油田5種過(guò)濾器的特點(diǎn)及合用范圍

在油田使用的過(guò)濾器盡管五花八門，但按過(guò)濾機(jī)理對(duì)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行分析主要涉及濾層厚度、孔隙大小和孔隙狀態(tài)。過(guò)濾器的工作機(jī)理是以篩除作用為主仍是以吸附作用為主取決于濾層的厚度。濾層相對(duì)較薄的過(guò)濾器主要是篩除作用；而濾層較厚的過(guò)濾器則以吸附作用為主。過(guò)濾器的精度取決于濾層孔隙的大小，但在同樣大小孔隙的情況下，吸附作用的過(guò)濾精度弘遠(yuǎn)于篩除作用，因此在油田以吸附作用為主的深床過(guò)濾器實(shí)際應(yīng)用得較多。但以吸附作用為主的過(guò)濾器反洗較難，脫附是這種過(guò)濾器反洗的樞紐，既取決于濾材對(duì)懸浮物的吸附強(qiáng)度，也取決于濾層孔隙的大小。假如把濾層孔隙狀態(tài)在過(guò)濾時(shí)與反洗時(shí)保持不變的過(guò)濾器稱為固定孔隙過(guò)濾器， 而把在反洗時(shí)能改變過(guò)濾時(shí)孔隙狀態(tài)的過(guò)濾器稱為非固定孔隙過(guò)濾器，則固定孔隙過(guò)濾器的反洗要比非固定孔隙過(guò)濾器難題得多。因?yàn)樗泻挠蛯?duì)大多數(shù)過(guò)濾介質(zhì)的吸附強(qiáng)度都很大，在固定孔隙過(guò)濾器中脫附非常難題，所以固定孔隙過(guò)濾器一般說(shuō)來(lái)不適合含油采出水的過(guò)濾。

現(xiàn)對(duì)油田使用的5種典型的過(guò)濾器分析如下：
  1．石英砂過(guò)濾器：石英砂過(guò)濾器是一種典型的深床過(guò)濾器，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是濾層較厚， 過(guò)濾介質(zhì)石英砂的密度較大，濾床比較不亂。石英砂過(guò)濾器工作的機(jī)理主要是吸附作用，而篩除作用是次要的。因?yàn)闉V床在反沖刷時(shí)是固定的，屬于固定孔隙過(guò)濾器，被吸附在濾層中的微小顆粒脫附比較難題，因此用反洗來(lái)恢復(fù)過(guò)濾機(jī)能的效果有限，使用一段時(shí)間后過(guò)濾機(jī)能會(huì)嚴(yán)峻下降，往往需要更換濾料。這種過(guò)濾器一般應(yīng)用在對(duì)水質(zhì)要求相對(duì)不高的凈水過(guò)濾。
  2．輕質(zhì)濾料過(guò)濾器：油田使用的輕質(zhì)濾料過(guò)濾器主要是核桃殼過(guò)濾器，這種過(guò)濾器的基本結(jié)構(gòu)和過(guò)濾原理與石英砂過(guò)濾器相同，區(qū)別是作為濾料的核桃殼的密度較小，一般在1.2 g/cm 左右。因?yàn)闉V料較輕，反沖刷時(shí)在水流作用下濾層成為沸騰床，由濾料間隙形成的微孔被解除，吸附的懸浮物得以脫附。因此，這種過(guò)濾器屬于非固定孔隙過(guò)濾器，反洗凈化能力較強(qiáng)，過(guò)濾機(jī)能不亂，適合于中高滲透滲出率地層水質(zhì)要求的采出水過(guò)濾 。
  3．微孔陶瓷過(guò)濾器：這種過(guò)濾器的過(guò)濾原件是燒結(jié)而成的多孔陶瓷管，它的本體既作為濾層也作為承托層。這種過(guò)濾介質(zhì)的特點(diǎn)是孔隙平均且不亂，對(duì)較大的懸浮物有篩除作用，而對(duì)較小的懸浮物有吸附作用。反沖刷是通過(guò)逆向流和橫向流對(duì)過(guò)濾介質(zhì)進(jìn)行沖洗，對(duì)篩除物的清除效果較好，而對(duì)吸附物的清除效果則不顯著， 因而輕易造成堵塞。這種過(guò)濾器適合中等滲透滲出率地層水質(zhì)的凈水過(guò)濾。用于含油的采出水過(guò)濾時(shí)，過(guò)濾原件的反洗凈化比較難題，需要加人清洗劑并采用氣吹等辦法，反洗工藝非常復(fù)雜。
  4．膜過(guò)濾器：這種過(guò)濾器的核心原件是濾膜，這是一種制備在微孔承托層(支撐體) 上的充滿更微小孔隙的薄膜。制作濾膜的材料有良多，分為有機(jī)膜(如聚砜中空纖維膜) 和無(wú)機(jī)膜(如陶瓷膜)。濾膜作為過(guò)濾原件其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是濾層非常薄，因而它的過(guò)濾機(jī)理主要是篩除作用，吸附效應(yīng)很小。因此，膜過(guò)濾器的過(guò)濾精度較高，粒徑控制比較不亂，而且反沖刷輕易恢復(fù)機(jī)能。不外假如水中含有油的話，則很輕易堵塞而且不易反洗。海內(nèi)外很多研究者曾基于陶瓷材料的親水性質(zhì)而寄但愿于用陶瓷膜處理采出水，但經(jīng)由研究后，普遍以為膜污染題目仍舊很難解決。膜污染長(zhǎng)短常復(fù)雜的題目，但有一點(diǎn)是可以肯定的， 即污染物中有機(jī)物的大量存在是確定無(wú)疑的，不外一般往往關(guān)注膜本身而較少考慮承托層。按照吸附機(jī)理并結(jié)合膜層和承托層的孔隙特征來(lái)分析，可以解釋為什么膜過(guò)濾針對(duì)凈水不易堵塞而對(duì)于含油污水極易堵塞。對(duì)于一般固體懸浮物來(lái)說(shuō)，大于膜孔的顆粒被截留(篩除) 在膜的表面，小于膜孔的顆粒通過(guò)膜孔，因?yàn)樽鳛闉V層的膜很薄，而不能對(duì)這些顆粒產(chǎn)生吸附，固然承托層相對(duì)較厚，但其孔隙相對(duì)于膜孔較大，不足以產(chǎn)生吸附。這樣只有篩除作用，所以很輕易反洗清除。而對(duì)于水中的油來(lái)說(shuō)，因?yàn)橛偷蔚牟徊粊y性，大于膜孔的油滴不 被篩除，由于可能分裂成小于膜孔的油滴而通過(guò)膜孔，盡管它們能穿過(guò)膜本身，但在承托層中可以聚結(jié)成大的油滴而被承托層的微孔吸附，而且無(wú)法脫附。因此，含油污水會(huì)對(duì)膜過(guò)濾器形成堵塞，并且反洗難題。因而這種過(guò)濾器適合于低滲透滲出率地層水質(zhì)要求的凈水過(guò)濾，而不合用于含油采出水的過(guò)濾。
  5．纖維介質(zhì)過(guò)濾器：這也是一種深床過(guò)濾器，濾層介質(zhì)采用纖維材料，一般為合成纖維，常用的有纖維球和纖維束。這種過(guò)濾器的過(guò)濾機(jī)理是纖維介質(zhì)在外力(水力或機(jī)械力) 作用下被壓緊后形成微小的孔隙，主要產(chǎn)生吸附作用，將水中的懸浮物濾除。反洗時(shí)，解除壓緊力使纖維濾材蓬松，被吸附的懸浮物脫附并在反洗水流的沖刷下被清除。因?yàn)槔w維材料非常細(xì)，壓緊后形成的孔隙也就非常小，因此過(guò)濾精度非常高，是比較理想的精細(xì)過(guò)濾器。不外，假如水中含油，則會(huì)非常麻煩。由于一般合成纖維都是親油的，對(duì)油會(huì)有很強(qiáng)的吸附力，而油被吸附到纖維濾材上之后作為粘結(jié)劑將纖維濾材粘在一起，很難松開(kāi)，反洗非常難題。這種過(guò)濾器合用于以凈水作為水源的低滲透滲出地層灌水水質(zhì)過(guò)濾。目前已得到比較成功的應(yīng)用。

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