渤海某平臺雙介質(zhì)濾器過濾效果影響因素分析及優(yōu)化

梁建斌，么克明，吳 磊，鄭 路，陸 寬

(中海石油(中國)有限公司天津分公司 天津300459)

0 引 言

渤海某平臺污水系統(tǒng)目前日處理量為27800m3/d，處理介質(zhì)為含聚污水，于2024年平臺處理的污水量達(dá)到峰值，為 64499m3/d，因此必須保證水系統(tǒng)處理設(shè)備的運行能效，確保污水處理系統(tǒng)穩(wěn)定運行。目前污水系統(tǒng)主要接收原油系統(tǒng)各級分離器、電脫水器分離出來的生產(chǎn)水以及雙介質(zhì)濾器經(jīng)過反沖洗后的污水，通過斜板除油器、加氣浮選器、雙介質(zhì)濾器處理合格后進入注水緩沖罐，處理達(dá)標(biāo)的生產(chǎn)污水全部回注。

雙介質(zhì)濾器作為污水系統(tǒng)最后一級脫油、除油設(shè)備，通過其內(nèi)部濾料的過濾功能除去污水含油[1]，并通過定期反洗保持濾料清潔。雙介質(zhì)濾器使用的濾料包括核桃殼、石英砂、礫石。作為污水處理系統(tǒng)的最后一級處理設(shè)備，其處理效果的好壞直接影響到注水水質(zhì)指標(biāo)。目前調(diào)查發(fā)現(xiàn)雙介質(zhì)濾器出口含油高于20mg/L，懸浮物含量高于10mg/L的問題。通過分析問題原因，制定優(yōu)化措施，主要涉及雙介質(zhì)濾器收油流程優(yōu)化與內(nèi)部濾料質(zhì)量調(diào)整等方面，最終保證注水水質(zhì)合格達(dá)標(biāo)。

1 現(xiàn)狀調(diào)查和原因分析

對平臺雙介質(zhì)濾器運行情況進行現(xiàn)狀調(diào)查，主要觀察以下4個方面的情況：生產(chǎn)水緩沖罐出口水中含油、懸浮物對雙介質(zhì)濾器出口水質(zhì)的影響；單臺雙介質(zhì)濾器頂部收油頻率對雙介質(zhì)濾器出口水質(zhì)的影響；單臺雙介質(zhì)濾器處理量對雙介質(zhì)濾器出口水質(zhì)的影響；雙介質(zhì)濾器反沖洗頻率對雙介質(zhì)濾器出口水質(zhì)的影響。經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)查，整理運行數(shù)據(jù)，進而根據(jù)柏拉圖分析方法，判斷每個因素的影響程度。以此得出如下結(jié)果：增加雙介質(zhì)濾器頂部收油頻率、增加雙介質(zhì)濾器反沖洗頻率可有效改善雙介質(zhì)濾器的出口水水質(zhì)。

運用“魚骨圖”分析方法，從人、機、料、法、環(huán)5個方面分析雙介質(zhì)濾器出口水含油、懸浮物含量超標(biāo)的原因，如圖1所示。

圖1 雙介質(zhì)濾器出口水水質(zhì)超標(biāo)分析圖Fig.1 Analysis of water quality exceeding standard at outlet of dual media filter

經(jīng)分析確認(rèn)，找出影響雙介質(zhì)濾器出口水含油、懸浮物含量超標(biāo)的末端因素：人員未按操作規(guī)程操作；人員未及時標(biāo)定清水劑下藥量；清水劑 BHQ-14不配伍；濾料過濾效果差；設(shè)備處理量過大，超過設(shè)計量[2]；手動收油效果差；設(shè)備清罐周期長，濾料污染；取樣方法不合理。

通過現(xiàn)場調(diào)查、逐項測試、記錄整理分析數(shù)據(jù)開展主因確認(rèn)工作。利用雙介質(zhì)濾器清罐作業(yè)機會，在濾料回裝期間，改變核桃殼、石英砂、礫石三者的充填比例，在做好新濾料浸泡、反洗準(zhǔn)備工作的前提下，在濾器投用后做好取樣化驗工作，并對數(shù)據(jù)做好記錄、對比。由試驗數(shù)據(jù)可知，改善濾料充填質(zhì)量后，雙介質(zhì)濾器出口水中含油、懸浮物有明顯降低，確認(rèn)濾料過濾效果差是主因之一。

通過分析雙介質(zhì)濾器內(nèi)部結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)雙介質(zhì)濾器頂部收油裝置篩管致密，在使用過程中容易堵塞，會導(dǎo)致收油不徹底，從而會影響雙介質(zhì)濾器出口水質(zhì)。決定在一臺雙介質(zhì)濾器罐頂安全閥流程上加裝手動收油軟管，在手動收油后取樣化驗，并與之前的數(shù)據(jù)對比，確認(rèn)增加手動收油流程后，雙介質(zhì)濾器含油降低，有助于保證雙介質(zhì)濾器出口水質(zhì)。

2 對策實施與優(yōu)化

利用雙介質(zhì)濾器清罐作業(yè)窗口期，在濾料回填時，改變核桃殼、石英砂、礫石三者的比例，同時按照單一變量的原則對濾料的粒徑做出調(diào)整，待雙介質(zhì)濾器正常投用以后，按時取樣，分析化驗數(shù)據(jù)，找出合理的濾料比例。在測試過程中，平臺總處理水量介于27100～28070m3/d之間，雙介質(zhì)濾器9臺運行1臺備用，雙介質(zhì)濾器處理量為130m3/h，在設(shè)計范圍內(nèi)。

通過對雙介質(zhì)濾器濾料充填比例進行調(diào)整[3]，在實施的 7個方案中，對數(shù)據(jù)整理成圖并比較，可以發(fā)現(xiàn)表 1所示方案的濾料充填比例有助于改善雙介質(zhì)濾器出口水質(zhì)。

表1 濾料充填調(diào)整方案Tab.1 Filter material filling adjustment scheme

針對雙介質(zhì)濾器收油效果不理想的問題開展集體討論對策，通過現(xiàn)場摸爬流程，發(fā)現(xiàn)可以在雙介質(zhì)濾器頂部安全閥流程上加裝手動收油管線。增加手動收油管線后，對收油效果進行測試，在不同的收油頻率下，跟蹤雙介質(zhì)濾器出口水質(zhì)情況。通過試驗數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，收油頻率越高，雙介質(zhì)濾器出口水含油越低，但是考慮到流程實際運行狀況(如注水緩沖罐、污油罐液位)與工作效率等因素，確定收油頻率為2次/h。

3 效果檢查及鞏固措施

經(jīng)過改善雙介質(zhì)濾器出口水質(zhì) PDCA循環(huán)，成功實施一系列的對策，取得了一些成果。通過一系列的測試與試驗，優(yōu)化核桃殼、石英砂、礫石 3種濾料的充填比例，按時對雙介質(zhì)濾器手動收油，雙介質(zhì)濾器出口水水質(zhì)有明顯改善，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)：含油量≤20mg/L，懸浮物含量≤10mg/L。延長了雙介質(zhì)濾器在線運行的時間，減少了清罐次數(shù)，降低清罐作業(yè)費用15萬元，降低垃圾箱費用0.5萬元。

為了鞏固此次成果，編寫了平臺《雙介質(zhì)濾器操作規(guī)程》，在公司進行宣貫和交流，并將操作規(guī)程在現(xiàn)場進行張貼，同時建議在生產(chǎn)流程允許的情況下，盡可能地加強對雙介質(zhì)濾器的反沖洗作業(yè)。

4 總 結(jié)

目前渤海油田雙介質(zhì)過濾器應(yīng)用較為廣泛，出口水質(zhì)不達(dá)標(biāo)的問題時常出現(xiàn)。本文采用魚骨圖分析方法，找出末端影響因素，并對各因素逐一進行甄別，制定出整改策略，通過增加手動收油管線，改變充填礫石粒徑，調(diào)整核桃殼、石英砂、礫石三者的充填比例，雙介質(zhì)濾器出口水質(zhì)含油量明顯改觀，達(dá)到了降本增效的目的。制定了操作規(guī)范文件進一步鞏固措施，為后期雙介質(zhì)濾器相似問題的處理提供了參考借鑒。