CN108245946A - 一种油田采出水过滤器及其净化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种油田采出水过滤器及其净化方法，属于油田采出水处理领域。所述过滤器包括：位于所述过滤器外壳内部中心带有通孔的支撑板，位于所述支撑板上的第一筛筒和第二筛筒，第一筛筒和第二筛筒之间具有第一环形空间，第二筛筒和过滤器外壳之间具有第二环形空间；填充于第一环形空间内的滤料；设置在支撑板和过滤器外壳的底部之间的电热器；第一筛筒以及第二筛筒的顶部密封，侧壁上均设置有用于使流体通过的缝隙。所述方法包括：将电热器的电源打开，对过滤器中污水进行加热，再用水对过滤器进行反冲洗。本发明在对过滤器进行反冲洗时，能将污油、杂质等顺利排出过滤器，防止过滤器筛筒的破裂、变形。
Description
技术领域
本发明涉及油田采出水处理领域，特别涉及一种油田采出水过滤器及其净化方法。
背景技术
油田采出水经过处理之后，通常会再通过注水井回注到地层中，其中油田采出水过滤器是油田采出水处理的关键设备，过滤器能否正常运行关系到回注水水质能否达标、合格。
目前，油田采出水过滤器主要包括有与过滤器同直径的圆形上阻拦件、下阻拦件和充填于阻拦件之间的滤料，其中，上阻拦件和下阻拦件可以是筛板、筛管等形式。对油田采出水进行处理时，污水经过过滤器时，污油和杂质等被滤料拦截，并留在滤料中，过滤之后的水经滤料滤出，实现对污水中污油和杂质的过滤，由于污油和杂质等留在滤料中会影响污水过滤效果，需要定期通过反冲洗将积累在滤料中的污油、杂质等排出，其中采油污水或者反冲洗水流经过滤器的方向为与过滤器的轴向方向一致。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：
对高凝稠油油田通过利用油田采出水过滤器，进行油田采出水的处理时，因为高凝稠油含蜡、含胶质较高，凝固点较高，反冲洗时滤出的污油及混合着污油的杂质通过阻拦件时阻力较大，在水力压力作用下，上阻拦件容易被压变形、破损，导致滤料流失，过滤失效。
发明内容
为了解决现有技术的上述问题，本发明实施例提供了一种油田采出水过滤器及其净化方法，所述技术方案如下：
一方面，提供了一种油田采出水过滤器，包括过滤器外壳以及分别设置在所述过滤器外壳顶部和底部的污水进口和过滤水出口，所述过滤器还包括：
位于所述过滤器外壳内部的支撑板，所述支撑板中心带有通孔，所述支撑板的边缘与所述过滤器外壳的内壁接触；
设置于所述支撑板上、内径与所述通孔的直径相等、且与所述通孔同轴的中空圆柱体形的第一筛筒；
设置在所述支撑板上、且套设在所述第一筛筒外部的中空圆柱体形的第二筛筒，所述第一筛筒和所述第二筛筒之间具有第一环形空间，所述第二筛筒和所述过滤器外壳之间具有第二环形空间；
填充于所述第一环形空间内的滤料；
以及，设置在所述支撑板和所述过滤器外壳的底部之间的电热器；
所述第一筛筒以及所述第二筛筒的顶部密封、底部开放，侧壁上均设置有用于使流体通过的缝隙。
具体地，所述第一筛筒以及第二筛筒与所述过滤器外壳同轴。
具体地，所述第一筛筒以及第二筛筒的顶部通过槽钢固定。
具体地，所述电热器为防爆电热器。
优选地，所述电热器的数量为2个以上，且均匀分布于所述过滤器中。
具体地，所述电热器的外形为管状。
具体地，所述电热器的长度方向与所述支撑板平行，其起始于所述过滤器外壳，并向所述过滤器的轴线方向延伸。
具体地，所述电热器的长度小于过滤器的半径。
另一方面，提供了一种过滤器净化方法，将电热器的电源打开，对过滤器中污水进行加热，再用水对过滤器进行反冲洗。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
通过将常规的筛板改变为筛筒，改变流体通过过滤器的路径，将轴向流经改为径向流经，使得其过滤面积大于常规过滤器筛板的过滤面积，水流通过时阻力较小，防止筛筒由于反冲洗时的受到阻力大而破裂或者变形；并且在过滤器的支撑板和过滤器外壳之间设置电热器，在反冲洗之前先将过滤器中的污水加热，使得过滤器内部的污油在升温之后流动性变好，加热之后再进行反冲洗，能将污油、杂质等顺利排出过滤器。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的油田采出水过滤器结构示意图；
图2是本发明实施例提供的图1中油田采出水过滤器的A-A横截面示意图；
图3是本发明实施例提供的图1中油田采出水过滤器的B-B横截面示意图；
图4是本发明实施例提供的多个电热器在过滤器中以轴对称方式排列的排列分布图；
图5是本发明实施例提供的多个电热器在过滤器中以平行方式排列的排列分布图；
图6是本发明实施例提供的一个平面螺旋状电热器在过滤器中均匀分布的结构示意图。
其中，附图标记为：
1、槽钢；2、支撑板；3、过滤器外壳；4、电热器；X、滤料；5、第二筛筒；6、污水进口；7、过滤水出口；8、滤料进口；9、滤料出口；10、第一筛筒；11、第一环形空间；12、第二环形空间。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
一方面，本发明实施例提供了一种油田采出水过滤器，如图1所示，其包括过滤器外壳3以及分别设置在所述过滤器外壳3顶部和底部的污水进口6和过滤水出口7，所述过滤器还包括：
位于所述过滤器外壳3内部的支撑板2，所述支撑板2中心带有通孔，所述支撑板2的边缘与所述过滤器外壳3的内壁接触；
设置于所述支撑板2上、内径与所述通孔的直径相等、且与所述通孔同轴的中空圆柱体形的第一筛筒10；
设置在所述支撑板2上、且套设在所述第一筛筒10外部的中空圆柱体形的第二筛筒5，所述第一筛筒10和所述第二筛筒5之间具有第一环形空间11，所述第二筛筒5和所述过滤器外壳3之间具有第二环形空间12；
填充于所述第一环形空间11内的滤料X；
以及，设置在所述支撑板2和所述过滤器外壳3的底部之间的电热器4；
所述第一筛筒10以及所述第二筛筒5的顶部密封、底部开放，侧壁上均设置有用于使流体通过的缝隙。
本发明实施例提供的过滤器的工作原理是：采油污水通过过滤器外壳3顶部的污水进口6进入过滤器，进入第二筛筒5和过滤器外壳3之间的第二环形空间12，经过第二筛筒5侧壁上的缝隙而进入第二筛筒5与第一筛筒10之间的第一环形空间11，由于第一环形空间11内填充有滤料X，采油污水中的杂质等被拦截于滤料X中，过滤之后的过滤水经过滤料X之后从第一筛筒10的侧壁上的缝隙而进入第一筛筒10内部，从支撑板2中心的通孔流出，最后通过过滤器外壳3底部的过滤水出口7排出过滤器，在过滤器对采油污水进行过滤时，采油污水经过滤料的路径为沿着过滤器的径向方向，其流经顺序为依次经过第二环形空间12、第二筛筒5侧壁、滤料X、第一筛筒10侧壁，这样的流经方式使得本发明提供的过滤器过滤面积大于常规过滤器筛板的过滤面积，水流通过时阻力较小，并且筛筒5的侧壁与重力方向平行，不受水重力作用的影响，从而这样的结构防止其在过滤过程中的破裂或者变形。
本领域技术人员可以理解的是，在使用如图1所示的过滤器对采油污水进行过滤时，采油污水从过滤器上部的污水进口6进入，然后按顺序经过第二环形空间12、第二筛筒5侧壁、滤料X、第一筛筒10侧壁、支撑板2中心的通孔、最后过滤之后的水从过滤器下部的过滤水出口7输出，而本发明中所述的对过滤器进行反冲洗是指水从过滤器下部的过滤水出口7进入，然后通过支撑板2中心的通孔、第一筛筒10侧壁、滤料X、第二筛筒5侧壁、第二环形空间12，最后从过滤器的上部的污水进口6排出。也就是说在对过滤器进行反冲洗时，由于反冲洗水的流经方式也是径向的，其过流截面大于常规过滤器筛板的过流截面，水流通过时阻力较小，防止其由于反冲洗时的压力而破裂或者变形。
需要说明的是，所述第一筛筒10以及第二筛筒5的顶部密封，采油污水从从过滤器上部的污水进口6进入之后不能通过第一筛筒10以及第二筛筒5的顶部进入滤料X，而只能进入第二环形空间12，再从第二筛筒5的侧壁上的缝隙进入滤料X。参见图3，由于所述支撑板2中心带有通孔，所述支撑板2的边缘与所述过滤器外壳3的内壁接触，所述通孔的直径与所述第一筛筒10的内径相等，也就是说支撑板2为中心带有圆形通孔的圆形钢板，该圆形钢板的外壁可以焊接于过滤器外壳3的内壁上，第一筛筒10以及第二筛筒5底部开放，但由于支撑板2将第一筛筒10以及第二筛筒5之间的第一环形空间11底部遮挡，同时将第二环形空间12底部遮挡，反冲洗水不能从第一环形空间11底部进入滤料X，而只能从支撑板2中心的通孔处流入，再经过第一筛筒10侧壁上的缝隙而进入滤料X。同样地，采油污水经过滤料X过滤之后，也只能经过第一筛筒10侧壁上的缝隙流出。
如图2所示，从第一筛筒10以及第二筛筒5顶部与过滤器外壳3顶部之间的横截面图可以看出，所述第一筛筒10以及第二筛筒5的顶部通过槽钢固定，具体可以采用两根槽钢，以十字交叉的形式焊接在第一筛筒10以及第二筛筒5的顶部，同时，槽钢的两端均与过滤器外壳的内壁焊接；也可以采用将两根以上的槽钢，以其他方式焊接在第一筛筒10以及第二筛筒5的顶部。
参见图1，在上文所述的实施例中，所述第一筛筒10以及第二筛筒5与所述过滤器外壳3同轴，所述第一筛筒10以及第二筛筒5为中空圆柱体，其外径、长度应根据实际情况中具体的过滤器处理量、水质指标等因素来确定。由于第一筛筒10以及第二筛筒5的顶部密封，可以通过滤料进口8将滤料泵入筛筒5中，需要取出滤料时,也可以通过滤料出口9将其泵出过滤器，该滤料X通常为固体颗粒物，例如核桃壳或石英砂。
本发明实施例不对第一筛筒10以及第二筛筒5侧壁上的缝隙作出具体限定，其目的是为了形成流动相可以通过的通道，但需满足达到设计的污水通过量、并阻拦滤料流失。本发明实施例不对第一筛筒10以及第二筛筒5的缝隙作出具体限定，其可以为条状缝隙，可以为带有纱网的例如格栅、孔板等多种形式中的缝隙。
由于高凝稠油含蜡、含胶质较高，其凝固点较高，一般约为30～40℃，这里所述的胶质指原油中的一类粘稠液态或半固体的大分子物质。在上文所述的实施例的基础上，为了更好的实现防止第一筛筒10以及第二筛筒5被压坏或者变形，本发明实施例在油田采出水过滤器的支撑板2和过滤器外壳3之间设置电热器4，在进行反冲洗操作时,打开电热器4的电源，加热过滤器中的污水，使得过滤器中的污水温度尽量大于高凝稠油的凝固点，之后再进行反冲洗，温度较高的污水使得滤料中的原油、蜡及胶质流动性变好、容易与滤料分离、可顺利排出过滤器。上述所述的反冲洗用的水，可以是清水、经过滤之后的采油污水等，由于室温清水温度较低，本领域常采用经过过滤之后的，符合行业标准的采油污水来进行过滤器反冲洗，例如过滤之后符合行业标准SY/T5329-2012中的注水水质标准的采油污水。
在上文所述的实施例中，由于在对过滤器进行反冲洗时要有足够的冲洗强度，在本发明中将电热器4设置在支撑板2和过滤器外壳3之间，反冲洗的水通入时，首先会经过电热器4，作为一种优选方案，该电热器4为防爆电热器，使其在过滤器内有油气的环境中能够安全使用。
本发明实施例中，电热器4的数量没有严格的限定，可以只有2个，也可以有2个以上，例如可以为4个、6个、8个等。当电热器4的数量在2个以上时，优选将电热器均匀分布于过滤器中。
本发明实施例中，电热器4的具体形式可以为管状，并且电热器4的长度方向与所述下阻拦件2平行，加热时，过滤器中的污水受热更均匀。当电热器4的数量为2个以上时，本发明实施例不对电热器4在支撑板2和过滤器外壳3之间的排布方式作出任何具体限定，多个电热器4之间可以形成能让介质通过的通道。例如，电热器4可以以相互平行的方式排布，也可以是沿过滤器的轴对称排布等。作为优选方案，电热器4的排布应使得所述电热器4均匀分布于所述过滤器中。
参见图4，图4是本发明实施例提供的多个电热器在过滤器中以轴对称方式排列的排列分布图，作为本发明实施例的一种可选方案，每根电热器4起始于过滤器外壳3，并向过滤器的轴线方向延伸，但是电热器4的长度小于过滤器的半径，也就是指电热器4之间没有重合或者交叉，电热器4均匀分布于过滤器中，沿着过滤器的轴线对称分布。本发明实施例中以过滤器为竖直放置的圆柱形罐为例来举例说明，过滤器的横截面为圆形，那么每根电热器4的长度大致相等，但是本可选方案的电热器4排布方式也适用于横截面为其余形状的过滤器，例如有的过滤器为横着放置的圆柱形罐，那么其横截面为椭圆形。
电热器4的排布方式还可以是图5所示的方式，图5是本发明实施例提供的多个电热器在过滤器中以平行方式排列的排列分布图，每根电热器4起始于过滤器外壳3的一端，结束于过滤器外壳的另一端，每根电热器4之间互相平行，均匀分布于过滤器中，每根电热器4之间的距离一致。按照这样的方式排布，每根电热器4的长度不一样，使其配合过滤器外壳3的轮廓。
上文所述的多个电热器是指电热器4为一根直管的形状，没有弯曲等，本领域技术人员可以理解的是，在电热器4为一根直管的形状时，才会有多个电热器4根据不同的排布方式均匀分布于过滤器中，用于使得过滤器中的污水受热均匀。而在电热器4为其余形状时，也可以通过其形状的变化来实现过滤器中的污水受热均匀，例如通过弯曲、环绕等方式得到的电热器，如图6所示，图6是本发明实施例提供的一个平面螺旋状电热器在过滤器中均匀分布的结构示意图，电热器4的数量还可以只为一个，其为一个平面上的螺旋状，通过将一根较长的电热管弯曲，从电热管的一端开始沿该端点以画圈的方式弯曲电热管，并且保持每圈的电热管之间的距离一致，最外面一圈的电热管与过滤器的直径相配合，这样螺旋状的电热器，由于每根加热管的管与管之间间距均匀，分布均匀，从而让过滤器中的污水能够得到均匀的受热。
在上文所述的实施例中，所述电热器4的个数、电热器4的功率、以及电热器4的使用加热时间都与过滤器的处理量以及原油物性有关系，过滤器的处理量也就是指污水的通过量，根据不同处理量的过滤器以及不同的原油物性，电热器4的个数、功率则应该随着实际情况进行调整，并且电热器4的使用加热时间也不一样，作为一种优选方案，利用电热器4将过滤器内污水提高至60℃以上，本邻域技术人员可以理解的是，这里所述将过滤器内污水提高至60℃以上，是根据原油的物性确定的，温度根据实际情况进行调整，例如，也可以是70℃以上，其目的是为了使滤料中的原油、蜡及胶质流动性变好。
基于以上所述，本发明实施例另一方面提供一种对上述的过滤器进行净化的方法，具体包括：将电热器4的电源打开，对过滤器中污水进行加热，再使用加热后的水对过滤器进行反冲洗。
下面对本发明实施例进行实际的应用：
对于采油污水处理量为70m3/h的过滤器，在过滤器中设置外径为2.5米的筛筒5，筛筒5上均匀分布宽度为0.2～0.3mm缝隙。在支撑板2和过滤器外壳3之间设置6个30KW的防爆电热器4，该电热器4为直管状，6个电热器4的排布方式均为起始于过滤器外壳3，并向过滤器的轴线方向延伸，并且终止于过滤器的轴线附近，均匀分布于过滤器中，相邻两个电热器4之间的角度为30°，可以看出电热器4之间没有重合或者交叉，为液体通过提供通道，并且使得过滤器中的污水受热均匀。在对过滤器进行反冲洗净化时，将电热器的电源打开，全功率加热约1小时，可将过滤器内污水温度从50℃提高至70℃，再使用经过本过滤器过滤之后的采油污水对过滤器进行反冲洗，将污油、杂质顺利排出过滤器，最后将反冲洗水排入废水池。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
通过将常规的筛板改变为筛筒，改变流体通过过滤器的路径，将轴向流经改为径向流经，使得其过滤面积大于常规过滤器筛板的过滤面积，水流通过时阻力较小，防止筛筒由于反冲洗时受到阻力大而破裂或者变形；并且在过滤器的支撑板和过滤器外壳之间设置电热器，在反冲洗之前先将过滤器中的污水加热，使得过滤器内部的污油在升温之后流动性变好，加热之后再进行反冲洗，能将污油、杂质等顺利排出过滤器。
上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本公开的可选实施例，在此不再一一赘述。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种油田采出水过滤器，包括过滤器外壳(3)以及分别设置在所述过滤器外壳(3)顶部和底部的污水进口(6)和过滤水出口(7)，其特征在于，所述过滤器还包括：
位于所述过滤器外壳(3)内部的支撑板(2)，所述支撑板(2)中心带有通孔，所述支撑板(2)的边缘与所述过滤器外壳(3)的内壁接触；
设置于所述支撑板(2)上、内径与所述通孔的直径相等、且与所述通孔同轴的中空圆柱体形的第一筛筒(10)；
设置在所述支撑板(2)上、且套设在所述第一筛筒(10)外部的中空圆柱体形的第二筛筒(5)，所述第一筛筒(10)和所述第二筛筒(5)之间具有第一环形空间(11)，所述第二筛筒(5)和所述过滤器外壳(3)之间具有第二环形空间(12)；
填充于所述第一环形空间(11)内的滤料(X)；
以及，设置在所述支撑板(2)和所述过滤器外壳(3)的底部之间的电热器(4)；
所述第一筛筒(10)以及所述第二筛筒(5)的顶部密封、底部开放，侧壁上均设置有用于使流体通过的缝隙。
2.根据权利要求1所述的过滤器，其特征在于，所述第一筛筒(10)以及第二筛筒(5)与所述过滤器外壳(3)同轴。
3.根据权利要求1所述的过滤器，其特征在于，所述第一筛筒(10)以及第二筛筒(5)的顶部通过槽钢(1)固定。
4.根据权利要求1所述的过滤器，其特征在于，所述电热器(4)为防爆电热器。
5.根据权利要求1所述的过滤器，其特征在于，所述电热器(4)的数量为2个以上，且均匀分布于所述过滤器中。
6.根据权利要求1所述的过滤器，其特征在于，所述电热器(4)的外形为管状。
7.根据权利要求6所述的过滤器，其特征在于，所述电热器(4)的长度方向与所述支撑板(2)平行，其起始于所述过滤器外壳(3)，并向所述过滤器的轴线方向延伸。
8.根据权利要求7所述的过滤器，其特征在于，所述电热器(4)的长度小于过滤器的半径。
9.一种权利要求1-8中任一项所述的过滤器的净化方法，其特征在于，将电热器(4)的电源打开，对过滤器中污水进行加热，再用水对过滤器进行反冲洗。
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| CN201611242258.8A CN108245946A (zh) | 2016-12-29 | 2016-12-29 | 一种油田采出水过滤器及其净化方法 |
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