油田过滤和反冲洗设备理论及工艺研究

目录 前言 第1章 绪论 1 1.1 油田含油污水处理的应用背景及意义 1 1.2 油田含油污水处理的主要技术及特点 2 1.3 国内外油田采出水处理过滤技术和工艺 5 1.3.1 油田主要研究及应用的过滤技术及其特点 5 1.3.2 含油污水处理过滤新技术的研究及现状 7 1.4 膜分离技术及应用 8 1.4.1 膜分离技术 8 1.4.2 膜分离技术在油田含油污水处理中的应用研究进展 9 1.4.3 膜分离技术处理含油污水过程中破乳的研究 10 1.4.4 影响膜分离效果的因素 10 1.4.5 膜污染 12 1.5 石英砂过滤器技术及应用 12 1.5.1 石英砂过滤器的工作原理 12 1.5.2 石英砂过滤器的应用及发展 16 1.6 核桃壳过滤器技术 18 1.6.1 核桃壳过滤器一般技术要求 18 1.6.2 工程中存在的问题及改进意见 19 1.6.3 核桃壳滤料的再生研究 21 1.7 油田含油污水过滤器滤料原位清洗再生 22 1.7.1 滤料污染物成分分析 22 1.7.2 滤料再生剂研制 23 1.7.3 现场滤料清洗再生 24 1.7.4 目前研究中存在的不足 24 1.8 含油污水处理过滤工艺技术应用效果对比 25 1.8.1 低压稳流反冲洗技术 25 1.8.2 集污斗式过滤罐 28 1.8.3 工艺效果评价 29 1.8.4 过滤工艺结构主要存在的问题 301.9 计算流体动力学模拟在设备优化中的应用 31 第2章 试验材料与方法 33 2.1 试验材料和化学试剂及试验设备 33 2.2 检测方法 34 2.3 升力叶片设计基本原理 37 2.3.1 翼型基本知识 38 2.3.2 叶片设计的基本理论 39 2.4 反冲洗试验装置和分析测试方法 44 2.4.1 试验装置 44 2.4.2 试验分析测试方法 45 2.5 ANSYS FLUENT软件 46 第3章 过滤反冲洗工艺滤料污染和流失机制研究 47 3.1 油田过滤罐的常见技术问题分析及解决对策 47 3.1.1 过滤罐损坏、污染、滤料流失情况 47 3.1.2 常见问题分析 48 3.1.3 解决对策 53 3.2 滤料的特性及污染机理 54 3.2.1 石英砂滤料 54 3.2.2 磁铁矿滤料 56 3.2.3 海绿石滤料 57 3.2.4 核桃壳滤料 58 3.2.5 滤料级配确定试验 58 3.3 三次采油中滤料污染原因分析 60 3.4 过滤反冲洗工艺滤料流失机制分析 62 3.4.1 石英砂过滤工艺滤料流失问题分析 63 3.4.2 现场试验工艺流程 63 3.4.3 滤料流失机理研究 64 3.5 过滤罐防止滤料流失的措施分析 73 3.5.1 问题分析 73 3.5.2 改进措施分析 75 第4章 油田含油污水反冲洗过滤罐的设计及应用 77 4.1 反冲洗过滤罐系统设计 77 4.1.1 反冲洗过滤罐工作原理及总体设计 77 4.1.2 过滤罐结构设计 80 4.1.3 搅拌装置结构设计 84 4.1.4 主要零部件及结构设计 90 4.2 反冲洗过滤罐有限元分析 93 4.2.1 结构静力学分析 93 4.2.2 模态分析 99 4.2.3 搅拌系统随机振动分析 103 4.2.4 搅拌系统谐响应分析 105 4.2.5 搅拌系统线性屈曲分析 107 4.3 反冲洗过滤罐设计后测试实验 110 4.3.1 搅拌系统测试实验 110 4.3.2 布水器及排水系统测试实验 112 4.3.3 反冲洗系统测试实验 113 4.3.4 应用结果评价 115 第5章 过滤罐反冲洗叶轮流场模拟及应用研究 116 5.1 水力动态反冲洗室内试验研究 117 5.1.1 不同型式叶片水力特性研究（空载） 117 5.1.2 组合转轮水力特性研究（空载） 120 5.2 ANSYS FLUENT软件包和求解原理 122 5.3 计算模型的简化及模拟区域的确定 125 5.3.1 模拟的目的及假设 125 5.3.2 模型的建立 126 5.4 计算区域网格的生成 127 5.5 模拟方法及求解器设置 128 5.6 反冲洗仿真过程 130 5.7 反冲洗过程模拟结果分析 132 5.7.1 反冲洗过程状态的判断 132 5.7.2 反冲洗过程模拟结果分析 133 5.8 反冲洗叶轮过滤罐现场改造及应用 139 5.8.1 过滤罐的改造设计 139 5.8.2 现场实施 141 5.8.3 应用情况、效益分析及市场前景 148 第6章 油田过滤设备气水反冲洗技术研究 149 6.1 气水反冲洗技术概述 149 6.2 过滤罐再生试验装置及试验条件 151 6.2.1 再生试验设计 151 6.2.2 单独水反冲洗再生试验 152 6.2.3 气水反冲洗再生试验 152 6.3 现场中试试验研究 156 6.3.1 现场中试 156 6.3.2 工业应用效果对比测试 164 6.3.3 现场测试 173 6.3.4 试验总结 174 6.4 经济效益及社会效益分析 174 6.5 气水反冲洗再生工艺的技术改进 175 第7章 油田过滤反冲洗参数优化研究 177 7.1 反冲洗参数优化的目的和意义 177 7.2 水驱见聚A联合站反冲洗参数优化技术研究 178 7.2.1 反冲洗压差 180 7.2.2 反冲洗排水含油量 185 7.2.3 反冲洗排水悬浮固体含量 192 7.2.4 过滤阶段出水含油量 198 7.2.5 过滤阶段出水悬浮固体含量 199 7.2.6 试验前后滤料污染情况对比 204 7.3 高含聚污水B联合站反冲洗参数优化技术研究 205 7.3.1 反冲洗压差 205 7.3.2 反冲洗排水含油量 206 7.3.3 反冲洗排水悬浮固体含量 206 7.4 水驱见聚A联合站反冲洗参数优化稳定试验 206 7.4.1 反冲洗排水含油量 207 7.4.2 反冲洗排水悬浮固体含量 209 7.4.3 过滤阶段出水含油量 210 7.4.4 过滤阶段出水悬浮固体含量 213 7.5 高含聚污水B联合站反冲洗参数优化稳定试验 215 7.5.1 反冲洗排水含油量 215 7.5.2 反冲洗排水悬浮固体含量 217 7.5.3 过滤阶段出水含油量 220 7.5.4 过滤阶段出水悬浮固体含量 223 7.6 滤料含杂和水质情况对比 225 7.7 本章小结 226第8章 油田过滤反冲洗工艺的改进及其现场调试运行 228 8.1 搅拌式过滤器现场应用效果分析 228 8.2 改进石英砂过滤罐上布水筛管结构技术研究 230 8.2.1 试验地点及试验内容 230 8.2.2 6#、7#过滤罐运行情况 231 8.2.3 过滤罐运行情况对比 233 8.2.4 滤后水质情况对比 236 8.2.5 水质变化情况 237 8.3 某聚驱污水处理站石英砂滤料过滤罐高温热洗技术研究 237 8.3.1 滤料污染机理研究 238 8.3.2 室内小试 239 8.3.3 现场试验 244 8.4 葡三联污水处理站过滤罐高温热水反冲洗技术研究 247 8.4.1 试验计划及研究内容 247 8.4.2 室内小型试验 248 8.4.3 现场试验 252 8.4.4 应用情况、效益分析及市场前景 257 8.5 三元复合驱采出水过滤技术优化及应用研究 258 8.5.1 过滤机理和过滤器原理及结构 258 8.5.2 小型过滤设备的室内模拟试验 259 8.5.3 工业化生产装置现场试验 264 8.5.4 小型试验装置现场试验 270 第9章 特低渗透油层含油污水处理系统膜过滤技术研究及应用 273 9.1 低渗透含油污水膜处理现状 273 9.1.1 大庆外围油田清水处理站膜过滤技术应用效能分析 273 9.1.2 特低渗透油层含油污水水质特性研究 278 9.1.3 小型膜过滤试验研究 280 9.2 PVC中空纤维膜现场试验及效能分析 286 9.2.1 PVC中空纤维膜单体试验 286 9.2.2 系统稳定运行处理效能分析 291 9.3 PVC中空纤维膜应用 292 9.3.1 膜前预处理工艺选择 293 9.3.2 PVC中空纤维膜应用试验 295 9.3.3 处理成本分析及经济效益分析 2989.4 本章小结 298 参考文献 300 附录 气水反冲洗相关规范 303 附录A 油田气水反冲洗再生工艺设计规定 303 附录B 油田含油污水处理站反冲洗过程控制设计与管理规定 307