油田過濾和反沖洗設備理論及工藝研究

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 油田含油污水處理的應用背景及意義 1
1.2 油田含油污水處理的主要技術及特點 2
1.3 國內(nèi)外油田采出水處理過濾技術和工藝 5
1.3.1 油田主要研究及應用的過濾技術及其特點 5
1.3.2 含油污水處理過濾新技術的研究及現(xiàn)狀 7
1.4 膜分離技術及應用 8
1.4.1 膜分離技術 8
1.4.2 膜分離技術在油田含油污水處理中的應用研究進展 9
1.4.3 膜分離技術處理含油污水過程中破乳的研究 10
1.4.4 影響膜分離效果的因素 10
1.4.5 膜污染 12
1.5 石英砂過濾器技術及應用 12
1.5.1 石英砂過濾器的工作原理 12
1.5.2 石英砂過濾器的應用及發(fā)展 16
1.6 核桃殼過濾器技術 18
1.6.1 核桃殼過濾器一般技術要求 18
1.6.2 工程中存在的問題及改進意見 19
1.6.3 核桃殼濾料的再生研究 21
1.7 油田含油污水過濾器濾料原位清洗再生 22
1.7.1 濾料污染物成分分析 22
1.7.2 濾料再生劑研制 23
1.7.3 現(xiàn)場濾料清洗再生 24
1.7.4 目前研究中存在的不足 24
1.8 含油污水處理過濾工藝技術應用效果對比 25
1.8.1 低壓穩(wěn)流反沖洗技術 25
1.8.2 集污斗式過濾罐 28
1.8.3 工藝效果評價 29
1.8.4 過濾工藝結構主要存在的問題 30
1.9 計算流體動力學模擬在設備優(yōu)化中的應用 31
第2章 試驗材料與方法 33
2.1 試驗材料和化學試劑及試驗設備 33
2.2 檢測方法 34
2.3 升力葉片設計基本原理 37
2.3.1 翼型基本知識 38
2.3.2 葉片設計的基本理論 39
2.4 反沖洗試驗裝置和分析測試方法 44
2.4.1 試驗裝置 44
2.4.2 試驗分析測試方法 45
2.5 ANSYS FLUENT軟件 46
第3章 過濾反沖洗工藝濾料污染和流失機制研究 47
3.1 油田過濾罐的常見技術問題分析及解決對策 47
3.1.1 過濾罐損壞、污染、濾料流失情況 47
3.1.2 常見問題分析 48
3.1.3 解決對策 53
3.2 濾料的特性及污染機理 54
3.2.1 石英砂濾料 54
3.2.2 磁鐵礦濾料 56
3.2.3 海綠石濾料 57
3.2.4 核桃殼濾料 58
3.2.5 濾料級配確定試驗 58
3.3 三次采油中濾料污染原因分析 60
3.4 過濾反沖洗工藝濾料流失機制分析 62
3.4.1 石英砂過濾工藝濾料流失問題分析 63
3.4.2 現(xiàn)場試驗工藝流程 63
3.4.3 濾料流失機理研究 64
3.5 過濾罐防止濾料流失的措施分析 73
3.5.1 問題分析 73
3.5.2 改進措施分析 75
第4章 油田含油污水反沖洗過濾罐的設計及應用 77
4.1 反沖洗過濾罐系統(tǒng)設計 77
4.1.1 反沖洗過濾罐工作原理及總體設計 77
4.1.2 過濾罐結構設計 80
4.1.3 攪拌裝置結構設計 84
4.1.4 主要零部件及結構設計 90
4.2 反沖洗過濾罐有限元分析 93
4.2.1 結構靜力學分析 93
4.2.2 模態(tài)分析 99
4.2.3 攪拌系統(tǒng)隨機振動分析 103
4.2.4 攪拌系統(tǒng)諧響應分析 105
4.2.5 攪拌系統(tǒng)線性屈曲分析 107
4.3 反沖洗過濾罐設計后測試實驗 110
4.3.1 攪拌系統(tǒng)測試實驗 110
4.3.2 布水器及排水系統(tǒng)測試實驗 112
4.3.3 反沖洗系統(tǒng)測試實驗 113
4.3.4 應用結果評價 115
第5章 過濾罐反沖洗葉輪流場模擬及應用研究 116
5.1 水力動態(tài)反沖洗室內(nèi)試驗研究 117
5.1.1 不同型式葉片水力特性研究（空載） 117
5.1.2 組合轉輪水力特性研究（空載） 120
5.2 ANSYS FLUENT軟件包和求解原理 122
5.3 計算模型的簡化及模擬區(qū)域的確定 125
5.3.1 模擬的目的及假設 125
5.3.2 模型的建立 126
5.4 計算區(qū)域網(wǎng)格的生成 127
5.5 模擬方法及求解器設置 128
5.6 反沖洗仿真過程 130
5.7 反沖洗過程模擬結果分析 132
5.7.1 反沖洗過程狀態(tài)的判斷 132
5.7.2 反沖洗過程模擬結果分析 133
5.8 反沖洗葉輪過濾罐現(xiàn)場改造及應用 139
5.8.1 過濾罐的改造設計 139
5.8.2 現(xiàn)場實施 141
5.8.3 應用情況、效益分析及市場前景 148
第6章 油田過濾設備氣水反沖洗技術研究 149
6.1 氣水反沖洗技術概述 149
6.2 過濾罐再生試驗裝置及試驗條件 151
6.2.1 再生試驗設計 151
6.2.2 單獨水反沖洗再生試驗 152
6.2.3 氣水反沖洗再生試驗 152
6.3 現(xiàn)場中試試驗研究 156
6.3.1 現(xiàn)場中試 156
6.3.2 工業(yè)應用效果對比測試 164
6.3.3 現(xiàn)場測試 173
6.3.4 試驗總結 174
6.4 經(jīng)濟效益及社會效益分析 174
6.5 氣水反沖洗再生工藝的技術改進 175
第7章 油田過濾反沖洗參數(shù)優(yōu)化研究 177
7.1 反沖洗參數(shù)優(yōu)化的目的和意義 177
7.2 水驅(qū)見聚A聯(lián)合站反沖洗參數(shù)優(yōu)化技術研究 178
7.2.1 反沖洗壓差 180
7.2.2 反沖洗排水含油量 185
7.2.3 反沖洗排水懸浮固體含量 192
7.2.4 過濾階段出水含油量 198
7.2.5 過濾階段出水懸浮固體含量 199
7.2.6 試驗前后濾料污染情況對比 204
7.3 高含聚污水B聯(lián)合站反沖洗參數(shù)優(yōu)化技術研究 205
7.3.1 反沖洗壓差 205
7.3.2 反沖洗排水含油量 206
7.3.3 反沖洗排水懸浮固體含量 206
7.4 水驅(qū)見聚A聯(lián)合站反沖洗參數(shù)優(yōu)化穩(wěn)定試驗 206
7.4.1 反沖洗排水含油量 207
7.4.2 反沖洗排水懸浮固體含量 209
7.4.3 過濾階段出水含油量 210
7.4.4 過濾階段出水懸浮固體含量 213
7.5 高含聚污水B聯(lián)合站反沖洗參數(shù)優(yōu)化穩(wěn)定試驗 215
7.5.1 反沖洗排水含油量 215
7.5.2 反沖洗排水懸浮固體含量 217
7.5.3 過濾階段出水含油量 220
7.5.4 過濾階段出水懸浮固體含量 223
7.6 濾料含雜和水質(zhì)情況對比 225
7.7 本章小結 226
第8章 油田過濾反沖洗工藝的改進及其現(xiàn)場調(diào)試運行 228
8.1 攪拌式過濾器現(xiàn)場應用效果分析 228
8.2 改進石英砂過濾罐上布水篩管結構技術研究 230
8.2.1 試驗地點及試驗內(nèi)容 230
8.2.2 6#、7#過濾罐運行情況 231
8.2.3 過濾罐運行情況對比 233
8.2.4 濾后水質(zhì)情況對比 236
8.2.5 水質(zhì)變化情況 237
8.3 某聚驅(qū)污水處理站石英砂濾料過濾罐高溫熱洗技術研究 237
8.3.1 濾料污染機理研究 238
8.3.2 室內(nèi)小試 239
8.3.3 現(xiàn)場試驗 244
8.4 葡三聯(lián)污水處理站過濾罐高溫熱水反沖洗技術研究 247
8.4.1 試驗計劃及研究內(nèi)容 247
8.4.2 室內(nèi)小型試驗 248
8.4.3 現(xiàn)場試驗 252
8.4.4 應用情況、效益分析及市場前景 257
8.5 三元復合驅(qū)采出水過濾技術優(yōu)化及應用研究 258
8.5.1 過濾機理和過濾器原理及結構 258
8.5.2 小型過濾設備的室內(nèi)模擬試驗 259
8.5.3 工業(yè)化生產(chǎn)裝置現(xiàn)場試驗 264
8.5.4 小型試驗裝置現(xiàn)場試驗 270
第9章 特低滲透油層含油污水處理系統(tǒng)膜過濾技術研究及應用 273
9.1 低滲透含油污水膜處理現(xiàn)狀 273
9.1.1 大慶外圍油田清水處理站膜過濾技術應用效能分析 273
9.1.2 特低滲透油層含油污水水質(zhì)特性研究 278
9.1.3 小型膜過濾試驗研究 280
9.2 PVC中空纖維膜現(xiàn)場試驗及效能分析 286
9.2.1 PVC中空纖維膜單體試驗 286
9.2.2 系統(tǒng)穩(wěn)定運行處理效能分析 291
9.3 PVC中空纖維膜應用 292
9.3.1 膜前預處理工藝選擇 293
9.3.2 PVC中空纖維膜應用試驗 295
9.3.3 處理成本分析及經(jīng)濟效益分析 298
9.4 本章小結 298
參考文獻 300
附錄 氣水反沖洗相關規(guī)范 303
附錄A 油田氣水反沖洗再生工藝設計規(guī)定 303
附錄B 油田含油污水處理站反沖洗過程控制設計與管理規(guī)定 307