海上平台双介质过滤器出口水质主要影响因素探究

周 兴，刘丁友，李彦奇，张凌峰，刘 毅

（中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津 300459）

0 引言

在长期的生产实践中，人们认识到油田污水处后代替地下水进行回注是合理开发和利用水资源的正确途径。油田污水处理通常需经过多级处理后满足注水指标才能进行回注[1]。

双介质过滤器是通过滤器是利用两种不同的滤料介质，在一定的操作压力、流速下，分别去除生产污水中的浮油和悬浮颗粒杂质。大多数类型的双介质过滤器采用核桃壳吸附浮油，采用石英砂吸附悬浮物。

1 某海上平台双介质过滤器运行现状调查

1.1 运行情况

该平台有双介质过滤器15 台，性能参数见表1、运行参数见表2。双介质过滤器处理来自生产水缓冲罐的污水，处理后的生产污水直接进入注水缓冲罐，图1 所示为双介质过滤器在污水处理流程中所在的节点位置，由于双介质过滤器是污水处理的最后一级设备，因此其处理效果直接决定了平台注水水质。

图1 某平台双介质过滤器所在污水处理流程节点

表1 双介质过滤器性能参数

1.2 存在的问题

为响应渤海地区“注够水、注好水、精细注水、有效注水”的号召，进一步提高注水水质，结合污水系统设计各级设备出口水质标准，连续收集了2 个月污水系统各级设备相关水质化验数据，与设计标准进行对比分析，统计污水系统各级设备出口水质不合格率（图2）。

图2 污水系统各级设备出口水质不合格率

统计结果显示双介质过滤器出口水质不合格率为8.68%，是影响注水水质的主要原因。双介质滤器是海上平台生产污水处理系统最后一级处理设备，对注水水质起着决定性作用。因此，降低双介质滤器出口水质不合格率对于保障平台注水水质起着关键性作用。

为找出主要症结，以便进一步深入研究，连续两个月对该平台各双介质过滤器出口水质的化验数据进行统计分析，结果如图3 所示。

图3 某平台双介质过滤器器出口水质7 项指标不合格率

根据图3 统计数据，对比注水水质标准，该平台双介质过滤器出口水质出现不合格的情况主要表现为含油较高。

2 双介质过滤器出口水质主要影响因素

2.1 分析方法

采用关联图的形式寻找影响双介质过滤器出口水质的末端影响因素，再针对各末端影响因素进行逐一确认，找寻主要影响因素。

2.1.1 影响因素关联图

为探究双介质过滤器出口水质影响因素，从人员、设备、流程以及上游来液等方面着手，运用关联图深入分析（图4）。

图4 出口含油不合格率高的关联图

采用树状图的方法，对双介质过滤器出口含油不合格率的影响因素展开分析，分别从化验数据、化学药剂、反洗效果、收油效果、处理量情况、过滤效果等方面展开分析，找到了12 个可能导致出口含油高的末端原因，对应在表3 中末端原因列项中。

表3 双介质过滤器出口不合格率高的末端因素确认分析表

2.1.2 主要影响因素确认方法

针对图4 中可能影响双介质过滤器出口含油高的因素展开确认，结合现场实际情况，分别采用了调查分析和现场测量实验的确认方法，各个末端原因对应的确认的内容及方法见表3。

2.2 结论分析

根据表3 的方法对平台进行分析得出，长期未更换滤料和水洗瞬时量小是影响双介质过滤器出口水质不合格的主要因素。

2.2.1 长期未更换滤料的影响

为了验证滤料长期使用对双介质过滤器的影响，首先从双介质过滤器的总使用天数与出口水质化验不合格率之间的关系着手研究，逐一进行分析。

从图5 可以看出，使用总天数越多的双介质过滤器出口水质化验不合格率越高，即双介质滤器出口水质化验不合格率与使用总天数成正相关关系。

图5 总投入天数与化验水质不合格率之间的关系

为了排除其他因素对滤器与滤器之间横向对比产生影响，随机选取3 台双介质滤器（A、I、L）作为对象，统计其自滤料更换完成投运开始的所有化验数据，并计算每个月出口水质含油的不合格率变化趋势（图6）。

图6 水质不合格率逐月变化趋势

无论是从双介质滤器与双介质滤器之间的横向对比，还是从单台双介质滤器自身的纵向对比，都可得出：双介质过滤器的使用时间越长，出口水质化验不合格率越高。因此，清罐更换滤料周期是否合理直接影响出口水质的合格率。

2.2.2 水反洗瞬时量小的影响

该平台双介质过滤器设计反洗强度为360～490 m3/h，反洗泵的额定排量为450 m3/h，但受限于流程需要，以及人员操作误差的影响，水洗的实际瞬时量普遍为360～390 m3/h。

为确认该平台水反洗瞬时量是否对双介质过滤器过滤效果有影响，在试验过程中选择某台双介质过滤器，随机地抽取了该双介质过滤器一个月的水反洗瞬时量和出口含油量进行统计分析，结果如图7 所示。

图7 双介质水洗瞬时量与出口水质的关系

通过图7 可知：在实际水洗量范围内，双介质过滤器出口水质含油与水洗的瞬时量存在一定的关系，瞬时水洗量越大，出口水质含油量越低。上述现象反映出水洗瞬时量对于双介质过滤器的过滤效果有影响，并且目前常用的瞬时水洗量可能不符合双介质过滤器的反洗要求。

3 双介质过滤器运行模式优化方法

在日常生产过程中，为确保双介质过滤器出口水质能够满足流程的需要，以保证注水水质合格，最经济有效的方法就是从主要影响因素入手，即采取优化滤料更换时间和选择合适的水洗瞬时量的方法。

3.1 优化滤料更换时间

上文指出，使用周期较长的双介质过滤器的出口水质较差，因此需要选择合适的滤料更换周期。不仅需要满足流程中双介质过滤器出口水质的需要，还需要考虑到经济性和可操作性，避免过于频繁的更换滤料带来的施工上的不便以及其他的问题。因此，根据实际需要，探索出一个合适的双介质过滤器的滤料使用周期有重要的意义。根据图6 可知，在A 平台，当双介质过滤器滤料使用周期达到10～12 个月，出口水质出现不合格的概率将逐渐走高，结合A 平台实际情况综合考虑，滤料更换周期选择为12 个月。

3.2 选择合适的水洗瞬时量

综合考虑双介质过滤器的设计水洗瞬时量及反洗泵的额定排量等因素，设计现场试验：水洗瞬时量360～460 m3/h，每10 m3/h 为一个梯度，对双介质过滤器进行水洗，并对投用后出口水质含油量进行化验，结果如图8 所示。

图8 水洗瞬时量与出口含油量的关系

从图8 趋势可以看出，当水洗瞬时量在360～420 m3/h 时，出口含油量随水洗瞬时量增加而降低，并且趋势比较明显，但是当水洗瞬时量大于420 m3/h 时，出口含油量基本趋于平稳，综合考虑水洗瞬时量对下游设备的冲击，尽可能选择较小的水洗瞬时量，故选择420 m3/h 为最佳的水洗瞬时量。

4 结束语

双介质过滤器是海上平台污水处理的关键设备，它的过滤效果直接影响到注水水质，处理流程的运行工况的波动、人员操作及运维保养不到位、运行参数选择不当等因素均可能导致双介质过滤器处理效果变差，进而影响到注水水质。经实践验证，优化滤料更换时间和选择合适的水洗瞬时量的方法，是确保双介质过滤器出口水质满足流程最经济有效的方法。