近几年来,我国油田相继进入开发后期,对老油田的注水量以及注水水质要求越来越高。在新探储量中,我国新探明低渗透及特低渗透储量占总储量的70%左右,全国未动用的低渗透储量占60%以上,所以进一步提高油田注入水水质,采用更先进的精细过滤技术,对开发低渗透油田、提高原油产量具有重要意义。
目前国内油田注水用的过滤器主要有石英砂过滤器、核桃壳过滤器、纤维球过滤器及少量纤维束过滤器。石英砂过滤器、核桃壳过滤器对污水处理精度不高,难以达到低渗透油田注水水质指标要求。实践证明,要进一步提高污水处理效果和过滤精度,采用压紧纤维过滤器既经济实用,技术上也完全可行。笔者对这类过滤器的结构进行了对比分析,设计出一种新型结构的过滤器,该型过滤器具有反洗彻底、对滤料伤害小、过滤精度高和节约反洗用水等特点。油田现用纤维过滤器技术分析11纤维球过滤器纤维球过滤器有非压紧式和机械压紧式2种。从前2种过滤器来看,压紧式纤维球过滤器的过滤精度较高,但由于结构原因,反洗不彻底,机构较复杂,故障率较高,结构需进一步改进。有生产厂家尝试在反洗方面摈弃搅拌叶片,从罐壁侧向直接泵水反洗,可减轻对滤料的伤害。但过滤及反洗效果如何未见报道。
高效纤维球滤料在设计上纤维球被限制在压盘和波轮之间。上部采用旋转电动机通过螺旋传动带动压盘做往复运动,下部波轮承托。压盘和波轮盘上均匀布满布水孔,起到布水的作用。反洗时,反洗水从下部进入罐内,从上部流出,罐内充满清水后进出口阀门关闭;同时压盘上行松开滤料,下部电动机旋转,带动大波轮交替正反转,从而带动罐内静止清水迅速正反转,使滤料受到较大的水力振荡冲刷。此过程重复数次,直至滤料洗净。过滤时滤液高进低出,波轮停止旋转,压盘下行压紧纤维球,其压紧程度由编码器预先控制。
在罐壁上也可设计捕集管,以收集散纤维。根据纤维散落多少决定滤料的添加和更换。该过滤器实现了过滤、反洗及压紧的完全自动化控制和调节,通过编码器及控制系统控制上部旋转轴的旋转圈数和角度,从而控制压盘的行程,所有控制均在一个控制面板上实现。这种新型波轮式纤维球过滤器结构简单,不易出故障。反洗充分利用水力振荡,反洗彻底;采用大波轮可实现在水中快速造旋,故其转速不高且反转容易、迅速,波轮叶片较平滑,使其对纤维球的伤害最小。由于在反洗过程中间断使用反洗清水,比原来的反洗方式节约清水,这在水资源稀缺的北方地区具有很大的环保意义和经济意义。与前述纤维束过滤器相比,在同等排量下,旋转电动机功率大为减小,更换滤料比纤维束过滤器方便得多,整体高度也较低。
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