高曉鵬，劉群杰，牟天遙，邱　斌，喬　明.中油遼河工程有限公司，遼寧盤錦 400.遼河油田公司冷家油田開發(fā)公司，遼寧盤錦 400.遼河油田公司曙光采油廠，遼寧盤錦 400

軸向動(dòng)態(tài)反沖洗技術(shù)處理二元驅(qū)污水

高曉鵬1，劉群杰2，牟天遙3，邱斌1，喬明1
1.中油遼河工程有限公司，遼寧盤錦 124010
2.遼河油田公司冷家油田開發(fā)公司，遼寧盤錦 124010
3.遼河油田公司曙光采油廠，遼寧盤錦 124010

遼河油田錦16區(qū)塊“聚合物-表面活性劑二元驅(qū)”進(jìn)入開發(fā)中期后，二元驅(qū)污水處理難度增大，尤其是污水中含有的懸浮物無(wú)法達(dá)標(biāo)處理。為此，對(duì)軸向動(dòng)態(tài)反沖洗技術(shù)在“聚合物-表面活性劑二元驅(qū)”污水處理中的應(yīng)用進(jìn)行了研究，對(duì)污水中含油和懸浮物去除效果、反沖洗效果進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。研究結(jié)果表明：軸向動(dòng)態(tài)反沖洗技術(shù)對(duì)污水中懸浮物去除率達(dá)到58.78%，與常規(guī)兩級(jí)雙濾料過濾器懸浮物去除率相比，提高了24.3%。因此，軸向動(dòng)態(tài)反沖洗技術(shù)可以有效提高二元驅(qū)污水處理效果并適宜在二元驅(qū)污水處理工程中進(jìn)行推廣應(yīng)用。

二元驅(qū)；污水處理；軸向動(dòng)態(tài)反沖洗；過濾

聚合物-表面活性劑二元驅(qū)油（以下簡(jiǎn)稱聚-表二元驅(qū)）技術(shù)，是中國(guó)石油開發(fā)戰(zhàn)略性接替技術(shù)，該技術(shù)對(duì)老油田轉(zhuǎn)變開發(fā)方式、提高采出程度、緩解產(chǎn)量下降趨勢(shì)、提高經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義。為此，中石油將該技術(shù)列入2005年啟動(dòng)的中國(guó)石油重大開發(fā)試驗(yàn)項(xiàng)目，自2008年開始，中國(guó)石油加快了聚-表二元驅(qū)重大開發(fā)試驗(yàn)步伐，部署了5個(gè)區(qū)塊的聚-表二元驅(qū)重大開發(fā)試驗(yàn)，即遼河油田錦16塊、新疆油田七中塊、吉林油田紅崗紅113塊、長(zhǎng)慶油田馬嶺北三區(qū)、大港油田港西三區(qū)的開發(fā)試驗(yàn)。

遼河油田自2008年開始進(jìn)行錦16塊二元驅(qū)工業(yè)化試驗(yàn)，該試驗(yàn)區(qū)位于錦16中部，含油面積為1.28 km2，地質(zhì)儲(chǔ)量 298萬(wàn) t，目的油層為興Ⅱ47-8、平均油藏深度1 255～1 460 m、注入井24口、采油井35口、觀察井9口。試驗(yàn)區(qū)開發(fā)年限為9年，與水驅(qū)相比，累計(jì)增油46.3萬(wàn)t，最終采收率66.5%，聚-表二元驅(qū)提高采收率15.5%［1］。

二元驅(qū)包括前置段塞、主段塞、副段塞、保護(hù)段塞四個(gè)開發(fā)階段，錦16塊二元驅(qū)工業(yè)化試驗(yàn)于2011 年4月進(jìn)入“聚-表二元驅(qū)主段塞”階段，目前處于開發(fā)中期，累計(jì)注聚合物6 222 t，累計(jì)注表面活性劑8 422 t，隨著驅(qū)替時(shí)間的延長(zhǎng)，原油采出水含聚合物濃度（以下簡(jiǎn)稱采聚濃度）逐漸上升，聚合物含量達(dá)到280 mg/L（背景質(zhì)量濃度為12 mg/L）。由于聚-表二元驅(qū)污水中含有一定量聚合物和表面活性劑，導(dǎo)致污水黏度增加，油水界面張力增加，乳化嚴(yán)重，增加了懸浮物去除難度，致使聚-表二元驅(qū)污水站處理效果變差，懸浮物指標(biāo)達(dá)到50～100 mg/L，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出30 mg/L的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，直接導(dǎo)致了配注系統(tǒng)黏度損失加大（投產(chǎn)初期黏損22%，目前達(dá)到28%），影響二元驅(qū)開發(fā)效果。

1　聚-表二元驅(qū)污水處理站過濾器現(xiàn)狀

根據(jù)聚-表二元驅(qū)污水處理站兩級(jí)雙濾料過濾器現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況統(tǒng)計(jì)，一級(jí)雙濾料過濾器去除懸浮物效率40%左右，二級(jí)雙濾料過濾器去除懸浮物效率30%左右。常規(guī)雙濾料過濾器對(duì)二元驅(qū)污水中懸浮物去除效果較差，僅采用水反洗時(shí)無(wú)法徹底將附著在濾料上的懸浮物去除，導(dǎo)致出水懸浮物很快穿透濾料層，影響處理效率。

2　軸向動(dòng)態(tài)反沖洗技術(shù)

軸向動(dòng)態(tài)反沖洗過濾技術(shù)是以核桃殼/均質(zhì)石英砂為過濾介質(zhì)的新型壓力過濾技術(shù)［2］。過濾時(shí)，油和懸浮物流經(jīng)核桃殼和均質(zhì)石英砂濾層時(shí)，在機(jī)械篩分和慣性攔截等機(jī)制作用下，油和懸浮物被截留在濾層孔隙內(nèi)，污水得到凈化。

反沖洗是利用與過濾方向相反的高速水流沖洗濾層，使濾層適度膨脹，在水流的剪切力和膨脹顆粒間摩擦力的作用下，使粘附在濾料顆粒表面的污物剝離、脫落并且隨水流排除的過程。該技術(shù)是離心分離技術(shù)、軸向渦輪技術(shù)和壓力過濾技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。反沖洗時(shí)，核桃殼濾料在軸向動(dòng)態(tài)分離器的作用下充分流化，并在過濾器內(nèi)形成內(nèi)循環(huán)，獨(dú)特設(shè)計(jì)的渦流生成器對(duì)濾料形成極強(qiáng)剪切力，其對(duì)濾料的不斷搓洗作用強(qiáng)化了反沖洗；同時(shí)渦流生成器形成的離心分離作用，強(qiáng)化了反沖洗廢物的排除作用，使其達(dá)到較高反洗標(biāo)準(zhǔn)［3］。

3　軸向動(dòng)態(tài)反沖洗技術(shù)在聚-表二元驅(qū)污水處理上的試驗(yàn)研究

3.1聚-表二元驅(qū)污水過濾速度

過濾速率為單位時(shí)間通過單位過濾面積的濾液體積。顆粒濾料過濾速率與污水懸浮物含量及分布、污水黏度、濾料級(jí)配、過濾阻力和過濾精度要求有關(guān)。在污水懸浮物、黏度、濾料級(jí)配確定的前提下，考察了過濾速度為20、16、12、10、8 m/h條件下濾床的壓力損失和過濾精度的相關(guān)性，其結(jié)果見表1。

表1　過濾速度與濾床壓力損失和過濾精度相關(guān)性

從表1可以看出，隨著過濾速度的減少，達(dá)到某一壓差阻力的時(shí)間變長(zhǎng)。當(dāng)過濾速度為20 m/h時(shí)，過濾運(yùn)行6 h，濾床壓力損失達(dá)到0.20 MPa；而過濾速度為8 m/h時(shí)，過濾運(yùn)行18 h，濾床壓力損失達(dá)到0.20 MPa。這主要是因?yàn)檫^濾速度高時(shí)，水流剪切力大，懸浮物截留在濾層表面形成濾餅使濾層壓力增加很快。同時(shí)采用高過濾速度的濾床過濾精度相對(duì)較低。采用低過濾速度的濾床，懸浮物沿著濾床深度方向分布，濾層表面不易形成濾餅，過濾壓差阻力增加緩慢，使濾床的含污能力有效發(fā)揮。

3.2核桃殼單濾層油和懸浮物去除效果

過濾器油水分離效果是評(píng)價(jià)其過濾性能的重要指標(biāo)，同時(shí)也能反映出濾料的反沖洗再生情況的好壞。試驗(yàn)過濾速度為8 m/h，通過測(cè)定穩(wěn)定連續(xù)運(yùn)行中試驗(yàn)裝置進(jìn)水和出水含油和懸浮物量來評(píng)價(jià)其過濾分離效果。

在試驗(yàn)周期內(nèi)進(jìn)水含油量最高為15.3 mg/L，最低9.58 mg/L，平均為12.02 mg/L。試驗(yàn)過濾出水含油量最高為2.69 mg/L，最低為1.30 mg/L，平均為1.91 mg/L，油平均去除率為83.86%，且試驗(yàn)過濾出水含油量波動(dòng)較小。而現(xiàn)有兩級(jí)雙濾料過濾工藝出水含油平均為4.01 mg/L，油平均去除率為65.96%，較試驗(yàn)裝置低17.9%。這主要是因?yàn)楹颂覛V料反沖洗技術(shù)使核桃殼既能發(fā)揮其表面作用，又能發(fā)揮其深床過濾作用［4］，使出水含油量穩(wěn)定在一個(gè)較低的范圍內(nèi)。

在試驗(yàn)周期內(nèi)進(jìn)水懸浮物含量最高100.43 mg/L，最低為59.38 mg/L，平均為79.32 mg/L。試驗(yàn)過濾出水懸浮物含量最高為45.2 mg/L，最低為15.0 mg/L，平均為32.77 mg/L，懸浮物平均去除率為58.78%。而現(xiàn)有兩級(jí)雙濾料過濾工藝出水懸浮物含量平均為51.99 mg/L，懸浮物平均去除率為34.48%，較試驗(yàn)裝置低為24.3%。這主要是因?yàn)楹颂覛V料，能夠?qū)崿F(xiàn)濾料的充分再生，使核桃殼濾料的篩分作用和顆粒粘附發(fā)揮更加充分。

3.3核桃殼反沖洗效果

2014年3月31日和4月18日分別在反沖洗之前從濾床表層取核桃殼，測(cè)定其含油量。反沖洗結(jié)束后再次在相同位置取反沖洗后的核桃殼，測(cè)定其含油量。進(jìn)而考察軸向動(dòng)態(tài)反沖洗對(duì)核桃殼的清洗效果，其結(jié)果見表2。

表2　　核桃殼清洗效果

從表2可以看出，清洗后的核桃殼含油量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于清洗前核桃殼含油量，去除率高達(dá)98.8%以上，這主要是軸向動(dòng)態(tài)反沖洗技術(shù)的高效搓洗作用對(duì)吸附于核桃殼表面的油類進(jìn)行充分的洗脫分離，使核桃殼油類含量很低，有效地恢復(fù)了核桃殼濾料的優(yōu)良過濾性能。

4　結(jié)束語(yǔ)

上的試驗(yàn)研究表明，該技術(shù)可以有效提高污水處理效果，采用處理后的優(yōu)質(zhì)二元驅(qū)污水配制二元驅(qū)目的液，可以降低二元驅(qū)配注系統(tǒng)黏損，提高驅(qū)油效果，進(jìn)而降低運(yùn)行成本，提升經(jīng)濟(jì)效益。綜上所述，軸向動(dòng)態(tài)反沖洗技術(shù)可以在聚-表二元驅(qū)污水處理上大規(guī)模推廣應(yīng)用。

［1］喬明.配注水質(zhì)對(duì)二元驅(qū)油劑黏度的影響研究［J］.石油工程建設(shè)，2014，40（6）：56-57.

［2］王松，于忠臣，吳浩，等.過濾器的反沖洗方法及裝置：中國(guó)，101982216A［P］，2012-05-30.

［3］董喜貴，劉書孟，于忠臣，等.軸向動(dòng)態(tài)反沖洗過濾器過濾含聚污水實(shí)驗(yàn)研究［J］.工業(yè)水處理，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.

軸向動(dòng)態(tài)反沖洗技術(shù)在聚-表二元驅(qū)污水處理

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

中國(guó)石油天然氣股份有限公司重大科技專項(xiàng)“遼河油田原油千萬(wàn)噸持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)研究”，“地面工程配套關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用”課題（2012E-3009）。

高曉鵬（1981-），男，遼寧盤錦人，工程師，2003年畢業(yè)于沈陽(yáng)化工學(xué)院環(huán)境工程專業(yè)，現(xiàn)從事注水及污水處理方面的設(shè)計(jì)工作。Email：gaoroc1981@163.com

2015-07-03；

2015-10-28