淺析提高油田水處理效果的方法

孫郭鋒（深圳海油人力資源服務(wù)有限公司）

淺析提高油田水處理效果的方法

孫郭鋒（深圳海油人力資源服務(wù)有限公司）

當(dāng)平臺(tái)水處理系統(tǒng)壓力加大，原油性質(zhì)和操作壓力均不利于油水分離，臨時(shí)措施如生產(chǎn)分離器處化學(xué)藥劑優(yōu)化、水力旋流器化學(xué)藥劑優(yōu)化、排放水緩沖罐“氣舉”改造和長(zhǎng)期措施如水力旋流器、生產(chǎn)分離器、排放水緩沖罐結(jié)構(gòu)改造等先后被論證和使用，有效地解決了水系統(tǒng)的種種問(wèn)題。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的觀察，提議的兩種措施都在保證操作安全前提下，提高了排放水質(zhì)量，緩解了水處理系統(tǒng)的處理壓力，破解了由油品、操作壓力等帶來(lái)的不利因素。

水處理系統(tǒng) 改善措施 排放水質(zhì) 旋流分離器

隨著整個(gè)社會(huì)對(duì)環(huán)保的重視程度加強(qiáng)，國(guó)家海洋局對(duì)海洋石油開(kāi)采排放水的監(jiān)控也越來(lái)越嚴(yán)。當(dāng)前國(guó)家海洋局對(duì)排放水的要求是水中含油低于50 mg/L。盡管流花油田當(dāng)前排放水基本上都處于 35～50mg/L 之間，低于海洋局的標(biāo)準(zhǔn)。但隨著含水量的進(jìn)一步增加，水處理的壓力也越來(lái)越大。同時(shí)再加 上 流 花 油 田 原油密度大 （20API）、操作壓力低等特殊性，對(duì)水處理的警惕性絲毫不能放松。根據(jù)多年的現(xiàn)場(chǎng)工作經(jīng)驗(yàn)，為了降低流花油田排放水水中含油的指標(biāo)，臨時(shí)和長(zhǎng)期的解決措施先后被論證和使用，達(dá)到了很好的效果。

1 流花油田水處理系統(tǒng)簡(jiǎn)介

該油田水處理系統(tǒng)主要包括四個(gè)部分：生產(chǎn)分離器、電脫水器、水力旋流分離器和排放水緩沖罐。如圖1所示。

圖1 水處理系統(tǒng)工藝流程

從地層抽上來(lái)的油水混合物首先進(jìn)入生產(chǎn)分離器，經(jīng)簡(jiǎn)單沉降分離，富含水的油（含水量一般在5%～25%之間） 進(jìn)入電脫水器，而富含油的水 （水中含油量一般在 300mg/L 以下） 水經(jīng)增壓泵增壓后進(jìn)入水力旋流分離器進(jìn)一步分離。從電脫水器分離出來(lái)的水也進(jìn)入另外一套增壓泵和水力旋流分離器。經(jīng)兩套水力旋流分離器處理的水都匯總到排放水緩沖罐，該罐的作用是對(duì)生產(chǎn)水進(jìn)行最后的沉降分 離 ， 出 口 的 水 達(dá) 到 含 油 量 小 于 50mg/L 的 排 放標(biāo)準(zhǔn)。

2 短期內(nèi)降低排放水水中含油的方法

2.1化學(xué)藥劑的優(yōu)化（生產(chǎn)分離器）

由于該油田的生產(chǎn)水腐蝕性很強(qiáng)，為了有效地保護(hù)生產(chǎn)設(shè)施的內(nèi)壁，防腐劑的使用是必不可少的。因此所注射的防腐劑與其它生產(chǎn)化學(xué)藥劑的配伍性就顯得非常重要了。在評(píng)估生產(chǎn)分離器的操作效果時(shí)需要特別注意各種生產(chǎn)化學(xué)藥劑的選擇與配伍性問(wèn)題。

在選擇破乳劑時(shí)不僅僅要關(guān)注生產(chǎn)分離器油出口的油中含水量，同時(shí)也要關(guān)注水出口的水中含油量。過(guò)去的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)表明：對(duì)破乳劑優(yōu)化和更換的動(dòng)機(jī)不僅僅來(lái)源于油出口油中含水量的增加，水出口的水中含油量的增加也會(huì)促使我們對(duì)破乳劑進(jìn)行優(yōu)化或更換。在該油田十年的生產(chǎn)作業(yè)中，也不乏這樣的實(shí)例：優(yōu)化破乳劑的注入量后，生產(chǎn)分離器油出口的油中含水量大大降低，與此同時(shí)，水出口的水中含油量也明顯改善。

2.2化學(xué)藥劑的優(yōu)化（水力旋流分離器)

水力旋流分離器的使用目的是在一定的溫度和壓力下將水中一定尺寸大小的小油滴去除。為了提高水力旋流分離器的效果，我們需要通過(guò)各種各樣的辦法增加小油滴的尺寸。常用的方法可以分為兩種：物理法和化學(xué)法。由于流花油田在水力旋流分離器前需要增壓泵提高操作壓力，故建議多關(guān)注化學(xué)方法。

l） 在水力旋流分離器的上游注入清水劑，促使油滴聚集，增加油滴直徑，從而提高水力旋流分離器的分離效果。

2） 在水力旋流分離器的下游注入絮凝劑從而提高排放水緩沖罐的分離效果。

在優(yōu)化水力旋流分離器的化學(xué)藥劑時(shí)，注入點(diǎn)的選擇和注入化學(xué)藥劑的選擇同樣重要。在過(guò)去的幾年中，現(xiàn)場(chǎng)曾多次通過(guò)僅僅更換清水劑注入點(diǎn)就可以大大提高排放水的質(zhì)量，主要原因是通過(guò)選擇合適的注入點(diǎn)最大限度地減少油水流動(dòng)過(guò)程中的紊亂和剪切對(duì)化學(xué)藥劑的弱化作用。

2.3提高排放水緩沖罐的分離效果

通過(guò)注入氮?dú)?，排放水緩沖罐的分離效果大大加強(qiáng) （水中含油量降低 10mg/L）。氮?dú)?的注入點(diǎn)為生產(chǎn)分離器液位控制閥的上游。我們可以通過(guò)以下兩種方法進(jìn)一步提高“氣舉”效果。

l） 用燃料氣代替氮?dú)鈴亩黾託怏w的可溶性并能降低成本。

2） 通過(guò)優(yōu)化氣體的注入量并改善氣體注入裝置。為了達(dá)到最佳效果，需要將所注入氣體在水相中分離成眾多細(xì)微水泡，此時(shí)氣體注入裝置的選擇就非常重要了。如果氣泡的直徑過(guò)大，所注入氣體不但起不到分離油的作用，相反會(huì)在罐中產(chǎn)生更多的紊流，從而降低緩沖罐的效果。當(dāng)氣泡的直徑小于油滴的直徑時(shí)，“氣舉”作用達(dá)到最佳效果。

3 長(zhǎng)期內(nèi)降低排放水水中含油的方法

3.1針對(duì)水力旋流分離器的方法

3.1.1 內(nèi)襯管尺寸的選擇

在 Apex 公司工程師對(duì)該油田水力旋流分離器內(nèi)襯管和罐體進(jìn)行常規(guī)檢查時(shí)增做過(guò)簡(jiǎn)單的試驗(yàn)，更小尺寸內(nèi)襯管的分離效果比當(dāng)前內(nèi)襯管大大增強(qiáng)。一個(gè)合理的解釋是隨著油田各種條件的變化，水中油滴的直徑也發(fā)生一定的變化，與此相對(duì)應(yīng)，水力旋流分離器內(nèi)襯管的尺寸也應(yīng)進(jìn)行調(diào)整才能達(dá)到最佳的效果。不過(guò)，內(nèi)襯管的更換費(fèi)用高，耗時(shí)長(zhǎng)，不到萬(wàn)不得以不采取該辦法。

3.1.2 Pect-F凝聚過(guò)濾器的使用

凝聚過(guò)濾器是通過(guò)機(jī)械的方法增加油滴的直徑，從而提高水力旋流分離器的分離效果。現(xiàn)在市場(chǎng)上使用較好的凝聚過(guò)濾器是商標(biāo)名為 Pect-F 的凝聚過(guò)濾器。它通常放置在水力旋流分離器腔體內(nèi)多根內(nèi)襯的周?chē)?，它通過(guò)捕捉、聚集旋流分離器入口處的油滴，從而提高分離效果。

這種方法在國(guó)內(nèi)屬于較新的方法，但在北海海域已經(jīng)經(jīng)過(guò)廣泛試驗(yàn)并取得成功。它的分離效果比以前提高了20%-50%。

3.2針對(duì)生產(chǎn)分離器和排放水緩沖罐的方法

在這兩個(gè)設(shè)備中，油或水都通過(guò)頂部進(jìn)入罐體，而水都是從罐底的中間部分流出。罐體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)都會(huì)對(duì)油水的分離效果產(chǎn)生影響。堰板的高度以及流體分配器的選擇是這兩個(gè)裝置中常見(jiàn)的可調(diào)部分。

在不同的生產(chǎn)階段，井液含油量會(huì)有很大的變化。要提高生產(chǎn)分離器的效果，改變堰板高度從而增加滯留時(shí)間以及沉降區(qū)域，排放水的質(zhì)量會(huì)相應(yīng)地提高。

隨著含水量的不斷上升，滯留時(shí)間變短，合適的流體分配器的選擇越顯重要。流體分配器的選擇原則是較少液體在罐體的紊流，增加有效的靜止沉降區(qū)域。

4 結(jié)束語(yǔ)

自該油田在 1996 年投產(chǎn)以來(lái)，管理層以及一線的員工都非常重視排放水的質(zhì)量。盡管面臨著產(chǎn)量以及含水量不段上升等眾多壓力，但他們始終把遵守國(guó)家相關(guān)環(huán)境保護(hù)法規(guī)視為己任，通過(guò)各種各樣的方法，在保證操作安全前提下，摸索出很多提高排放水質(zhì)量的方法。本文所總結(jié)的幾種方法，有部分經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，也有部分僅限于理論的研究。在使用過(guò)程中，建議在考慮生產(chǎn)條件、成本等因素的基礎(chǔ)上做初步的試驗(yàn)后進(jìn)行實(shí)施。

10.3969/j.issn.2095-1493.2013.003.021

2012-11-22）

孫郭鋒，工程師，1997年畢業(yè)于西安石油大學(xué) （石油工程 系）， E-mail： mxhslw@126.com， 地 址 ： 北 京 市 通 州 區(qū) 新 華 西 街48號(hào) 601，101100。