内截留油排除率96.23%，核桃壳滤料油去除率为98.93%。复合场反冲洗过程同步实现了滤料颗粒和反冲洗废水的空间分离作用，有效解决了现有反冲洗技术存在滤料再生不彻底、滤料流失和出水筛孔堵塞等问题。总之，利用场的视角和理论来分析滤床的反冲洗过程，充分发挥场的优良特性，研究场的特性在复合场反冲洗体系中的作用，使滤床水力反冲洗过程更加高效、可控，力求突破重力场作用的技术瓶颈，将滤床反冲洗过程提升到场的高度。为油田颗粒滤床反冲洗提供新方法，将丰富和发展滤床的重力场水力反冲洗理论。

4 结语

通过分析流态化滤床的水动力学特性，阐明重力作用下颗粒滤床的水力剪切和颗粒碰撞作用原理。同时，回顾了单独水反冲洗技术和气水联合反冲洗技术，详细分析了温度场和超声场对颗粒滤床水力反冲洗过程的强化作用。随着油田采出水成分愈加复杂，单独水反冲洗的反冲洗强度不够，难以达到搓洗效果。气水反冲洗在单独水反冲洗的基础上发展而来，可以采取更大的反冲洗强度和反冲洗时间，反冲洗效果较好。由于油田采出水残留的大量聚合物，造成滤料板结严重，气水反冲洗不均匀，过滤器憋压。在此基础上，基于场的角度提出了油田颗粒滤床复合场反冲洗新方法，多场耦合突破重力作用下滤料反冲洗再生效率低的技术瓶颈，丰富和发展了滤床水力反冲洗理论，为油田颗粒滤床反冲洗再生开辟新途径。