焦大剛

（大慶油田設(shè)計(jì)院有限公司，黑龍江大慶 163712）

經(jīng)過60a的勘探開發(fā)之后，大慶油田已經(jīng)進(jìn)入三采階段，聚合物驅(qū)已經(jīng)成為大慶油田提高采收率成熟配套的核心主導(dǎo)技術(shù)，已在大慶油田大規(guī)模推廣應(yīng)用20多年，采收率提高10%以上，累計(jì)增油超過1億t。筒式過濾器中過濾袋作為聚驅(qū)母液雜質(zhì)過濾的關(guān)鍵裝置，因?yàn)槎氯仍驅(qū)е聻V袋失效率較高，頻繁更換極大影響采油生產(chǎn)效率，并造成較大資源浪費(fèi)。對(duì)影響濾袋更換周期的主要因素進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的解決對(duì)策，為提高大慶油田三次采油的整體采收率提供了技術(shù)支持。

1 濾袋主要失效形式分析

聚合物母液在配制和溶解過程中會(huì)產(chǎn)生“魚眼”等容易堵塞地層的雜質(zhì)，位于配制站出口、外輸泵后端處的過濾袋可以對(duì)聚合物母液中的雜質(zhì)進(jìn)行過濾，起到凈化母液的作用。按過濾精度的不同，過濾器可分為粗過濾器和精過濾器，兩種過濾器除濾袋的精度有差異之外，其基本構(gòu)成、原理及功能都相同。

在長期使用過程中，母液中的雜質(zhì)會(huì)導(dǎo)致濾袋失效，通過對(duì)聚驅(qū)母液配制站長期觀測和統(tǒng)計(jì)得知，濾袋失效主要有以下幾種形式。

1.1 濾袋穿孔

為提高過濾效率，濾袋內(nèi)外壓差往往較大，隨著濾孔的堵塞，壓差會(huì)越來越大，當(dāng)壓差超過濾袋所能承受的范圍，就會(huì)發(fā)生濾袋穿孔。

1.2 濾袋堵塞

聚驅(qū)母液是由高分子量聚丙烯酰胺配制而成，大量高分子聚合物會(huì)相互纏繞在一起，締合成高分子線團(tuán)，極易對(duì)濾袋孔隙形成堵塞，同時(shí)，聚丙烯酰胺溶解過程中形成的大量“魚眼”更會(huì)將孔隙完全堵死。

1.3 濾袋腐蝕

配制母液的聚丙烯酰胺水解后會(huì)與鐵離子生成交聯(lián)產(chǎn)物，并且母液中的細(xì)菌也會(huì)對(duì)濾袋產(chǎn)生腐蝕。這些原因都會(huì)導(dǎo)致濾袋失效，目前的解決辦法就是頻繁更換濾袋，不僅影響生產(chǎn)效率，還會(huì)增加采油成本，造成資源浪費(fèi)。

2 濾袋更換周期影響因素分析

2.1 聚驅(qū)母液性質(zhì)的影響

聚驅(qū)母液的性質(zhì)直接決定著濾袋的更換周期，影響濾袋更換周期的聚驅(qū)母液性質(zhì)主要包括以下幾方面。

2.1.1 濃度和黏度

母液的濃度和黏度直接影響著驅(qū)油效果，濃度越高、黏度越大，驅(qū)油效果越好，當(dāng)聚合物濃度高于HPAM/交聯(lián)劑體系的臨界交聯(lián)濃度時(shí)，交聯(lián)速度易失去控制，與大量鐵離子發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，生成大量的黃色膠狀物，導(dǎo)致濾袋孔隙堵塞概率極大增加，使得壓差大幅升高，最終引起濾袋穿孔和失效。

2.1.2 分子量

配制母液的水解聚丙烯酰胺相對(duì)分子量增高，會(huì)提高驅(qū)油效率。但是分子量越大，在配制攪拌過程中越容易相互纏繞，與鹽或交聯(lián)劑形成大直徑的交聯(lián)聚合物線團(tuán)，引起濾袋孔隙的堵塞。

2.1.3 配制用水礦化度

通過對(duì)近幾年聚驅(qū)母液配制站濾袋損耗統(tǒng)計(jì)和分析得知，當(dāng)配制母液用水的礦化度較高時(shí)，會(huì)引起HPAM水解后線團(tuán)的舒展，使已經(jīng)電離的羧酸雙電層和水化層變薄，減弱大分子主鏈上同種電荷的排斥作用，最終引起分子鏈卷曲，形成更多的分子內(nèi)交聯(lián)產(chǎn)物，增加濾袋堵塞概率。

2.1.4 細(xì)菌含量

配制站為了節(jié)約用水，?；厥战?jīng)過處理后的采油廢水配制聚驅(qū)母液，但采油廢水中含有的大量硫酸鹽還原菌、鐵細(xì)菌和腐生菌極易使母液中細(xì)菌含量嚴(yán)重超標(biāo)，這些細(xì)菌之間相互作用，不僅會(huì)腐蝕輸送管道，還會(huì)為HPAM提供交聯(lián)劑，生成大量的交聯(lián)產(chǎn)物而堵塞濾袋孔隙，同時(shí)，細(xì)菌的代謝產(chǎn)物還會(huì)腐蝕濾袋，加劇濾袋的損壞。

2.1.5 其他因素

當(dāng)過濾袋含有過多的膠皮、腐葉等固體懸浮雜質(zhì)時(shí)，會(huì)隨時(shí)間推移而逐漸堆積引起濾袋堵塞，同時(shí)，母液配制中產(chǎn)生的黃色膠狀雜質(zhì)含量過多時(shí)，也會(huì)使濾袋孔隙逐漸變小直至最終完全堵塞。

2.2 濾袋質(zhì)量和參數(shù)的影響

聚驅(qū)母液濾袋的失效除與聚驅(qū)母液性質(zhì)有關(guān)外，還與濾袋的質(zhì)量和相關(guān)參數(shù)存在較大關(guān)系。

2.2.1 濾袋生產(chǎn)質(zhì)量的影響

濾袋是由濾材和袋口固定用的領(lǐng)環(huán)組成，經(jīng)統(tǒng)計(jì)，在聚驅(qū)母液配制站更換過濾袋時(shí)，濾袋破袋發(fā)生的位置多為底部縫合處、側(cè)邊縫合處，這主要是由于濾袋底部與袋身縫合處不夠牢固，無法長時(shí)間承受內(nèi)外壓差帶來的重量，再加上濾袋與濾籠匹配度不高，底部晃動(dòng)較大，最終導(dǎo)致底部縫合處較易破損。

2.2.2 濾袋過濾面積的影響

實(shí)際生產(chǎn)中可以根據(jù)過濾流量和速度來計(jì)算過濾面積，當(dāng)過濾的母液總量一定時(shí)，過濾面積越大，則過濾速度越小，相反過濾面積越小，過濾速度越大，對(duì)濾袋的沖刷作業(yè)力越大，導(dǎo)致更換周期縮短。

2.2.3 濾袋長度直徑比的影響

當(dāng)過濾流量一定時(shí)，濾袋長度直徑比與濾袋進(jìn)口速度有關(guān)，長度與過濾速度成反比，所以過濾速度太高時(shí)，濾袋長度不夠會(huì)直接加速濾袋的損壞。

2.2.4 濾袋數(shù)量的影響

聚驅(qū)母液總的過濾面積與單個(gè)濾袋過濾面積的比值，即為濾袋數(shù)量。增加濾袋數(shù)量，可以增加過濾總面積，減少單個(gè)濾袋所承受的壓差，從而縮短濾袋更換周期，減少濾袋更換頻率。

2.3 過濾工藝的影響

聚驅(qū)母液過濾工藝也直接決定著濾袋更換周期的長短。

2.3.1 過濾速度的影響

母液過濾過程中，過濾速度與濾袋內(nèi)壓差符合達(dá)西定律，壓差與流體黏度、過濾速度呈正比。隨著過濾速度的增加，壓差也會(huì)逐漸增加，結(jié)果會(huì)導(dǎo)致更多的膠團(tuán)堵塞濾袋孔隙。

2.3.2 HPAM分散程度的影響

HPAM屬于分子鏈較長且易卷曲的高分子聚合物，分子鏈之間極易發(fā)生纏結(jié)，在HPAM母液配制過程中必須多次少量添加，以使水分子能夠快速滲入分子結(jié)構(gòu)內(nèi)部并最大化地水解，使其盡可能地分散均勻。否則，一次加料過多會(huì)引起HPAM分子之間相互纏繞，以水溶膠和HPAM線團(tuán)的形式進(jìn)入到濾袋內(nèi)，堵塞孔隙引起穿孔而縮短更換周期。

2.3.3 熟化時(shí)間的影響

HPAM溶液在經(jīng)分散裝置后會(huì)進(jìn)入熟化罐中進(jìn)行“熟化”工藝，熟化時(shí)間的長短對(duì)母液性質(zhì)起到?jīng)Q定性作用。熟化時(shí)間過短，會(huì)產(chǎn)生大量“魚眼”和大量沒攪拌開的線團(tuán)，在過濾的過程中極易堵塞濾袋，最終使濾袋穿孔。

3 延長濾袋更換周期對(duì)策

3.1 提高濾袋質(zhì)量

延長濾袋更換周期，提高濾袋生產(chǎn)質(zhì)量是首選對(duì)策：

（1）要根據(jù)配制站實(shí)際工藝條件，在濾袋設(shè)計(jì)時(shí)選用合適的尺寸，并設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)倪^濾面積、長徑比和濾袋個(gè)數(shù)，在設(shè)計(jì)過程中，可以將濾袋的直徑設(shè)計(jì)在150~300mm，濾袋長度可在0.75~2.0m選擇。

（2）濾袋設(shè)計(jì)時(shí)還要考慮與濾籠相匹配，避免濾袋因質(zhì)量原因而破損，進(jìn)而延長濾袋更換周期。

（3）選擇濾袋制作材質(zhì)時(shí)，根據(jù)母液性質(zhì)盡量滿足剝離性好、易清灰、透氣性好且阻力低的材質(zhì)，這樣能最大程度提高過濾效率和使用壽命。

3.2 減少母液雜質(zhì)含量

聚驅(qū)母液質(zhì)量和性能的好壞，特別是所含雜質(zhì)的多少直接決定著濾袋更換周期的長短。因此，需要從以下幾個(gè)方面來減少母液中雜質(zhì)的含量：

（1）綜合考慮成本因素，對(duì)母液輸送管道進(jìn)行改造，選用耐高壓材料替代現(xiàn)用鋼制材料，可以從源頭上減少膠狀雜質(zhì)的生成。

（2）根據(jù)母液中細(xì)菌種類的具體含量，選用優(yōu)良的殺菌劑，降低母液中細(xì)菌含量，減少細(xì)菌對(duì)管道的腐蝕，從而降低進(jìn)入母液中的鐵離子，達(dá)到減少膠狀物的生產(chǎn)總量。

（3）在不影響采收率的前提下，選用低分子量的HPAM，減少HPAM的團(tuán)聚和大直徑分子線團(tuán)的生成而堵塞濾袋孔隙。

（4）在確定HPAM種類的前提下，將母液濃度配制在較低的范圍內(nèi)，可減少濾袋內(nèi)部壓差及控制交聯(lián)速度。

（5）母液配制用水方面，選用礦化度較低的水源，可以避免造成分子鏈卷曲，減少與鐵離子生成交聯(lián)產(chǎn)物堵塞濾袋現(xiàn)象。

（6）嚴(yán)格控制聚合物干粉和水源中的細(xì)菌含量，避免對(duì)濾袋造成酸腐蝕及因形成交聯(lián)產(chǎn)物堵塞濾袋而使濾袋穿孔。

3.3 規(guī)范過濾工藝

聚驅(qū)母液過濾工藝對(duì)延長濾袋更換周期也具有重要作用，可以從以下幾方面進(jìn)行考慮。

（1）控制合適的過濾速度。在進(jìn)行過濾操作時(shí)降低過濾流量，可以使過濾速度變小，降低過濾袋壓差，延長更換周期。

（2）適當(dāng)增大過濾面積。在過濾總量不變的情況下，適當(dāng)增大過濾面積，減少濾袋單位面積上的受力情況，降低穿孔的概率。

（3）嚴(yán)格控制分散環(huán)節(jié)，使聚驅(qū)母液分散均勻，這樣可以使HPAM溶液不結(jié)團(tuán)或少結(jié)團(tuán)，減輕濾袋堵塞程度。

（4）嚴(yán)格控制熟化工藝，加強(qiáng)熟化力度，延長熟化時(shí)間，采用多個(gè)熟化罐同時(shí)熟化，控制母液進(jìn)入熟化罐流量，避免入罐流量過多而使熟化效果變差。

4 結(jié)論

1）聚合物母液過濾袋作為聚驅(qū)母液雜質(zhì)過濾的關(guān)鍵裝置，在使用過程中常發(fā)生穿孔、堵塞和腐蝕等情況，導(dǎo)致濾袋失效而頻繁更換，極大地影響了采油生產(chǎn)效率，并造成較大資源浪費(fèi)。

2）從聚驅(qū)母液性質(zhì)、濾袋性質(zhì)、過濾工藝三方面，分析出影響濾袋更換周期的主要因素，并提出了根據(jù)聚驅(qū)母液性質(zhì)正確選擇濾袋、提高濾袋質(zhì)量、規(guī)范過濾操作工藝等對(duì)策，對(duì)提高大慶油田三采整體采收率具有重要意義。