油田為了穩(wěn)產(chǎn)和國家戰(zhàn)略考慮，目前在現(xiàn)有的過濾技術(shù)隨著多年的發(fā)展，目前出現(xiàn)了很多的問題，對現(xiàn)有過濾系統(tǒng)的分析研究以及新型技術(shù)的開發(fā)非常的重要。油田關(guān)于過濾和反沖洗，這個(gè)基本的設(shè)備對保證油田水質(zhì)起到了關(guān)鍵的作用，關(guān)系到油田企業(yè)生產(chǎn)成本以及油田穩(wěn)產(chǎn)問題，是油田亟待攻克的技術(shù)難題。至2012年起，作者就開展了相關(guān)的研究，開發(fā)了新型的工藝，并在油田中得到應(yīng)用。尤其對填料堵塞，解決堵塞等方面做了大量的研究工作，同時(shí)通過了流體力學(xué)的模擬對設(shè)備進(jìn)行了優(yōu)化。撰寫該書，希望能夠?qū)⒃撚吞镞^濾技術(shù)推廣應(yīng)用。通過詳實(shí)的數(shù)據(jù)和實(shí)際工程的施工設(shè)計(jì)，體現(xiàn)了理論與實(shí)踐的結(jié)合，具有較高的參考價(jià)值。
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目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 油田含油污水處理的應(yīng)用背景及意義 1
1.2 油田含油污水處理的主要技術(shù)及特點(diǎn) 2
1.3 國內(nèi)外油田采出水處理過濾技術(shù)和工藝 5
1.3.1 油田主要研究及應(yīng)用的過濾技術(shù)及其特點(diǎn) 5
1.3.2 含油污水處理過濾新技術(shù)的研究及現(xiàn)狀 7
1.4 膜分離技術(shù)及應(yīng)用 8
1.4.1 膜分離技術(shù) 8
1.4.2 膜分離技術(shù)在油田含油污水處理中的應(yīng)用研究進(jìn)展 9
1.4.3 膜分離技術(shù)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(shù)及應(yīng)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(yīng)用及發(fā)展 16
1.6 核桃殼過濾器技術(shù) 18
1.6.1 核桃殼過濾器一般技術(shù)要求 18
1.6.2 工程中存在的問題及改進(jìn)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(shù)應(yīng)用效果對比 25
1.8.1 低壓穩(wěn)流反沖洗技術(shù) 25
1.8.2 集污斗式過濾罐 28
1.8.3 工藝效果評價(jià) 29
1.8.4 過濾工藝結(jié)構(gòu)主要存在的問題 30
1.9 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)模擬在設(shè)備優(yōu)化中的應(yīng)用 31
第2章 試驗(yàn)材料與方法 33
2.1 試驗(yàn)材料和化學(xué)試劑及試驗(yàn)設(shè)備 33
2.2 檢測方法 34
2.3 升力葉片設(shè)計(jì)基本原理 37
2.3.1 翼型基本知識(shí) 38
2.3.2 葉片設(shè)計(jì)的基本理論 39
2.4 反沖洗試驗(yàn)裝置和分析測試方法 44
2.4.1 試驗(yàn)裝置 44
2.4.2 試驗(yàn)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(jī)制研究 47
3.1 油田過濾罐的常見技術(shù)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(jī)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(yàn) 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(jī)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(yàn)工藝流程 63
3.4.3 濾料流失機(jī)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(jìn)措施分析 75
第4章 油田含油污水反沖洗過濾罐的設(shè)計(jì)及應(yīng)用 77
4.1 反沖洗過濾罐系統(tǒng)設(shè)計(jì) 77
4.1.1 反沖洗過濾罐工作原理及總體設(shè)計(jì) 77
4.1.2 過濾罐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 80
4.1.3 攪拌裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 84
4.1.4 主要零部件及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 90
4.2 反沖洗過濾罐有限元分析 93
4.2.1 結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析 93
4.2.2 模態(tài)分析 99
4.2.3 攪拌系統(tǒng)隨機(jī)振動(dòng)分析 103
4.2.4 攪拌系統(tǒng)諧響應(yīng)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(shè)計(jì)后測試實(shí)驗(yàn) 110
4.3.1 攪拌系統(tǒng)測試實(shí)驗(yàn) 110
4.3.2 布水器及排水系統(tǒng)測試實(shí)驗(yàn) 112
4.3.3 反沖洗系統(tǒng)測試實(shí)驗(yàn) 113
4.3.4 應(yīng)用結(jié)果評價(jià) 115
第5章 過濾罐反沖洗葉輪流場模擬及應(yīng)用研究 116
5.1 水力動(dòng)態(tài)反沖洗室內(nèi)試驗(yàn)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(zhuǎn)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(jì)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(shè) 125
5.3.2 模型的建立 126
5.4 計(jì)算區(qū)域網(wǎng)格的生成 127
5.5 模擬方法及求解器設(shè)置 128
5.6 反沖洗仿真過程 130
5.7 反沖洗過程模擬結(jié)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(jié)果分析 133
5.8 反沖洗葉輪過濾罐現(xiàn)場改造及應(yīng)用 139
5.8.1 過濾罐的改造設(shè)計(jì) 139
5.8.2 現(xiàn)場實(shí)施 141
5.8.3 應(yīng)用情況、效益分析及市場前景 148
第6章 油田過濾設(shè)備氣水反沖洗技術(shù)研究 149
6.1 氣水反沖洗技術(shù)概述 149
6.2 過濾罐再生試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)條件 151
6.2.1 再生試驗(yàn)設(shè)計(jì) 151
6.2.2 單獨(dú)水反沖洗再生試驗(yàn) 152
6.2.3 氣水反沖洗再生試驗(yàn) 152
6.3 現(xiàn)場中試試驗(yàn)研究 156
6.3.1 現(xiàn)場中試 156
6.3.2 工業(yè)應(yīng)用效果對比測試 164
6.3.3 現(xiàn)場測試 173
6.3.4 試驗(yàn)總結(jié) 174
6.4 經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益分析 174
6.5 氣水反沖洗再生工藝的技術(shù)改進(jìn) 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(shù)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(yàn)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(shù)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(yàn) 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(yàn) 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(jié) 226
第8章 油田過濾反沖洗工藝的改進(jìn)及其現(xiàn)場調(diào)試運(yùn)行 228
8.1 攪拌式過濾器現(xiàn)場應(yīng)用效果分析 228
8.2 改進(jìn)石英砂過濾罐上布水篩管結(jié)構(gòu)技術(shù)研究 230
8.2.1 試驗(yàn)地點(diǎn)及試驗(yàn)內(nèi)容 230
8.2.2 6#、7#過濾罐運(yùn)行情況 231
8.2.3 過濾罐運(yùn)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?zé)嵯醇夹g(shù)研究 237
8.3.1 濾料污染機(jī)理研究 238
8.3.2 室內(nèi)小試 239
8.3.3 現(xiàn)場試驗(yàn) 244
8.4 葡三聯(lián)污水處理站過濾罐高溫?zé)崴礇_洗技術(shù)研究 247
8.4.1 試驗(yàn)計(jì)劃及研究內(nèi)容 247
8.4.2 室內(nèi)小型試驗(yàn) 248
8.4.3 現(xiàn)場試驗(yàn) 252
8.4.4 應(yīng)用情況、效益分析及市場前景 257
8.5 三元復(fù)合驅(qū)采出水過濾技術(shù)優(yōu)化及應(yīng)用研究 258
8.5.1 過濾機(jī)理和過濾器原理及結(jié)構(gòu) 258
8.5.2 小型過濾設(shè)備的室內(nèi)模擬試驗(yàn) 259
8.5.3 工業(yè)化生產(chǎn)裝置現(xiàn)場試驗(yàn) 264
8.5.4 小型試驗(yàn)裝置現(xiàn)場試驗(yàn) 270
第9章 特低滲透油層含油污水處理系統(tǒng)膜過濾技術(shù)研究及應(yīng)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(shù)應(yīng)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(yàn)研究 280
9.2 PVC中空纖維膜現(xiàn)場試驗(yàn)及效能分析 286
9.2.1 PVC中空纖維膜單體試驗(yàn) 286
9.2.2 系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行處理效能分析 291
9.3 PVC中空纖維膜應(yīng)用 292
9.3.1 膜前預(yù)處理工藝選擇 293
9.3.2 PVC中空纖維膜應(yīng)用試驗(yàn) 295
9.3.3 處理成本分析及經(jīng)濟(jì)效益分析 298
9.4 本章小結(jié) 298
參考文獻(xiàn) 300
附錄 氣水反沖洗相關(guān)規(guī)范 303
附錄A 油田氣水反沖洗再生工藝設(shè)計(jì)規(guī)定 303
附錄B 油田含油污水處理站反沖洗過程控制設(shè)計(jì)與管理規(guī)定 307
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