過濾罐篩管沉積物形成機理及控制技術

大慶油田采油三廠

過濾罐篩管沉積物形成機理及控制技術

由文生

大慶油田采油三廠

對北二二等反沖洗憋壓的污水站篩管進行跟蹤，發現篩管沉積、堵塞嚴重，沉積物黏附在內襯管上，將內襯管孔洞堵塞，造成過流面積變小。篩管沉積物是腐蝕與結垢相伴而生的產物，且以腐蝕更為顯著；同時伴有有機質的積存，過濾罐在長期運行中，不斷附著、累積，導致篩管堵塞，反沖洗憋壓，影響過濾和反沖洗效果。過濾罐采用不銹鋼篩管代替碳鋼篩管，可避免電偶腐蝕的發生，通過現場應用效果分析，該措施可以控制沉積物的形成，延長過濾罐使用壽命，節省濾罐維修改造成本。

過濾罐；沉積物；腐蝕與結垢；含聚濃度；不銹鋼篩管

隨著三次采油及常溫集輸的大面積推廣，近年來過濾罐反沖洗憋壓情況經常發生，嚴重時反沖洗水量不到正常反沖洗水量的一半，不能保證反沖洗效果。通過對反沖洗憋壓的過濾罐篩管進行跟蹤，發現濾罐篩管出現沉積物，將內襯管孔洞堵死，通量減小，導致篩管堵塞，反沖洗憋壓，影響過濾和反沖洗效果，加速濾料的污染。通過對過濾罐篩管沉積物特性進行分析，研究篩管沉積物的形成機理及影響因素，從而提出控制篩管沉積物形成的有效措施，在保證水質的同時，可減少維修維護成本。

1 沉積物沉積特性

對北二二等反沖洗憋壓的污水站篩管進行跟蹤，發現篩管沉積、堵塞嚴重，沉積物黏附在內襯管上，將內襯管孔洞堵塞，造成過流面積變小。利用掃描電鏡觀察微觀形貌、構架，通過能譜分析其中的元素組成，沉積物中的金屬元素Fe含量最多，非金屬元素O含量最多。沉積物成分中，FeS（或Fe2O3）的百分含量占50%以上，有機質含量次之，在10%～30%之間，碳酸鈣和碳酸鎂的含量不到10%。因此認為，篩管沉積物是屬于集腐蝕產物、有機質、碳酸垢等于一體的混合垢，其中腐蝕產物的含量最多，占50%以上。根據篩管沉積物的堵塞情況，對篩管實際沉積速率進行了分析，得出篩管的實際平均沉積附著速率為1.877mm/a。

2 沉積物形成機理

篩管外部篩網為不銹鋼，而內襯及端蓋接頭為碳鋼，普通碳鋼和不銹鋼組合會發生電偶腐蝕，即電極電位較正的不銹鋼管和電極電位較負的碳鋼管偶接，碳鋼管呈陽極，不斷地失去電子；不銹鋼管呈陰極，得到來自于碳鋼管的電子，產生由不銹鋼管流向碳鋼管電偶電流；而溶解在水中的氧從不銹鋼管得到電子，被還原為OH－，然后與碳鋼產生的陽離子（Fe2+）結合，從而使碳鋼管腐蝕加劇，產生大量腐蝕垢。

研究認為，篩管沉積物是腐蝕與結垢相伴而生的產物，且以腐蝕更為顯著。過濾罐在長期運行中，伴有有機質的不斷附著、累積，導致篩管堵塞，反沖洗憋壓，影響過濾和反沖洗效果。

3 沉積物形成影響因素

（1）含聚濃度的影響。含聚濃度增大，沉積量增多，沉積速率上升。這是由于含聚濃度大，聚合物及其降解產物將形成的無機鹽垢及其他懸浮物、雜質吸附后共同沉淀，降低流動性，加速了沉積。

（2）溫度的影響。成垢陽離子(鈣、鎂離子)、成垢陰離子（碳酸氫根離子）濃度隨著溫度的升高而減小，這些變化表明，溫度越高，結垢量越大，沉積速度越快。而污水溫度在40℃左右，足以構成碳酸垢形成的條件，隨著碳酸垢的形成，沉積量也隨之增加。

（3）壓力的影響。在0.1～0.5MPa的實驗模擬壓力范圍內，壓力對污水系統沉積的影響并不顯著，但總體還是表現出壓力降低時沉積有一定程度的上升趨勢。

（4）流速的影響。沉積速率隨流速的增大而減小，分析認為：流速降低時，污水介質中攜帶的懸浮固體顆粒和微生物代謝產物等沉積概率增大，但在污水過濾罐篩管的實際水流速度范圍內，沉積速率的變化并不顯著。

4 沉積物控制措施

由于內襯管和篩網為不同材質，形成的電偶腐蝕使內襯管腐蝕較快。因此，通過改變內襯管材質可以防止腐蝕發生。不銹鋼具有優良的不銹耐腐蝕性能，且具有良好的加工性能。內襯管整體采用不銹鋼材質，篩絲、內襯管之間不會因為電位差而造成電偶腐蝕，以控制沉積物的形成。

5 結語

（1）篩管沉積物是集腐蝕產物、有機質、碳酸垢等于一體的混合物質，其中腐蝕產物的含量占50%以上。

（2）碳鋼和不銹鋼組合造成的電偶腐蝕是導致過濾罐篩管沉積堵塞的主要原因。

（3）過濾罐采用不銹鋼篩管代替碳鋼篩管，可避免電偶腐蝕的發生，通過現場應用效果分析，該措施可以控制沉積物的形成，延長過濾罐使用壽命，節省濾罐維修改造成本。

(0459)5859425、youwensheng@petrochina.com.cn

（欄目主持楊軍）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.6.007

由文生：2003年畢業于吉林建筑工程學院給水排水工程專業，現工作于大慶油田有限責任公司第三采油廠規劃設計研究所。