众所周知，人们为了提高油田注水处理精度，进一步提高油田开发效益，对比分析了油田回注水进行过滤提供了多种方案，其中一项就是提到纤维 过滤方案，高纤维球滤料的反洗效果，最大限度减轻对滤料的伤害，并可节约大t反洗清水，还实现了过滤、反洗、压紧程度的全自动控制，可完全满足油 田采出液精细过滤要求。

   关键词：过滤器、纤维球、压紧、波轮、结构原理

   引言

   近几年来，我国油田相继进人开发后期，对老油田的注水量以及注水水质要求越来越高。在新探储量中，我国新探明低渗透及特低 渗透储量占总储量的70%左右，全国未动用的低渗透储量占60%以上，所以进一步提高油田注人水水质，采用更先进的精细过滤技术，对开发低渗透油田、提 高原油产量具有重要意义。

   目前国内油田注水用的过滤器主要有石英砂过滤器、核桃壳过滤器、北京纤维球过滤器及少量纤维束过滤器。石英砂过滤器、核桃 壳过滤器对污水处理精度不高，难以达到低渗透油田注水水质指R求。实践证明，要进一步提高污水处理效果和过滤精度，采用压紧纤维过滤器既经济实用 ，技术上也完全可行。笔者对这类过滤器的结构进行了对比分析，设计出一种新型结构的过滤器，该型过滤器具有反洗彻底、对滤料伤害小、过滤精度高和 节约反洗用水等特点。

   油田现用纤维过滤器技术分析

   1. 北京纤维球过滤器

   北京纤维球过滤器 有非压紧式和机械压紧式2种。

   (1) 非压紧式北京纤维球过滤器该型过滤器滤料较散乱，紧密度不高，抗污能力不强，过滤精度不高，其过滤水质指标:进口水质含 油质量浓度≤50 mg/L，悬浮物质量浓度≤50 mg/L，出口水质含油质量浓度≤10 mg/L,悬浮物质量浓度≤5 mg/L,一般用作粗过滤器。非压紧式北京纤维球 过滤器结构见图1。

   纤 维过滤器过滤时滤液高进低出，反洗时反洗水低进高出，反洗水不间断，清水消耗量大;搅拌桨叶采用标准直叶片或斜叶片，对滤料 伤害大，桨叶一般不反转，使纤维球和水流同向旋转运动，导致反洗水对滤料冲洗力不大，滤料不易洗净。

   (2)压紧式北京纤维球过滤器为提高过滤精度，过滤器生产厂家开发出各种结构的带压紧机构的北京纤维球过滤 器作为二级精细过滤器;该过滤器过滤水质指标:进口水含油质量浓度≤30 mg/L,悬浮物质量浓度≤30 mg/L，出口水含油质量浓度≤5mg/L,悬浮物质量浓度 ≤3mg/L，视压紧程度及来液污染程度，过滤精度还可提高。现介绍2种油田使用的这种过滤器。

   ①压紧机构上置式北京纤维球过滤器:此上部压紧式北京纤维球过滤器结构见图2。该过滤器上部采用液缸或螺旋带动压盘上下运动 ，过滤时下行压紧纤维球，反洗时上行松开滤料。搅拌机构放到下部，依靠搅拌叶片旋转搅拌。压盘采用筛板，取代了原非压紧式的配水筛管，下部仍采用 筛管或筛板集水。同非压紧式一样，过滤时滤液高进低出，反洗时反洗水低进高出，反洗水不间断，清水消耗量大。搅拌桨叶的设计也采用标准直叶片或斜 叶片，不反转。此结构在反洗开始时搅拌叶片对纤维球伤害更大，可能造成大量纤维球破坏形成散纤维，滤料易流失，纤维易堵塞机构间隙;反洗水对滤料 冲刷力不大，滤料同样不易洗净，使过滤精度下降，使用效果不理想。

②压紧机构下置式北京纤维球过滤器:此下部压紧式北京纤维球过滤器结构见图3。

   该过滤器上部安装搅拌电动机及减速器，下部安装伸缩液缸。过滤时滤液高进低出，反洗时反洗水低进高出，反洗水不间断。压盘 及滤盘均采用筛板，纤维球被限制在压盘和滤盘之间，过滤开始时下部液缸中活塞收缩，带动托盘、连杆、压盘下行，压紧滤料;反洗开始时活塞伸出，带 动托盘、连杆、压盘L行，松开滤料，依靠叶片搅拌反洗。

   该过滤器由于下部安装液缸，故整体高度较高;同时由于活塞行程的限制，反洗空间不大，滤料不能充分释放，故反洗不够彻底。采 用叶片单向旋转搅拌的方式反洗，水流对滤料的冲刷力同样不大，反洗不够彻底;清水耗费量大;叶片对滤料伤害大。由于过滤时压盘压紧滤料，液压系统需 长时间保压，所以系统有一定的故障率，液路系统需经常保养维护。若无一定的保压，则滤料压紧程度不够，达不到过滤精度要求。       

   从上面2 种过滤器来看，压紧式北京纤维球过滤器的过滤精度较高，但由于结构原因，反洗不彻底，机构较复杂，故障率较高，结 构需进一步改进。

   有生产厂家尝试在反洗方面摈弃搅拌叶片，从罐壁侧向直接泵水反洗，可减轻对滤料的伤害。但过滤及反洗效果如何未见报道。

   2. 纤维束过滤器

   北京工泉水处理科技有限公司开发的压紧式纤维束过滤器结构见图4.           

    纤维束过滤器在油田的应用中取得了很好的精细过滤效果。该过滤器过滤水质指标:进口水质含油质量浓 度≤30 mg/L,悬浮物质量浓度续≤30 mg/L，出口水质含油质量浓度≤5mg/L,悬浮物质量浓度≤3mg/L,粒径≤2μm.

   该过滤器滤料采用长1m 的纤维，捆扎成束，固定在上滤盘。上滤盘起布水的作用。反洗开始时，反洗水从上进水口进人滤罐，从下 部流出;下部升降电动机启动通过螺旋带动下托盘下行，松开纤维束;上部电动机带动上滤盘交替正反转，滤料在水中受到较大的水流冲刷。过滤时上部旋转 停止，下部升降电动机带动下托盘上行，压紧纤维束。滤液从下部进人，从上部流出。

   纤维束过滤器水力冲刷力强，反洗效果非常好，这就保证了过滤精度的长期稳定。不足之处是更换滤料不方便，需用吊车开罐取出 滤料;同时滤盘边缘部分纤维束的磨损较严重，上部电动机启动时功率要求较大。下部空间大，会导致过滤器整体高度较高。

   新型波轮式北京纤维球过滤器

   从上述油田注水过滤器的分析可以看出，如果解决了反洗问题，压紧式北京纤维球过滤器具有很好的推广应用前景。鉴于此，笔者 设计了一种新型波轮式北京纤维球过滤器，其结构如图5所示。     

   在设计上纤维球被限制在压盘和波轮之间。上部采用旋转电动机通过螺旋传动带动压盘做往复运动，下部波轮承托。压盘和波轮盘 上均匀布满布水孔，起到布水的作用。反洗时，反洗水从下部进人罐内，从上部流出，罐内充满清水后进出口阀门关闭;同时压盘上行松开滤料，下部电动 机旋转，带动大波轮交替正反转，从而带动罐内静止清水迅速正反转，使滤料受到较大的水力振荡冲刷。此过程重复数次，直至滤料洗净。过滤时滤液高进 低出，波轮停止旋转，压盘下行压紧纤维球，其压紧程度由编码器预先控制。

   在罐壁上也可设计捕集管，以收集散纤维。根据纤维散落多少决定滤料的添加和更换。

   该过滤器实现了过滤、反洗及压紧的完全自动化控制和调节，通过编码器及控制系统控制上部旋转轴的旋转圈数和角度，从而控制 压盘的行程，所有控制均在一个控制面板上实现。

   这种新型波轮式北京纤维球过滤器结构简单，不易出故障。反洗充分利用水力振荡，反洗彻底;采用大波轮可实现在水申决速造旋， 故其转速不高且反转容易、迅速，波轮叶片较平滑，使其对纤维球的伤害最小。由于在反洗过程中间断使用反洗清水，比原来的反洗方式节约清水，这在水 资源稀缺的北方地区具有很大的环保意义和经济意义。与前述纤维束过滤器相比，在同等排量下，旋转电动机功率大为减小，更换滤料比纤维束过滤器方便 得多，整体高度也较低。