超频振动膜过滤技术在油田导热油净化中的应用
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完成单位:中海石油(中国)有限公司秦皇岛32-6/渤中作业公司
登记编号:-
登记年份:2021
发布时间:2021-06-25
姜 安、林 杨、刘清峰、于 浩、曹玉林、刘 军、孙建路、陶志刚
一、创新性
超频振动膜过滤是近年来提出的一种新的动态过滤方法,它是一种通过外加振动激励并将其传递到膜表面,从而产生剪切作用的过滤方法,该方法突破了错流过滤需通过增加循环流速提高膜面剪切力的限制,使剪切力的控制和调整独立于料液性质和操作参数。同时,该方法减轻了膜表面由于浓差极化造成的凝胶、滤饼污染,提高了膜通量等性能。因此,对超频振动膜过滤技术研究具有重要意义。
QHD32-6油田率先在行业内组织开展对油田导热油应用超频振动膜过滤技术,并对该装置进行了实验测试和模型分析。通过研究过滤压力、振动频率对膜通量和通量衰减指数、膜过滤效率的影响,得出以下结论:振动作用可以有效提高膜通量、膜过滤效率。振动频率在30-40Hz范围时膜通量比无振动条件下通量值高出近1倍;过滤压力可以提高膜通量、膜过滤效率。
纳米膜作为压力驱动膜,其滤液量随压力增加而增大;过滤压力增大,单位入口流量条件下滤液质量增加,过滤效率升高;过滤压力增加,滤液含丙酮不溶物量降低。
通过超频振动膜过滤油田导热油的应用研究发现,该过滤方法能够强化膜分离性能,且能耗低,占用空间小,因此在油田油污处理中具有较好的应用前景。
二、经济效益
由于整个热油系统得到了净化,导热效率也随之增加,锅炉的负荷也有所降低,锅炉换热效率得到提高。这样,热油系统总体的峰值温度就会降低,热油发生裂解的想象得到了缓解,因此热油品质逐步恶化的趋势得到遏制。
QHD32-6油田热油系统热油含量多达400方,如果考虑换油费用极高,按照23500元/方来算,全部更换400方热油的费用为23500*400=9400000元,而采用热油净化所产生的费用约为2000000元。热油净化的总成本为换油成本的五分之一。而400m3的热油海陆之间船舶运输,需要消耗大量的船舶和陆地运输资源,耗费大量人力物力,会产生将近100余万的船舶运输成本,这样该项目的实施变向的节省热油更换费用840余万元。
另外,热油更换期间需要全油田停产至少2天,这样会造成至少14000m3的原油产量损失。
三、生态效益
排海水质提升。导热油的品质提升后,导热油的换热效率会得到大幅提升,最终会提升原油脱水处理换热器的整体换热效率,降低生产水中的含油量,保障外排水的水质,保护好海洋生态环境。
四、社会效益
“静态”膜过滤技术在油田污水处理中已经开始得到应用,其主要应用领域为采出水和乳化液的去油,在使用过程中表现出良好的处理效果。但实际应用中存在污染造成的使用周期短、成本高等问题。
超频振动膜过滤技术针对膜污染问题,实质是通过增加膜表面剪切力防止污染物在膜表面形成。该技术在国外已经开始应用,国内主要应用于医药和食品工业,油田油水处理过程中尚未使用。
此次,QHD32-6油田在导热油净化项目中成功应用超频振动膜过滤技术,对其他行业应用此项技术具有较高的借鉴意义。