軸向動態(tài)反沖洗技術(shù)處理二元驅(qū)污水

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法達標處理。為此，對軸向動態(tài)反沖洗技術(shù)在“聚合物-表面活性劑二元驅(qū)”污水處理中的應用進行了研究，對污水中含油和懸浮物去除效果、反沖洗效果進行了試驗驗證。研究結(jié)果表明：軸向動態(tài)反沖洗技術(shù)對污水中懸浮物去除率達到58.78%，與常規(guī)兩級雙濾料過濾器懸浮物去除率相比，提高了24.3%。因此，軸向動態(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)污水處理工程中進行推廣應用。

二元驅(qū)；污水處理；軸向動態(tài)反沖洗；過濾

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

遼河油田自2008年開始進行錦16塊二元驅(qū)工業(yè)化試驗，該試驗區(qū)位于錦16中部，含油面積為1.28 km2，地質(zhì)儲量 298萬 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。試驗區(qū)開發(fā)年限為9年，與水驅(qū)相比，累計增油46.3萬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、保護段塞四個開發(fā)階段，錦16塊二元驅(qū)工業(yè)化試驗于2011 年4月進入“聚-表二元驅(qū)主段塞”階段，目前處于開發(fā)中期，累計注聚合物6 222 t，累計注表面活性劑8 422 t，隨著驅(qū)替時間的延長，原油采出水含聚合物濃度（以下簡稱采聚濃度）逐漸上升，聚合物含量達到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，導致污水黏度增加，油水界面張力增加，乳化嚴重，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，懸浮物指標達到50～100 mg/L，遠遠超出30 mg/L的設計標準，直接導致了配注系統(tǒng)黏度損失加大（投產(chǎn)初期黏損22%，目前達到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)污水處理站兩級雙濾料過濾器現(xiàn)場運行情況統(tǒng)計，一級雙濾料過濾器去除懸浮物效率40%左右，二級雙濾料過濾器去除懸浮物效率30%左右。常規(guī)雙濾料過濾器對二元驅(qū)污水中懸浮物去除效果較差，僅采用水反洗時無法徹底將附著在濾料上的懸浮物去除，導致出水懸浮物很快穿透濾料層，影響處理效率。

2　軸向動態(tài)反沖洗技術(shù)

軸向動態(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，油和懸浮物流經(jīng)核桃殼和均質(zhì)石英砂濾層時，在機械篩分和慣性攔截等機制作用下，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)的有機結(jié)合。反沖洗時，核桃殼濾料在軸向動態(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)，獨特設計的渦流生成器對濾料形成極強剪切力，其對濾料的不斷搓洗作用強化了反沖洗；同時渦流生成器形成的離心分離作用，強化了反沖洗廢物的排除作用，使其達到較高反洗標準［3］。

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

3.1聚-表二元驅(qū)污水過濾速度

過濾速率為單位時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、濾料級配、過濾阻力和過濾精度要求有關。在污水懸浮物、黏度、濾料級配確定的前提下，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性

從表1可以看出，隨著過濾速度的減少，達到某一壓差阻力的時間變長。當過濾速度為20 m/h時，過濾運行6 h，濾床壓力損失達到0.20 MPa；而過濾速度為8 m/h時，過濾運行18 h，濾床壓力損失達到0.20 MPa。這主要是因為過濾速度高時，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。同時采用高過濾速度的濾床過濾精度相對較低。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價其過濾性能的重要指標，同時也能反映出濾料的反沖洗再生情況的好壞。試驗過濾速度為8 m/h，通過測定穩(wěn)定連續(xù)運行中試驗裝置進水和出水含油和懸浮物量來評價其過濾分離效果。

在試驗周期內(nèi)進水含油量最高為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%，且試驗過濾出水含油量波動較小。而現(xiàn)有兩級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%，較試驗裝置低17.9%。這主要是因為核桃殼濾料反沖洗技術(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)定在一個較低的范圍內(nèi)。

在試驗周期內(nèi)進水懸浮物含量最高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%，較試驗裝置低為24.3%。這主要是因為核桃殼濾料，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，測定其含油量。進而考察軸向動態(tài)反沖洗對核桃殼的清洗效果，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遠低于清洗前核桃殼含油量，去除率高達98.8%以上，這主要是軸向動態(tài)反沖洗技術(shù)的高效搓洗作用對吸附于核桃殼表面的油類進行充分的洗脫分離，使核桃殼油類含量很低，有效地恢復了核桃殼濾料的優(yōu)良過濾性能。

4　結(jié)束語

上的試驗研究表明，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，進而降低運行成本，提升經(jīng)濟效益。綜上所述，軸向動態(tài)反沖洗技術(shù)可以在聚-表二元驅(qū)污水處理上大規(guī)模推廣應用。

［1］喬明.配注水質(zhì)對二元驅(qū)油劑黏度的影響研究［J］.石油工程建設，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，101982216A［P］，2012-05-30.

［3］董喜貴，劉書孟，于忠臣，等.軸向動態(tài)反沖洗過濾器過濾含聚污水實驗研究［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

中國石油天然氣股份有限公司重大科技專項“遼河油田原油千萬噸持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)關鍵技術(shù)研究”，“地面工程配套關鍵技術(shù)研究與應用”課題（2012E-3009）。

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

2015-07-03；

2015-10-28