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眾所周知，人們?yōu)榱颂岣哂吞镒⑺幚砭?，進(jìn)一步提高油田開發(fā)效益，對比分析了油田回注水進(jìn)行過濾提供了多種方案，其中一項(xiàng)就是提到纖維 過濾方案，高纖維球?yàn)V料的反洗效果，最大限度減輕對濾料的傷害，并可節(jié)約大t反洗清水，還實(shí)現(xiàn)了過濾、反洗、壓緊程度的全自動控制，可完全滿足油 田采出液精細(xì)過濾要求。

   關(guān)鍵詞：過濾器、纖維球、壓緊、波輪、結(jié)構(gòu)原理

   引言

   近幾年來，我國油田相繼進(jìn)人開發(fā)后期，對老油田的注水量以及注水水質(zhì)要求越來越高。在新探儲量中，我國新探明低滲透及特低 滲透儲量占總儲量的70%左右，全國未動用的低滲透儲量占60%以上，所以進(jìn)一步提高油田注人水水質(zhì)，采用更先進(jìn)的精細(xì)過濾技術(shù)，對開發(fā)低滲透油田、提 高原油產(chǎn)量具有重要意義。

   目前國內(nèi)油田注水用的過濾器主要有石英砂過濾器、核桃殼過濾器、北京纖維球過濾器及少量纖維束過濾器。石英砂過濾器、核桃 殼過濾器對污水處理精度不高，難以達(dá)到低滲透油田注水水質(zhì)指R求。實(shí)踐證明，要進(jìn)一步提高污水處理效果和過濾精度，采用壓緊纖維過濾器既經(jīng)濟(jì)實(shí)用 ，技術(shù)上也完全可行。筆者對這類過濾器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了對比分析，設(shè)計(jì)出一種新型結(jié)構(gòu)的過濾器，該型過濾器具有反洗徹底、對濾料傷害小、過濾精度高和 節(jié)約反洗用水等特點(diǎn)。

   油田現(xiàn)用纖維過濾器技術(shù)分析

   1. 北京纖維球過濾器

   北京纖維球過濾器 有非壓緊式和機(jī)械壓緊式2種。

   (1) 非壓緊式北京纖維球過濾器該型過濾器濾料較散亂，緊密度不高，抗污能力不強(qiáng)，過濾精度不高，其過濾水質(zhì)指標(biāo):進(jìn)口水質(zhì)含 油質(zhì)量濃度≤50 mg/L，懸浮物質(zhì)量濃度≤50 mg/L，出口水質(zhì)含油質(zhì)量濃度≤10 mg/L,懸浮物質(zhì)量濃度≤5 mg/L,一般用作粗過濾器。非壓緊式北京纖維球 過濾器結(jié)構(gòu)見圖1。

   纖 維過濾器過濾時(shí)濾液高進(jìn)低出，反洗時(shí)反洗水低進(jìn)高出，反洗水不間斷，清水消耗量大;攪拌槳葉采用標(biāo)準(zhǔn)直葉片或斜葉片，對濾料 傷害大，槳葉一般不反轉(zhuǎn)，使纖維球和水流同向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，導(dǎo)致反洗水對濾料沖洗力不大，濾料不易洗凈。

   (2)壓緊式北京纖維球過濾器為提高過濾精度，過濾器生產(chǎn)廠家開發(fā)出各種結(jié)構(gòu)的帶壓緊機(jī)構(gòu)的北京纖維球過濾 器作為二級精細(xì)過濾器;該過濾器過濾水質(zhì)指標(biāo):進(jìn)口水含油質(zhì)量濃度≤30 mg/L,懸浮物質(zhì)量濃度≤30 mg/L，出口水含油質(zhì)量濃度≤5mg/L,懸浮物質(zhì)量濃度 ≤3mg/L，視壓緊程度及來液污染程度，過濾精度還可提高。現(xiàn)介紹2種油田使用的這種過濾器。

   ①壓緊機(jī)構(gòu)上置式北京纖維球過濾器:此上部壓緊式北京纖維球過濾器結(jié)構(gòu)見圖2。該過濾器上部采用液缸或螺旋帶動壓盤上下運(yùn)動 ，過濾時(shí)下行壓緊纖維球，反洗時(shí)上行松開濾料。攪拌機(jī)構(gòu)放到下部，依靠攪拌葉片旋轉(zhuǎn)攪拌。壓盤采用篩板，取代了原非壓緊式的配水篩管，下部仍采用 篩管或篩板集水。同非壓緊式一樣，過濾時(shí)濾液高進(jìn)低出，反洗時(shí)反洗水低進(jìn)高出，反洗水不間斷，清水消耗量大。攪拌槳葉的設(shè)計(jì)也采用標(biāo)準(zhǔn)直葉片或斜 葉片，不反轉(zhuǎn)。此結(jié)構(gòu)在反洗開始時(shí)攪拌葉片對纖維球傷害更大，可能造成大量纖維球破壞形成散纖維，濾料易流失，纖維易堵塞機(jī)構(gòu)間隙;反洗水對濾料 沖刷力不大，濾料同樣不易洗凈，使過濾精度下降，使用效果不理想。

②壓緊機(jī)構(gòu)下置式北京纖維球過濾器:此下部壓緊式北京纖維球過濾器結(jié)構(gòu)見圖3。

   該過濾器上部安裝攪拌電動機(jī)及減速器，下部安裝伸縮液缸。過濾時(shí)濾液高進(jìn)低出，反洗時(shí)反洗水低進(jìn)高出，反洗水不間斷。壓盤 及濾盤均采用篩板，纖維球被限制在壓盤和濾盤之間，過濾開始時(shí)下部液缸中活塞收縮，帶動托盤、連桿、壓盤下行，壓緊濾料;反洗開始時(shí)活塞伸出，帶 動托盤、連桿、壓盤L行，松開濾料，依靠葉片攪拌反洗。

   該過濾器由于下部安裝液缸，故整體高度較高;同時(shí)由于活塞行程的限制，反洗空間不大，濾料不能充分釋放，故反洗不夠徹底。采 用葉片單向旋轉(zhuǎn)攪拌的方式反洗，水流對濾料的沖刷力同樣不大，反洗不夠徹底;清水耗費(fèi)量大;葉片對濾料傷害大。由于過濾時(shí)壓盤壓緊濾料，液壓系統(tǒng)需 長時(shí)間保壓，所以系統(tǒng)有一定的故障率，液路系統(tǒng)需經(jīng)常保養(yǎng)維護(hù)。若無一定的保壓，則濾料壓緊程度不夠，達(dá)不到過濾精度要求。       

   從上面2 種過濾器來看，壓緊式北京纖維球過濾器的過濾精度較高，但由于結(jié)構(gòu)原因，反洗不徹底，機(jī)構(gòu)較復(fù)雜，故障率較高，結(jié) 構(gòu)需進(jìn)一步改進(jìn)。

   有生產(chǎn)廠家嘗試在反洗方面擯棄攪拌葉片，從罐壁側(cè)向直接泵水反洗，可減輕對濾料的傷害。但過濾及反洗效果如何未見報(bào)道。

   2. 纖維束過濾器

   北京工泉水處理科技有限公司開發(fā)的壓緊式纖維束過濾器結(jié)構(gòu)見圖4.           

    纖維束過濾器在油田的應(yīng)用中取得了很好的精細(xì)過濾效果。該過濾器過濾水質(zhì)指標(biāo):進(jìn)口水質(zhì)含油質(zhì)量濃 度≤30 mg/L,懸浮物質(zhì)量濃度續(xù)≤30 mg/L，出口水質(zhì)含油質(zhì)量濃度≤5mg/L,懸浮物質(zhì)量濃度≤3mg/L,粒徑≤2μm.

   該過濾器濾料采用長1m 的纖維，捆扎成束，固定在上濾盤。上濾盤起布水的作用。反洗開始時(shí)，反洗水從上進(jìn)水口進(jìn)人濾罐，從下 部流出;下部升降電動機(jī)啟動通過螺旋帶動下托盤下行，松開纖維束;上部電動機(jī)帶動上濾盤交替正反轉(zhuǎn)，濾料在水中受到較大的水流沖刷。過濾時(shí)上部旋轉(zhuǎn) 停止，下部升降電動機(jī)帶動下托盤上行，壓緊纖維束。濾液從下部進(jìn)人，從上部流出。

   纖維束過濾器水力沖刷力強(qiáng)，反洗效果非常好，這就保證了過濾精度的長期穩(wěn)定。不足之處是更換濾料不方便，需用吊車開罐取出 濾料;同時(shí)濾盤邊緣部分纖維束的磨損較嚴(yán)重，上部電動機(jī)啟動時(shí)功率要求較大。下部空間大，會導(dǎo)致過濾器整體高度較高。

   新型波輪式北京纖維球過濾器

   從上述油田注水過濾器的分析可以看出，如果解決了反洗問題，壓緊式北京纖維球過濾器具有很好的推廣應(yīng)用前景。鑒于此，筆者 設(shè)計(jì)了一種新型波輪式北京纖維球過濾器，其結(jié)構(gòu)如圖5所示。     

   在設(shè)計(jì)上纖維球被限制在壓盤和波輪之間。上部采用旋轉(zhuǎn)電動機(jī)通過螺旋傳動帶動壓盤做往復(fù)運(yùn)動，下部波輪承托。壓盤和波輪盤 上均勻布滿布水孔，起到布水的作用。反洗時(shí)，反洗水從下部進(jìn)人罐內(nèi)，從上部流出，罐內(nèi)充滿清水后進(jìn)出口閥門關(guān)閉;同時(shí)壓盤上行松開濾料，下部電動 機(jī)旋轉(zhuǎn)，帶動大波輪交替正反轉(zhuǎn)，從而帶動罐內(nèi)靜止清水迅速正反轉(zhuǎn)，使濾料受到較大的水力振蕩沖刷。此過程重復(fù)數(shù)次，直至濾料洗凈。過濾時(shí)濾液高進(jìn) 低出，波輪停止旋轉(zhuǎn)，壓盤下行壓緊纖維球，其壓緊程度由編碼器預(yù)先控制。

   在罐壁上也可設(shè)計(jì)捕集管，以收集散纖維。根據(jù)纖維散落多少決定濾料的添加和更換。

   該過濾器實(shí)現(xiàn)了過濾、反洗及壓緊的完全自動化控制和調(diào)節(jié)，通過編碼器及控制系統(tǒng)控制上部旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)和角度，從而控制 壓盤的行程，所有控制均在一個(gè)控制面板上實(shí)現(xiàn)。

   這種新型波輪式北京纖維球過濾器結(jié)構(gòu)簡單，不易出故障。反洗充分利用水力振蕩，反洗徹底;采用大波輪可實(shí)現(xiàn)在水申決速造旋， 故其轉(zhuǎn)速不高且反轉(zhuǎn)容易、迅速，波輪葉片較平滑，使其對纖維球的傷害最小。由于在反洗過程中間斷使用反洗清水，比原來的反洗方式節(jié)約清水，這在水 資源稀缺的北方地區(qū)具有很大的環(huán)保意義和經(jīng)濟(jì)意義。與前述纖維束過濾器相比，在同等排量下，旋轉(zhuǎn)電動機(jī)功率大為減小，更換濾料比纖維束過濾器方便 得多，整體高度也較低。