基于熱化學方法的核桃殼過濾器清洗技術及其應用

魯瑜

（中海石油（中國）有限公司天津分公司遼東作業公司，天津塘沽300452）

化學工程

基于熱化學方法的核桃殼過濾器清洗技術及其應用

魯瑜

（中海石油（中國）有限公司天津分公司遼東作業公司，天津塘沽300452）

針對核桃殼過濾器在長期使用過程中，核桃殼濾料污染嚴重，為保證注水水質要求，更換核桃殼濾料頻率不斷攀升的情況，海上油田引進自生熱化學清洗技術對核桃殼過濾器進行清洗。該技術采用若干種無機化學材料反應產生高效熱量，迅速加熱管道或生產設備，融化并清除結晶沉積的油污及無機雜質等，從而達到清潔管道和生產設備設施的目的，有效延長生產設備免修期。試驗結果表明該清洗技術可行，效果明顯，安全上可控，適用于核桃殼過濾器清洗，該技術的使用能減少更換濾料施工次數，改善注水水質，達到節約成本，具有一定的應用推廣價值。

自生熱；核桃殼過濾器；清洗劑；技術應用

海上油田核桃殼過濾器作為污水處理流程里的最后一級濾器，通過核桃殼的過濾功能，過濾含油污水里的原油。其采用的過濾技術是濾流分離技術，該技術的原理是借助油珠對濾料表面的疏水附聚作用，在濾料表面形成油膜，隨后被濾層孔隙間水流剪力洗刷掉，形成的粗顆粒油珠上浮而分離。

隨著油田長期開發過程中，注聚返出物增多，在平臺各級濾器聚合物、油污污染嚴重，嚴重影響污水處理能力及注水水質。核桃殼濾器在長期使用過程中，核桃殼濾料污染嚴重，平臺為保證注水水質要求，更換核桃殼濾料頻率不斷攀升。作業維護費用不斷攀升。

為了實現降本增效的目的，海上油田引進可控熱化學清洗技術進行試驗，來解決核桃殼過濾器污染嚴重的問題。該技術是通過向核桃殼罐體投加清洗劑的方式來達到清洗濾料及罐體的目的，施工工期短，工藝簡單，不影響平臺正常生產，清洗劑液體為中性，清洗后對平臺流程無污染。

1　自生熱清洗技術原理

1.1自生熱化學清洗技術

自生熱化學清洗技術是一種新型熱化學清洗技術。該技術采用若干種無機化學材料反應產生高效熱量，迅速加熱管道或生產設備，融化并清除結晶沉積的油污及無機雜質等，從而達到清潔管道和生產設備設施的目的，有效延長生產設備免修期，提高油氣田開發的效果和綜合管理水平［1］。

自生熱化學清洗藥劑由兩種無機鹽水溶液構成（A液和B液）。在注入管道或生產設備前將其快速混合，混合液在化學反應開始后將產生大量的熱和一種惰性氣體，產生的熱量可以快速將A、B混合液加熱到90℃以上，融化清除沉積的油污等，而產生的氣體可以擾動融溶的有機和無機沉積物，同時氣體可以在施工結束后實現自排液或自舉升?；瘜W反應激發時間可以通過配方調整來進行控制，使現場操作既安全又簡便。

此體系化學試劑易得且廉價，在實際生產過程中，使用鹽酸、草酸等作為催化劑，可以有效的控制反應時間，在一定條件下反應產生大量的熱，其化學方程式為：

（TC-A）+（TC-B）→N2↑+NaCl+2H2O+Q

兩種藥劑混合后反應時間和溫度變化關系（見圖1）。

圖1　兩種藥劑混合后反應時間和溫度變化關系圖

1.2自生熱技術特點

（1）熱化學反應在一定的催化劑作用下，反應時間可以控制，可以將自生熱清洗體系輸送至生產設備內，在其中產生大量的熱量，自生熱清洗體系加熱到90℃以上，將加熱生產設備，并通過傳導作用將熱量傳遞整個設備，是生產設備中的膠質、瀝青質等有機物融化。

（2）熱化學反應過程中產生惰性氣體，能夠驅替出生產設備中液體，所產生的氣體分散在液體中，幫助殘液和溶解物的返排，增強了現場操作安全性，并有效避免設備的潛在污染。

（3）可與其它表面活性劑共同使用，擴大了適用條件和范圍，并且環保性能優良，化學劑及其反應產物安全環保，無毒、無味、無污染、易處理［2-4］。

2　自生熱化學清洗技術應用

2.1清洗劑用量設計

清洗劑總用量：12 m3。根據濾料使用時間長短，按清洗劑用量與核桃殼質量比為1：1～1：1.2進行設計。此次作業在核桃殼過濾器罐體頂部開口投加該清洗藥劑，分兩次注入清洗。

2.2清洗過程

首先排空核桃殼過濾器罐中的水，進行第一次加藥。向核桃殼過濾器投加TC-A清洗劑4 m3和TC-B清洗劑3.5 m3，充分混合反應；通過反洗入口進水源井水，排空核桃殼過濾器罐內殘余氣體；通過正洗入口進生產污水，將核桃殼過濾器中藥劑反應生成物頂替至注水緩沖罐；導通反洗流程，對核桃殼過濾器進行反洗5次。第二次加藥，向核桃殼過濾器投加TC-B清洗劑2.5 m3和TC-A清洗劑2 m3，充分混合反應。同樣方式排空罐內氣體，反洗核桃殼過濾器5次。

清洗前后分別對核桃殼濾料進行取樣，及取水樣對比分析。

3　清洗效果分析

3.1清洗前后核桃殼濾料對比

清洗前濾料情況：清洗前的濾料表面油污較多，相互粘結成團或結塊，使得濾料間的孔隙面積減小，可能導致過濾效率降低。

清洗后濾料情況：清洗后的核桃殼濾料表面油污顯著減少，顆粒間無粘附，增加濾料過濾表面積，提高了過濾效率。

清洗前后核桃殼濾料情況（見圖2）。

圖2　清洗前后核桃殼濾料對比

洗油率：用石油醚萃取核桃殼所吸附的原油，對其萃取前后濾料進行稱重，質量差即是濾料上粘附的原油質量，清洗前濾料粘附原油質量差與清洗后濾料粘附原油質量的差除以清洗前濾料粘附原油質量即是洗油率。

此次化學清洗作業的平均洗油率為73.12%，比原來利用平臺水源清洗核桃殼的平均出油率21.94%高，化學清洗洗油效果較好（見表1、表2）。

表1　平臺水源清洗洗油率統計表

表2　熱化學清洗洗油率統計表

3.2清洗前后水樣對比

經監測，核桃殼罐清洗前水中含油為20 mg/L，清洗后水中含油為17 mg/L。通過水中含油下降，說明此次清洗施工顯著。清洗前后水樣（見圖3）。綜合以上分析，本核桃殼清洗現場試驗效果明顯。

圖3　清洗前后水樣對比

4　結論

自生熱化學清洗核桃殼過濾器技術試驗表明該清洗技術可行，效果明顯，安全上可控，適用于核桃殼及各種濾器清洗，建議進一步試驗。同時該項目效益明顯，以每年整體更換一次濾料計算，使用化學清洗的方法可節省各項費用約60萬元。使用推行該技術，能減少更換濾料施工次數，改善注水水質，達到節約成本，降本增效目的。該技術首次應用在核桃殼過濾器清洗作業中，提供了一個成功經驗案例，具有投資少、工期短和效益大等特點，具有一定地推廣和應用價值。

［1］李一川，王棟，王宇，等.熱化學清洗法洗滌油泥［J］.清洗世界，2008，24（11）：6-8.

［2］高鴻升.石油化工設備化學清洗系統工藝設計［J］.中國化工貿易，2012，2（2）：263-265.

［3］周高華，方善如，張劍，等.含油污泥脫水設備與技術［J］.化工機械，2003，30（5）：306-311.

［4］呂寶強，趙文，薛曉佳，等.自生熱壓裂技術研究與應用［J］.廣東化工，2011，38（11）：174-176.

Based on authigenic thermochemical method of walnut shell filter cleaning technology and its application

LU Yu
（CNOOC（China）Co.，Ltd.，Tianjin Branch，Tanggu Tianjin 300452，China）

Aiming at the walnut shell filter in the long-term use of the process，walnut shell filter pollution is serious，in order to ensure the water quality requirements，the replacement of walnut shell filter frequency rising situation，the introduction of offshore oil cleaning of the walnut shell filter from chemical cleaning technology of heat.The technology uses several kinds of inorganic chemical material produced by the reaction of high efficiency heat，rapid heating pipelines or production equipment，melt and clear crystal deposition oil and inorganic impurities，so as to achieve the cleaning pipeline and production facilities to effectively extend the exemption period，the production equipment.The experimental results show that the cleaning technology is feasible，the effect is obvious，safe and controllable，suitable for walnutshell and a variety of filter cleaning，suggestions to further test.The use of the implementation of this technology，can reduce the number of replacement construction，improve water quality，save the cost，the cost reduction objective.

authigenic heat；walnut shell filter；cleaning agent；technology application

10.3969/j.issn.1673-5285.2015.07.020

TE985

A

1673-5285（2015）07-0084-04

2015－05-25

渤海石油管理局遼東作業公司科技公關項目，項目編號：BHLD1201406。

魯瑜，男（1981-），湖北公安人，工程師，學士，主要從事海上油氣田開發、油田生產綜合管理等工作，郵箱：rufeng38@sina.com。