渤海某平臺雙介質濾器過濾效果影響因素分析及優化

梁建斌，么克明，吳 磊，鄭 路，陸 寬

(中海石油(中國)有限公司天津分公司 天津300459)

0 引 言

渤海某平臺污水系統目前日處理量為27800m3/d，處理介質為含聚污水，于2024年平臺處理的污水量達到峰值，為 64499m3/d，因此必須保證水系統處理設備的運行能效，確保污水處理系統穩定運行。目前污水系統主要接收原油系統各級分離器、電脫水器分離出來的生產水以及雙介質濾器經過反沖洗后的污水，通過斜板除油器、加氣浮選器、雙介質濾器處理合格后進入注水緩沖罐，處理達標的生產污水全部回注。

雙介質濾器作為污水系統最后一級脫油、除油設備，通過其內部濾料的過濾功能除去污水含油[1]，并通過定期反洗保持濾料清潔。雙介質濾器使用的濾料包括核桃殼、石英砂、礫石。作為污水處理系統的最后一級處理設備，其處理效果的好壞直接影響到注水水質指標。目前調查發現雙介質濾器出口含油高于20mg/L，懸浮物含量高于10mg/L的問題。通過分析問題原因，制定優化措施，主要涉及雙介質濾器收油流程優化與內部濾料質量調整等方面，最終保證注水水質合格達標。

1 現狀調查和原因分析

對平臺雙介質濾器運行情況進行現狀調查，主要觀察以下4個方面的情況：生產水緩沖罐出口水中含油、懸浮物對雙介質濾器出口水質的影響；單臺雙介質濾器頂部收油頻率對雙介質濾器出口水質的影響；單臺雙介質濾器處理量對雙介質濾器出口水質的影響；雙介質濾器反沖洗頻率對雙介質濾器出口水質的影響。經過現場調查，整理運行數據，進而根據柏拉圖分析方法，判斷每個因素的影響程度。以此得出如下結果：增加雙介質濾器頂部收油頻率、增加雙介質濾器反沖洗頻率可有效改善雙介質濾器的出口水水質。

運用“魚骨圖”分析方法，從人、機、料、法、環5個方面分析雙介質濾器出口水含油、懸浮物含量超標的原因，如圖1所示。

圖1 雙介質濾器出口水水質超標分析圖Fig.1 Analysis of water quality exceeding standard at outlet of dual media filter

經分析確認，找出影響雙介質濾器出口水含油、懸浮物含量超標的末端因素：人員未按操作規程操作；人員未及時標定清水劑下藥量；清水劑 BHQ-14不配伍；濾料過濾效果差；設備處理量過大，超過設計量[2]；手動收油效果差；設備清罐周期長，濾料污染；取樣方法不合理。

通過現場調查、逐項測試、記錄整理分析數據開展主因確認工作。利用雙介質濾器清罐作業機會，在濾料回裝期間，改變核桃殼、石英砂、礫石三者的充填比例，在做好新濾料浸泡、反洗準備工作的前提下，在濾器投用后做好取樣化驗工作，并對數據做好記錄、對比。由試驗數據可知，改善濾料充填質量后，雙介質濾器出口水中含油、懸浮物有明顯降低，確認濾料過濾效果差是主因之一。

通過分析雙介質濾器內部結構，發現雙介質濾器頂部收油裝置篩管致密，在使用過程中容易堵塞，會導致收油不徹底，從而會影響雙介質濾器出口水質。決定在一臺雙介質濾器罐頂安全閥流程上加裝手動收油軟管，在手動收油后取樣化驗，并與之前的數據對比，確認增加手動收油流程后，雙介質濾器含油降低，有助于保證雙介質濾器出口水質。

2 對策實施與優化

利用雙介質濾器清罐作業窗口期，在濾料回填時，改變核桃殼、石英砂、礫石三者的比例，同時按照單一變量的原則對濾料的粒徑做出調整，待雙介質濾器正常投用以后，按時取樣，分析化驗數據，找出合理的濾料比例。在測試過程中，平臺總處理水量介于27100～28070m3/d之間，雙介質濾器9臺運行1臺備用，雙介質濾器處理量為130m3/h，在設計范圍內。

通過對雙介質濾器濾料充填比例進行調整[3]，在實施的 7個方案中，對數據整理成圖并比較，可以發現表 1所示方案的濾料充填比例有助于改善雙介質濾器出口水質。

表1 濾料充填調整方案Tab.1 Filter material filling adjustment scheme

針對雙介質濾器收油效果不理想的問題開展集體討論對策，通過現場摸爬流程，發現可以在雙介質濾器頂部安全閥流程上加裝手動收油管線。增加手動收油管線后，對收油效果進行測試，在不同的收油頻率下，跟蹤雙介質濾器出口水質情況。通過試驗數據發現，收油頻率越高，雙介質濾器出口水含油越低，但是考慮到流程實際運行狀況(如注水緩沖罐、污油罐液位)與工作效率等因素，確定收油頻率為2次/h。

3 效果檢查及鞏固措施

經過改善雙介質濾器出口水質 PDCA循環，成功實施一系列的對策，取得了一些成果。通過一系列的測試與試驗，優化核桃殼、石英砂、礫石 3種濾料的充填比例，按時對雙介質濾器手動收油，雙介質濾器出口水水質有明顯改善，達到了預期目標：含油量≤20mg/L，懸浮物含量≤10mg/L。延長了雙介質濾器在線運行的時間，減少了清罐次數，降低清罐作業費用15萬元，降低垃圾箱費用0.5萬元。

為了鞏固此次成果，編寫了平臺《雙介質濾器操作規程》，在公司進行宣貫和交流，并將操作規程在現場進行張貼，同時建議在生產流程允許的情況下，盡可能地加強對雙介質濾器的反沖洗作業。

4 總 結

目前渤海油田雙介質過濾器應用較為廣泛，出口水質不達標的問題時常出現。本文采用魚骨圖分析方法，找出末端影響因素，并對各因素逐一進行甄別，制定出整改策略，通過增加手動收油管線，改變充填礫石粒徑，調整核桃殼、石英砂、礫石三者的充填比例，雙介質濾器出口水質含油量明顯改觀，達到了降本增效的目的。制定了操作規范文件進一步鞏固措施，為后期雙介質濾器相似問題的處理提供了參考借鑒。