海上平臺雙介質過濾器出口水質主要影響因素探究

周 興，劉丁友，李彥奇，張凌峰，劉 毅

（中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 300459）

0 引言

在長期的生產實踐中，人們認識到油田污水處后代替地下水進行回注是合理開發和利用水資源的正確途徑。油田污水處理通常需經過多級處理后滿足注水指標才能進行回注[1]。

雙介質過濾器是通過濾器是利用兩種不同的濾料介質，在一定的操作壓力、流速下，分別去除生產污水中的浮油和懸浮顆粒雜質。大多數類型的雙介質過濾器采用核桃殼吸附浮油，采用石英砂吸附懸浮物。

1 某海上平臺雙介質過濾器運行現狀調查

1.1 運行情況

該平臺有雙介質過濾器15 臺，性能參數見表1、運行參數見表2。雙介質過濾器處理來自生產水緩沖罐的污水，處理后的生產污水直接進入注水緩沖罐，圖1 所示為雙介質過濾器在污水處理流程中所在的節點位置，由于雙介質過濾器是污水處理的最后一級設備，因此其處理效果直接決定了平臺注水水質。

圖1 某平臺雙介質過濾器所在污水處理流程節點

表1 雙介質過濾器性能參數

1.2 存在的問題

為響應渤海地區“注夠水、注好水、精細注水、有效注水”的號召，進一步提高注水水質，結合污水系統設計各級設備出口水質標準，連續收集了2 個月污水系統各級設備相關水質化驗數據，與設計標準進行對比分析，統計污水系統各級設備出口水質不合格率（圖2）。

圖2 污水系統各級設備出口水質不合格率

統計結果顯示雙介質過濾器出口水質不合格率為8.68%，是影響注水水質的主要原因。雙介質濾器是海上平臺生產污水處理系統最后一級處理設備，對注水水質起著決定性作用。因此，降低雙介質濾器出口水質不合格率對于保障平臺注水水質起著關鍵性作用。

為找出主要癥結，以便進一步深入研究，連續兩個月對該平臺各雙介質過濾器出口水質的化驗數據進行統計分析，結果如圖3 所示。

圖3 某平臺雙介質過濾器器出口水質7 項指標不合格率

根據圖3 統計數據，對比注水水質標準，該平臺雙介質過濾器出口水質出現不合格的情況主要表現為含油較高。

2 雙介質過濾器出口水質主要影響因素

2.1 分析方法

采用關聯圖的形式尋找影響雙介質過濾器出口水質的末端影響因素，再針對各末端影響因素進行逐一確認，找尋主要影響因素。

2.1.1 影響因素關聯圖

為探究雙介質過濾器出口水質影響因素，從人員、設備、流程以及上游來液等方面著手，運用關聯圖深入分析（圖4）。

圖4 出口含油不合格率高的關聯圖

采用樹狀圖的方法，對雙介質過濾器出口含油不合格率的影響因素展開分析，分別從化驗數據、化學藥劑、反洗效果、收油效果、處理量情況、過濾效果等方面展開分析，找到了12 個可能導致出口含油高的末端原因，對應在表3 中末端原因列項中。

表3 雙介質過濾器出口不合格率高的末端因素確認分析表

2.1.2 主要影響因素確認方法

針對圖4 中可能影響雙介質過濾器出口含油高的因素展開確認，結合現場實際情況，分別采用了調查分析和現場測量實驗的確認方法，各個末端原因對應的確認的內容及方法見表3。

2.2 結論分析

根據表3 的方法對平臺進行分析得出，長期未更換濾料和水洗瞬時量小是影響雙介質過濾器出口水質不合格的主要因素。

2.2.1 長期未更換濾料的影響

為了驗證濾料長期使用對雙介質過濾器的影響，首先從雙介質過濾器的總使用天數與出口水質化驗不合格率之間的關系著手研究，逐一進行分析。

從圖5 可以看出，使用總天數越多的雙介質過濾器出口水質化驗不合格率越高，即雙介質濾器出口水質化驗不合格率與使用總天數成正相關關系。

圖5 總投入天數與化驗水質不合格率之間的關系

為了排除其他因素對濾器與濾器之間橫向對比產生影響，隨機選取3 臺雙介質濾器（A、I、L）作為對象，統計其自濾料更換完成投運開始的所有化驗數據，并計算每個月出口水質含油的不合格率變化趨勢（圖6）。

圖6 水質不合格率逐月變化趨勢

無論是從雙介質濾器與雙介質濾器之間的橫向對比，還是從單臺雙介質濾器自身的縱向對比，都可得出：雙介質過濾器的使用時間越長，出口水質化驗不合格率越高。因此，清罐更換濾料周期是否合理直接影響出口水質的合格率。

2.2.2 水反洗瞬時量小的影響

該平臺雙介質過濾器設計反洗強度為360～490 m3/h，反洗泵的額定排量為450 m3/h，但受限于流程需要，以及人員操作誤差的影響，水洗的實際瞬時量普遍為360～390 m3/h。

為確認該平臺水反洗瞬時量是否對雙介質過濾器過濾效果有影響，在試驗過程中選擇某臺雙介質過濾器，隨機地抽取了該雙介質過濾器一個月的水反洗瞬時量和出口含油量進行統計分析，結果如圖7 所示。

圖7 雙介質水洗瞬時量與出口水質的關系

通過圖7 可知：在實際水洗量范圍內，雙介質過濾器出口水質含油與水洗的瞬時量存在一定的關系，瞬時水洗量越大，出口水質含油量越低。上述現象反映出水洗瞬時量對于雙介質過濾器的過濾效果有影響，并且目前常用的瞬時水洗量可能不符合雙介質過濾器的反洗要求。

3 雙介質過濾器運行模式優化方法

在日常生產過程中，為確保雙介質過濾器出口水質能夠滿足流程的需要，以保證注水水質合格，最經濟有效的方法就是從主要影響因素入手，即采取優化濾料更換時間和選擇合適的水洗瞬時量的方法。

3.1 優化濾料更換時間

上文指出，使用周期較長的雙介質過濾器的出口水質較差，因此需要選擇合適的濾料更換周期。不僅需要滿足流程中雙介質過濾器出口水質的需要，還需要考慮到經濟性和可操作性，避免過于頻繁的更換濾料帶來的施工上的不便以及其他的問題。因此，根據實際需要，探索出一個合適的雙介質過濾器的濾料使用周期有重要的意義。根據圖6 可知，在A 平臺，當雙介質過濾器濾料使用周期達到10～12 個月，出口水質出現不合格的概率將逐漸走高，結合A 平臺實際情況綜合考慮，濾料更換周期選擇為12 個月。

3.2 選擇合適的水洗瞬時量

綜合考慮雙介質過濾器的設計水洗瞬時量及反洗泵的額定排量等因素，設計現場試驗：水洗瞬時量360～460 m3/h，每10 m3/h 為一個梯度，對雙介質過濾器進行水洗，并對投用后出口水質含油量進行化驗，結果如圖8 所示。

圖8 水洗瞬時量與出口含油量的關系

從圖8 趨勢可以看出，當水洗瞬時量在360～420 m3/h 時，出口含油量隨水洗瞬時量增加而降低，并且趨勢比較明顯，但是當水洗瞬時量大于420 m3/h 時，出口含油量基本趨于平穩，綜合考慮水洗瞬時量對下游設備的沖擊，盡可能選擇較小的水洗瞬時量，故選擇420 m3/h 為最佳的水洗瞬時量。

4 結束語

雙介質過濾器是海上平臺污水處理的關鍵設備，它的過濾效果直接影響到注水水質，處理流程的運行工況的波動、人員操作及運維保養不到位、運行參數選擇不當等因素均可能導致雙介質過濾器處理效果變差，進而影響到注水水質。經實踐驗證，優化濾料更換時間和選擇合適的水洗瞬時量的方法，是確保雙介質過濾器出口水質滿足流程最經濟有效的方法。