遞進式井口精細過濾器設計及原理

摘要：針對低滲透油藏采出水回注工藝中存在的水質問題，設計了一套適合低滲透油藏注水的遞進式精細過濾裝置，該裝置以深床過濾和金屬膜表面截留分離原理為基礎，以遞進式雙級不同規格的濾芯組合為依托，經過現場試驗進行優化改進研制而成。該裝置對懸浮物的截留起到關鍵作用，是注水進入井底的最后一道地面保障，需大規模應用此裝置以保障在低滲透油藏回注中穩定注水。

關鍵詞：低滲透油藏;遞進式精細過濾裝置;分離原理;濾芯組合;現場試驗;地面保障

目前采用注水采油工藝的油田，需要經過凈化處理的高壓水，通常凈化工作在注水泵站進行，但是凈化水經過長距離的輸送至井口的時候，其中非常有可能會混有一些雜質，因此需要進行過濾，目前用于注水井口的過濾器，在過濾時習慣使用高壓氣體清理過濾網中的雜質清除，容易對過濾網造成損壞，一般的注水井口過濾器不便于清理，容易影響過濾器正常使用，在一定程度上給過濾工作帶來不便，所以需要一種油田注水井口過濾器。國內外應用較多的井口處理裝置采用圓筒形、單級過濾方式[1-5]，濾網孔徑的大小極易受到來水水質粒徑中值的限制，如果濾網孔徑過大則無法過濾小直徑的固體雜質，影響過濾效果和泵的使用壽命;如果濾網孔徑過小則容易被油泥、固體雜質等堵塞，導致過濾器流量降低，無法滿足流量要求。為了解決過濾器精度和注水量達標之間的矛盾，設計一款過濾精度高、注水周期長的遞進式精細過濾器。

1設計思路

設計理念是消除過濾器內在矛盾，首先保證過濾精度以達到注水標準要求，低滲透油藏注水水質粒徑中值必須達到《碎屑巖油藏注水水質指標及分析方法》SY/T 5329[6]規定的相關要求;其次為了最大程度的延長注水周期，設計了遞進式雙級不同規格的濾芯組合以保證注水壓力差最小，同時遞進式逐級提高水質質量;最后設計濾芯清洗一體機，以保證快速、有效的對濾芯進行清洗。

2結構

一種油田注水井口過濾器，包括支撐腿，所述支撐腿的表面固定連接有殼體，所述殼體的表面螺紋連接有第一固定螺栓，所述殼體的表面通過第一固定螺栓固定連接有密封蓋，所述殼體的內壁固定連接有第一支撐板，所述第一支撐板的表面固定連接有支撐桿，所述支撐桿的表面固定連接有電機，所述電機的輸出軸通過聯軸器固定連接有螺紋桿，所述螺紋桿的一端貫穿并延伸至第一支撐板的底部，所述螺紋桿的表面螺紋連接有螺紋管，所述螺紋管的一端固定連接有擠壓板，所述殼體的內壁開設有滑槽，所述滑槽的內壁滑動連接有連接塊，所述擠壓板的表面與連接塊的表面固定連接，所述第一支撐板的表面螺紋連接有第二固定螺栓，所述第一支撐板的表面通過第二固定螺栓固定連接有第一連接板，所述第一連接板的表面固定連接有第一過濾板，所述殼體的內壁固定連接有第二支撐板，所述第二支撐板的表面螺紋連接有第三固定螺栓，所述第二支撐板的表面通過第三固定螺栓固定連接有第二連接板，所述第一連接板的表面固定連接有過濾網，所述過濾網遠離第一連接板的一端與第二連接板的表面固定連接，所述殼體的表面開設有進水口，所述進水口的內壁固定連接有進水管，所述殼體的表面開設有出水口，所述出水口的內壁固定連接有出水管。遞進式精細過濾器由管體、閘門、壓力表、取樣閥以及排污閥組成（如圖1）。管體由殼體和兩級濾芯組成，采取直濾式去除懸浮物的方式。核心技術是濾芯（如圖2），濾芯采用不銹鋼金屬絲燒結管，具有耐腐蝕、高強度、過濾精度高、易于清洗、濾材衛生潔凈、絲網不脫落等特性。濾芯共有五層結構，分別為保護層、過濾層、分散層以及雙層骨架，該種濾材既有穩定的過濾精度又有較高的強度與剛度，對抗壓強度要求高及過濾粒度要求均一的場合是一種理想的過濾材料。具備以下有益效果：

（1）該油田注水井口過濾器，當需要使用過濾裝置時，啟動電機，電機帶動螺紋桿轉動，螺紋桿帶動螺紋管向下壓，螺紋管帶動擠壓板向下壓，第一過濾板和第二過濾板重合增加過濾面積，過濾網受擠壓縮小過濾空間，達到了便于控制和調節過濾裝置的效果。

（2）該油田注水井口過濾器，當需要清洗過濾裝置時，啟動電機，電機帶動螺紋桿轉動，螺紋桿帶動螺紋管向上升，螺紋管帶動擠壓板向上升，第一過濾板和第二過濾板分離，過濾網被拉伸，過濾空隙增大，從進水管輸入清洗的高壓水沖洗過濾網、第一過濾板和第二過濾板，清洗后的污水經出水管排出，達到了便于清洗過濾裝置的效果，從而有效的解決了一般的注水井口過濾器不便于清理，容易影響過濾器正常使用，在一定程度上給過濾工作帶來不便的問題。

在一定的注水壓力作用下，關閉①閘門，打開②和③閘門，注入水按照精細過濾器的方向逐級依次通過一級、二級濾芯，將水中的懸浮物阻止在濾芯的外部，處理過的水從濾芯內部流入井內，從而改善井口注水水質（如圖3）。

3特點

該精細過濾器的技術特點主要包括體積小、安裝方便、操作簡單;可拆卸清洗、更換方便;采用國內先進的金屬分子篩網，性能優;耐高溫、耐高壓、耐腐蝕;濾芯雜質附著力小，孔眼不易堵塞。

4工作原理

遞進式精細過濾器是綜合深床過濾和金屬膜表面截留分離原理而研制成的應用于油田注水終端凈化水質的設備，用過濾介質（金屬膜）對作為分散相的懸浮物進行攔截而允許作為連續相的水通過來實現兩相分離的過程。其有效作用是能有效降低注入水中懸浮物含量、含油量等物質，控制注入水中固體顆粒的粒徑中值，改善注水水質，防止地層污染。

5 認識及建議

遞進式精細過濾器是針對注水現狀對低滲透油藏注水井口設計的一種精濾裝置，對水中懸浮物的截留起到關鍵作用，是注水從地面進入井底的最后一道保障，一方面可有效將懸浮物攔截在井口，避免懸浮物進一步進入地層;另一方面可避免注水管線二次污染物進入地層造成堵塞[7]。

參考文獻：

[1]郭偉.超濾+反滲透+三效蒸發器污水處理工藝在天然氣處理終端的應用[J].石油工程建設，2015，41（4）：59-61.

[2]王鋼，張瑾，王建璽.高效含油污水凈化新工藝[J].石油鉆采工藝，1996，18（2）：83-89.

[3]朱之錦，任福生，劉艷平，等.PTI-500精細過濾器的應用[J].油氣田地面工程，2002（02）：58.

[4]靳麗芳，謝云波，王延生.超高壓注水井口過濾技術研究[J].油氣田地面工程，2010（08）：35-36.

[5]張朝棟.淺談注水井井口精細過濾器及應用[J].中國石油和化工標準與質量，2012.32（1）：226-227.

[6]SY/T 5329-94.碎屑巖油藏注水水質推薦指標及分析方法.

[7]劉祥臣.油田回注水二次污染的解決辦法[J].油氣田地面工程，2013，32（11）：109.

作者簡介：

陳國泉，男，工程師，大學本科，2009年畢業于中國地質大學（武漢），長期從事油田化學研究工作。