沉降罐自動(dòng)收油工藝改造試驗(yàn)

付艷玲（大慶油田有限責(zé)任公司第七采油廠）

1 現(xiàn)狀

污水站沉降罐的收油情況是減輕過(guò)濾段處理負(fù)荷的關(guān)鍵，同時(shí)也是制約著油田采出水處理效果的一個(gè)重要因素，它的處理效果主要是受沉降罐的收油、排泥、加藥等情況影響。第七采油廠目前雖然各站實(shí)施了連續(xù)收油工藝改造，但是由于沉降罐所采用的收油結(jié)構(gòu)為固定式，需要在罐頂用調(diào)節(jié)堰控制液位達(dá)到收油槽高度時(shí)，才能收到污油，實(shí)際生產(chǎn)中無(wú)法實(shí)現(xiàn)有效收油，易導(dǎo)致罐上部浮油表面出現(xiàn)嚴(yán)重老化和結(jié)蠟，影響后端電脫水器正常運(yùn)行。而且沉降罐內(nèi)表層的污油會(huì)在冬季氣溫低的情況下形成油蓋，使罐內(nèi)污油老化進(jìn)而形成硬油蓋，使罐內(nèi)的污油無(wú)法回收，油層厚度的不斷增加，罐內(nèi)污水的有效沉降空間不斷減少，從而使污水的有效沉降時(shí)間縮短，對(duì)污水處理效果產(chǎn)生較大影響。

目前，油田沉降罐頂部污油的回收方法有沉降罐收油槽收油工藝、浮油收集器收油工藝和浮動(dòng)連續(xù)收油工藝等（表1），傳統(tǒng)的收油工藝均為間歇式運(yùn)行，冬季罐內(nèi)污油易老化進(jìn)而形成硬油蓋，影響處理水質(zhì)。第七采油廠主要采用的是收油槽收油工藝。為了更好地解決收油槽收油工藝調(diào)節(jié)堰生銹，使用年限短，沉降罐浮油回收問(wèn)題，開展自動(dòng)收油工藝試驗(yàn)。

2 沉降罐自動(dòng)收油工藝

2.1 試驗(yàn)區(qū)概況

葡二聯(lián)1#污水處理站目前有500 m3污水沉降罐4座，包括：2座一次沉降罐φ7.6 m×13.4 m；2座二次沉降罐φ8 m×11.4 m，均采用調(diào)節(jié)堰控制液位（常規(guī)固定收油工藝）收油工藝，調(diào)節(jié)堰平均7—8年需維修更換，而且由于容器上部收油進(jìn)入油系統(tǒng)后，受硫化物影響電脫水器頻繁垮電場(chǎng)，影響油系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行，所以試驗(yàn)前沒(méi)有實(shí)現(xiàn)有效收油。罐內(nèi)污油高度超過(guò)0.7 m，導(dǎo)致出水含油量較高，站內(nèi)出水平穩(wěn)達(dá)標(biāo)難度較大，試驗(yàn)前的收油工藝采用沉降罐收油槽收油工藝，流程見(jiàn)圖1。有收油泵2臺(tái)，型號(hào)為DY6-25×3、流量為6m3/h、揚(yáng)程為75m，運(yùn)一備一。

圖1 試驗(yàn)前沉降罐收油槽收油工藝

2.2 自動(dòng)收油工藝原理

自動(dòng)收油工藝主要是利用PLC系統(tǒng)或二次儀表，對(duì)沉降罐內(nèi)液位和界面進(jìn)行測(cè)定，并與設(shè)定的值進(jìn)行比較，根據(jù)差值通過(guò)PLC系統(tǒng)程序調(diào)節(jié)或二次表的報(bào)警動(dòng)作對(duì)電動(dòng)閥或變頻器發(fā)出相應(yīng)的指令，使其動(dòng)作，從而使液位和界面穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)，自控原理見(jiàn)圖2。

表1 不同收油工藝介紹及優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

圖2 液位自控原理

利用一次沉降罐已建的液位計(jì)，接入新建的儀表控制箱，用于罐內(nèi)液位高度的測(cè)定，一次沉降罐的出水管安裝電動(dòng)閥1個(gè)，與罐液位高度進(jìn)行聯(lián)鎖，根據(jù)設(shè)定液位值與罐內(nèi)測(cè)定的液面高度進(jìn)行對(duì)比，通過(guò)PID調(diào)節(jié)，控制沉降罐出口電動(dòng)閥的動(dòng)作，確保沉降罐內(nèi)液位平穩(wěn)控制在收油高度，保證收油時(shí)不至于收水過(guò)多[1-2]。

在一次沉降罐內(nèi)加裝液位界面?zhèn)鞲衅?套，用于罐內(nèi)油水界面高度的測(cè)定，通過(guò)與一次沉降罐液位的對(duì)比，確定油層厚度，收油泵安裝變頻器1臺(tái)，液位界面?zhèn)鞲衅鞫物@示后進(jìn)入新建變頻柜，與收油泵變頻形成閉環(huán)控制。在PLC系統(tǒng)（或智能數(shù)字調(diào)節(jié)儀）設(shè)定油水界面的高度范圍（界面?zhèn)鞲衅骱鸵何挥?jì)兩者之間的差值就是油層厚度），并通過(guò)數(shù)字量輸出點(diǎn)控制收油泵啟、停，油水界面低于設(shè)定下限值時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)收油泵，油水界面高于設(shè)定上限值時(shí)關(guān)閉收油泵，這樣油厚始終保持在PLC系統(tǒng)或二次調(diào)節(jié)儀表設(shè)定的較小的范圍內(nèi)[3-5]，達(dá)到自動(dòng)收油的目的，工藝流程見(jiàn)圖3。

2.3 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

現(xiàn)場(chǎng)工藝改造完成后，根據(jù)一次沉降罐的收油槽高度12.4 m，首次設(shè)定上、下限報(bào)警液位并試驗(yàn)運(yùn)行（表2）。

圖3 自動(dòng)收油試驗(yàn)工藝流程

首次運(yùn)行時(shí)，沉降罐油厚數(shù)據(jù)經(jīng)測(cè)為70.6 cm，收油泵工頻運(yùn)行，通過(guò)泵房看窗觀察，發(fā)現(xiàn)收油泵看窗所收均為污油，收油泵運(yùn)行8.25 h后，觀察收油泵看窗所收污油顏色變淡，上罐頂檢測(cè)罐頂油厚不到10 cm。通過(guò)持續(xù)觀察、檢測(cè)罐頂油厚，當(dāng)液位顯示為12.4 m時(shí)收油槽口未露出液面，經(jīng)過(guò)多次調(diào)整、試驗(yàn)，最終確定二次儀表的高低液位報(bào)警值（表2）。

表2 二次儀表報(bào)警液位設(shè)定值 單位：m

2.4 收油泵優(yōu)化運(yùn)行試驗(yàn)

為確保原油脫水系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行、水質(zhì)有效提升，對(duì)收油泵運(yùn)行周期及排量等參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，摸索總結(jié)沉降罐自動(dòng)收油工藝科學(xué)的運(yùn)行管理方式。根據(jù)對(duì)沉降罐油層厚度的跟蹤分析發(fā)現(xiàn)，沉降罐每天油厚增加5.42 cm（圖4）。

圖4 沉降罐罐頂油厚隨時(shí)間變化曲線

3 結(jié)論

1）常規(guī)收油槽收油工藝費(fèi)用主要包括罐內(nèi)清淤、調(diào)節(jié)堰成本及安裝，費(fèi)用為10.9萬(wàn)元，自動(dòng)收油工藝主要包括變頻器、一次表、二次儀表箱和電動(dòng)閥等，費(fèi)用為8.7萬(wàn)元，節(jié)省了2.2萬(wàn)元。

2）經(jīng)過(guò)運(yùn)行發(fā)現(xiàn)沉降罐自動(dòng)收油工藝能實(shí)現(xiàn)罐頂污油的有效回收，有利于降低污水的含油量，同時(shí)自動(dòng)收油工藝不需要工人上下罐人工操作，減少了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，解決了調(diào)節(jié)堰容易生銹，使用年限短的問(wèn)題。

3）采取沉降罐出口電動(dòng)閥與液位計(jì)聯(lián)鎖控制，使沉降罐液位保持在收油與溢流之間的高度范圍內(nèi)的沉降罐自動(dòng)收油工藝，可實(shí)現(xiàn)根據(jù)油層厚度自動(dòng)啟、停收油泵，達(dá)到自動(dòng)收油的目的，改變了傳統(tǒng)收油工藝依靠人工上罐頂操作調(diào)節(jié)堰、來(lái)液不穩(wěn)定時(shí)液位和油水界面不易控制等問(wèn)題，具有很好的推廣前景。

4）沉降罐自動(dòng)收油工藝依賴于一次儀表的測(cè)量準(zhǔn)確度，靜壓式液位計(jì)較磁性浮子液位計(jì)測(cè)量穩(wěn)定性更好，但是存在一定誤差，為方便在沉降罐內(nèi)安裝油水界面儀，建議浮球式油水界面儀的高度宜在2.5 m以內(nèi)。

5）建議結(jié)合沉降罐清淤、罐體維修改造，增設(shè)沉降罐出口電動(dòng)調(diào)節(jié)閥及油水界面儀；結(jié)合節(jié)能改造，增設(shè)收油泵變頻控制。

經(jīng)過(guò)一年多的運(yùn)行發(fā)現(xiàn)，根據(jù)來(lái)液含油量的不同，收油泵5天左右自動(dòng)啟泵一次，泵工頻運(yùn)行時(shí)間為2—3 h，污油厚度適中保持在0.3 m以下。取樣檢測(cè)對(duì)比收油前后污水水質(zhì)，含油量由58 mg/L降低至44.6 mg/L；懸浮物由126 mg/L降低至42.7 mg/L。

為了進(jìn)一步優(yōu)化收油泵的運(yùn)行，減少收油泵自動(dòng)啟動(dòng)次數(shù)，開展按照沉降罐罐頂油層厚度不超過(guò)0.8 m運(yùn)行試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)9—11月試驗(yàn)，收油泵15天左右自動(dòng)啟泵一次，泵工頻運(yùn)行時(shí)間為8 h，取樣檢測(cè)對(duì)比收油前后污水水質(zhì)，含油量由92 mg/L降低至53.2 mg/L；懸浮物由54 mg/L降低至35.6 mg/L。

[1]趙麗紅.污水站沉降罐收油工藝的優(yōu)化[J].油氣田地面工程，2010（3）：38-39.

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[3]彭柏群，吳迪，宋輝.污油回收預(yù)處理裝置的研制和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用[J].大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2010（2）：89-91.

[4]周彩紅，姜慧韜，李春娟，等.油田污水沉降罐收油工藝改造技術(shù)[J].油氣田地面工程，2004（5）：28-29.

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