井口精细过滤器在油田回注水中的应用.docx

井口精细过滤器在油田回注水中的应用
蔡爱斌［1］彭红岩［1］马云［2］
［1］中国石化股份有限公司中原油田分公司［2］西安石油大学化工学院
摘要：油田含油污水在污水站集中处理后，经管道远距离输送至注水井井口，由于温度的降低、细菌滋生及管道的二次污染，井口水质大幅度恶化，远远不能满足地层回注水的要求。井口精细过滤器是综合深床过滤和金属膜表面截留分离原理而研制成的应用于油田注水终端净化水质的设备，能有效降低回注水中悬浮物含量、含铁量等有害物质，控制回注水中固体颗粒的粒径中值，从而延长注水井的作业周期，降低注水单耗，提高油井产量。
关键词：回注水精细过滤器纤维滤料金属膜
油田回注水现状
注水开采是国内外油田采用最为广泛的采油方式，我国大部分油田已经进入开发的中后期，污水产出量不断增大，原有的大部分污水处理站由于长期运行，逐渐暴露出处理能力不足、设备腐蚀老化、技术落后、处理后水质不稳定、注水管网腐蚀严重等问题。经污水站处理后的污水经管网长距离输送至注水井井口，回注地层。污水在输送过程中细菌大量繁殖，特别是硫酸盐还原菌（SRB），其反应的产物S2-与多种腐蚀因素产生的Fe2+结合生成FeS，造成水体变黑，悬浮物大幅增加，结垢趋势增强，腐蚀加剧，直接造成油层吼道堵塞、注水压力不断升高、注水井作业频繁，降低了原油采收率、增加了采油成本。
目前各大油田也越来越重视回注水的水质，不断采用新技术、新设备提高水质指标，扩大水驱动用储量，特别是低渗透油田对回注水的水质要求更为严格，必须进行深度处理。井口精细过滤器就是针对低渗透油田注水水质要求而设计的一种精滤装置。它不但可以提高注水水质，而且可以有效地解决污水经长距离管道输送后造成的二次污染问题，确保井口水质达标，满足低渗透油田注水开发的需要。
2井口精细过滤器结构及工作原理
2.1井口精细过滤器的结构
井口过滤器根据安装方式不同分为立式和卧式两种，结构基本相同。下面是卧式井口精细过滤器的外型结构图，主要由进水口、出水口、进水端盖、出水端盖、粗滤室、精滤室、过滤器外壳组成。该过滤器采用了两级不同材质的滤芯，粗滤室内安装的一级滤芯为改性纤维球，精滤室内安装的二级滤芯是金属粉末烧结管。井口精细过滤器所有构件都按使用现场最高注水压力的1.2倍系数进行设计制作，确保过滤器的安全运行和使用寿命。
2.2井口精细过滤器的特点
井口精细过滤器最主要的特点就是采用两级过滤设计，粗滤室和精滤室。在粗滤室内将大部分悬浮物进行截留，再经精滤室的金属膜烧结滤芯进行过滤。二级滤芯是该井口过滤器的关键环节，如果来水悬浮物含量过高，就会使二级滤芯过水量很快降低，失去过滤作用，增加反洗工作量。粗滤室的滤芯纳污能力强，其主要作用就是将进入精滤室的污水进行预处理，降低其悬浮物含量，延长过滤器的使用周期，减少反洗工作量。精细过滤器滤芯都是依据油田污水的特性进行设计。
粗滤室内填装的改性纤维球具有以下特点：
2.2.1亲水憎油，反洗易再生，特别适合过滤油田污水；
滤速高，是砂滤滤速的3～4倍；
纳污能力强，是石英砂滤层的2～4倍
反洗水量少，是砂滤反冲洗水量的一半。
精滤室内安装的金属粉末烧结管具有耐腐蚀、高强度、过滤精度高等特点。
过滤器采用二级过滤，扩大了应用范围，保证了过滤精度，体积小、结构紧促、更换滤芯容易、安装使用方便。
井口精细过滤器的工作原理
污水经进水口进入装置，在粗滤室内经改性纤维球，绝大部分油污、悬浮物、铁锈、细菌等杂质被截留。粗滤后污水进入精滤室，通过金属粉末烧结管的表面截留作用，进一步净化水质。井口精细过滤器在现场使用时至少要两天并联运行，反洗时利用其中一台过滤器的滤后水对另一台进行反冲洗，确保滤芯再生彻底。根据进口水质和现场实际运行情况，一般反冲洗周期在3～5天。
主要技术指标
工作压力：≤25MPa；
额定流量：5～10m3/h；
工作温度：0～150℃；
进水指标：含油量≤20mg/L悬浮物含量≤60mg/L
滤后水指标：含油量≤2mg/L悬浮物含量≤1mg/L粒径中值≤2μm
3现场应用实例
井口精细过滤器经过前期的研究、设计和制作，各项指标都达到现场应用条件后，于2008年首先在中原油田采油二厂现场应用，并对其运行效果进行了长期监控，录取了过滤器安装前后几项主要指标。具体结果参见表一。
表一井口精细过滤器进出口水质对比表
站号取样时间安装前水质指标安装后水质指标及注水压力含油
mg/L含铁
mg/L悬浮物mg/L粒径中值
μm含油
mg/L含铁
mg/L悬浮物mg/L粒径中值
μm井口压力
MPa1082008.4.53.21.222140.50.21.91.737.31122008.4.52.71.528170.30.22.01.938.61222008.4.51.63.432230.20.42.41.7