洗井返出液處理系統(tǒng)的優(yōu)化范文

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《機(jī)械工程師雜志》2014年第五期

1旋流除油技術(shù)的優(yōu)化應(yīng)用

液—液水力旋流分離技術(shù)是目前國際上最為先進(jìn)的一種新型高效油水分離技術(shù)，依靠旋流產(chǎn)生的強(qiáng)大離心力場加速油水分離過程。其主要部件為旋流管，由進(jìn)口、旋流腔、收縮腔、尾錐、尾管、底流口、溢流口等部分組成。油水混合液從入口進(jìn)入旋流器的旋流腔，形成高速旋轉(zhuǎn)的渦流，經(jīng)收縮腔、尾錐兩級收縮，使流體增速并在旋流管的內(nèi)部形成一個穩(wěn)定的離心力場。根據(jù)斯托克斯定律，因油水兩相介質(zhì)的密度不同，油水混合液中重相水在強(qiáng)大離心力作用下被拋向旋流管內(nèi)壁呈螺旋狀從底流口排出，輕相油則在旋流管的中心聚結(jié)形成油芯，與水呈反向從端板的出油口排出，實(shí)現(xiàn)油水分離。目前，國內(nèi)外的污水除油旋流器多采用雙錐型，在借鑒已有試驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了4套不同尺寸的旋流管，旋流管均為雙錐型，其中設(shè)計(jì)了2種主直徑（特征直徑）、2種入口形式、3種溢流管、3種雙錐結(jié)構(gòu)，這樣可使雙錐型旋流管通過改變?nèi)肟谛问健㈦p錐結(jié)構(gòu)、底流管及溢流管大小，探索出不同的結(jié)構(gòu)組合在流量、壓力、油水密度差等工況條件下的分離效率。通過液—液旋流除油技術(shù)應(yīng)用，探索了各工況條件下旋流器對分離效率的影響，研制出高效低阻降液—液旋流預(yù)除油器，實(shí)現(xiàn)了預(yù)除油器在阻力降≤0.2MPa的情況下，分離效率≥80%。

2臥式聚結(jié)沉降及壓力除油技術(shù)應(yīng)用

洗井裝置空間非常有限，要求沉降設(shè)備體積小、效率高，而利用斜板可有效地增加沉淀分離面積、縮短流道高度，有利于細(xì)小顆粒（或油珠）的下沉（或浮升）。經(jīng)理論計(jì)算，裝置上采用兩級斜板沉降設(shè)備，第一級為管式沉降器，第二級為壓力除油器。考慮到返出液攜帶泥砂和機(jī)雜等，管內(nèi)沉降和二次除油采用三段式的結(jié)構(gòu)，橫向流斜板段的水流方向與沉泥下滑方向(或油珠上浮方向)相互垂直，對下滑(或浮升)影響較小，因而可獲得較理想的分離效果；下向流斜板段的水流方向與沉泥下滑方向一致，水流可促進(jìn)泥的下滑；上向流斜板段的水流方向與油珠上浮方向一致，水流有利于油珠浮升。

3過濾技術(shù)應(yīng)用

返出液處理系統(tǒng)上的過濾設(shè)備采用兩級組成，初過濾采用的是多層濾料過濾技術(shù)，減輕了單層正向過濾器出現(xiàn)的納污能力低、“表面過濾現(xiàn)象”和濾料流失等問題。精細(xì)過濾采用的是改性纖維球過濾，用改性纖維球過罐作為精細(xì)過濾已被國內(nèi)大多數(shù)油田所采用。因?yàn)V料再生后能重復(fù)使用，濾罐設(shè)計(jì)了反沖洗流程，我們重點(diǎn)開展了多層濾料過濾罐和改性纖維球過濾罐的反沖洗條件模擬試驗(yàn)研究。由于洗井作業(yè)是在注水井井場進(jìn)行，而濾料再生所需的反沖洗過程是在污水處理站的污水（污油）池旁邊開展的，受現(xiàn)場條件制約，結(jié)合車載洗井裝置自身?xiàng)l件，我們選擇采用水—?dú)饴?lián)合反沖洗方式，壓縮空氣來自汽車貯氣包，2個濾罐采用內(nèi)部環(huán)管水力噴射，底部氣浮吹頂式結(jié)構(gòu)，使用濾料沿罐壁形成螺旋轉(zhuǎn)動，自動攪拌，保證反沖洗達(dá)到最優(yōu)效果。

4返出液處理加藥系統(tǒng)應(yīng)用

在洗井過程中需加入一定量的絮凝劑，根據(jù)對油田含油污水的分析，一般需加入有機(jī)及無機(jī)2種藥劑。由于洗井裝置上不能提供220V電源，加藥系統(tǒng)采用車上的氣源作為動力，通過2個氣動隔膜泵作為定量加藥裝置，氣動攪拌式加藥罐的結(jié)構(gòu)。加藥流程如圖5。

5作業(yè)流程優(yōu)化

采用合理的水處理流程，是洗井設(shè)備取得較好洗井效果的有力保障。針對不同洗井返出液特性采用相應(yīng)的水處理流程，其目的是保護(hù)水處理單體設(shè)備及確保洗井返出液處理效果。我們在應(yīng)用中設(shè)計(jì)了3套洗井流程，對長期未洗井的注水井或洗井返出液物性特別惡劣的注水井，由于井口返出液的含油和機(jī)雜均較高，為了保護(hù)精細(xì)過濾系統(tǒng)，作業(yè)時(shí)洗井返出液經(jīng)過兩級旋流除砂、液—液旋流除油、聚結(jié)沉降分離及壓力除油后直接進(jìn)入緩沖水罐（超越精細(xì)過濾系統(tǒng)）；處理一段時(shí)間后，由于注水井井口出水質(zhì)變好，為了避免沉降設(shè)備由于流體擾動而出現(xiàn)其進(jìn)口水質(zhì)優(yōu)于出口水質(zhì)，這時(shí)超越沉降及除油器，直接進(jìn)入一級多層濾料過濾罐及二級纖維球過濾罐，或只進(jìn)入二級纖維球過濾罐。整個流程的切換采用氣動蝶閥控制。洗井實(shí)踐證明，合理設(shè)計(jì)超越流程十分重要，有利于對一、二級精細(xì)濾罐的保護(hù)，延長過濾設(shè)備反洗周期和使用壽命。6結(jié)論通過以上各環(huán)節(jié)單體設(shè)備技術(shù)研究和優(yōu)化，設(shè)備在現(xiàn)場使用中取得了良好的效果，實(shí)現(xiàn)了污水處理系統(tǒng)的高效、平穩(wěn)運(yùn)行。

作者：祁小偉王哲孔令陽單位：南陽二機(jī)石油裝備（集團(tuán)）有限公司