集輸污水處理工藝改進(jìn)與優(yōu)化對(duì)策探討

劉鑫

摘要：近年來隨著勘探開發(fā)的不斷深入，油田原有的集輸工藝已不能滿足現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)的需要，暴露出各種各樣的問題，如關(guān)鍵容器裝置沒有旁通流程，三相分離器伴熱盤管結(jié)垢嚴(yán)重，影響加熱效果，污水管線穿孔頻繁以及原油儲(chǔ)罐呼吸損耗大等，這些問題嚴(yán)重影響了油田的開發(fā)生產(chǎn)。本文經(jīng)過不斷改進(jìn)和完善污水處理技術(shù)，優(yōu)化裝置操作，解決了污水管線穿孔頻繁問題，確保了原油脫水合格，油田集輸系統(tǒng)工藝水平有了很大提高，解決了油田的開采過程中出現(xiàn)的多種問題，取得了很好實(shí)際效果。

關(guān)鍵詞：集輸工藝;污水處理技術(shù);呼吸損耗;二級(jí)過濾;污水水質(zhì)

油田屬于低孔低滲透輕質(zhì)油藏，原油集輸處理系統(tǒng)經(jīng)過多年運(yùn)行，已出現(xiàn)各種問題，例如來油閥組以及高低壓除油器沒有超越流程;三相分離器盤管結(jié)垢、腐蝕嚴(yán)重，處理效果不好;原油儲(chǔ)罐呼吸損耗大;污水管線穿孔頻繁、水質(zhì)難以保證等問題。通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查分析，采取完善工藝，采用強(qiáng)磁阻垢器以及復(fù)合材料管線，改進(jìn)污水處理技術(shù)，優(yōu)化裝置操作等技術(shù)措施，確保了原油脫水合格;處理后的污水水質(zhì)達(dá)到A3標(biāo)準(zhǔn)，油氣損耗大幅降低，解決了污水管線穿孔頻繁問題，同時(shí)確保了生產(chǎn)系統(tǒng)安全平穩(wěn)運(yùn)行。

1 原油處理工藝

1.1原油處理工藝存在問題與分析

（1）來油閥組經(jīng)多年運(yùn)行，穿孔頻繁，但由于設(shè)計(jì)時(shí)沒有超越流程，無(wú)法更換管線進(jìn)行根治。生產(chǎn)中通過打卡子進(jìn)行暫時(shí)處理;高、低壓除油器同樣沒有超越流程，出現(xiàn)問題時(shí)，只能將天然氣通過放空管線點(diǎn)燃燒掉，這樣不僅浪費(fèi)資源，同時(shí)也給集輸系統(tǒng)的生產(chǎn)埋下了安全隱患。

（2）三相分離器加熱盤管結(jié)垢嚴(yán)重，加熱效果差，造成破乳劑脫水效果不理想，使得脫出的水含油700mg/L，油含水率為1.5%。為此，三相分離器盤管清垢維修頻繁，且工作量大、成本高。加熱盤管結(jié)垢嚴(yán)重是因?yàn)橛吞锊沙鏊V化度高，其主要成分為鈣、鎂等金屬離子。通過化學(xué)分析，盤管結(jié)垢屬碳酸鹽類，且溫度越高結(jié)垢越嚴(yán)重，所以加熱盤管是三相分離器結(jié)垢最嚴(yán)重的位置。這影響了加熱效果，溫度達(dá)不到破乳劑的要求，造成三相分離器脫水效果不理想。

（3）原油穩(wěn)定裝置空冷器時(shí)常發(fā)生管束凍裂現(xiàn)象。其原因主要是脫水后的原油含水高，經(jīng)過浮頭換熱器加熱到125℃后，其所含水份以水蒸汽的形態(tài)隨穩(wěn)定塔氣相進(jìn)入空冷器，經(jīng)與大氣換熱溫度降到30.℃左右時(shí)，水蒸氣會(huì)慢慢冷凝成液態(tài)水，聚集到管束底部。而空氣是自下而上通過空冷器的，所以空冷器底部管束溫度最低，當(dāng)冬季溫度降到零下10℃以下時(shí)，管束中的液態(tài)水就會(huì)慢慢結(jié)冰，造成管束凍堵直至破裂。

1.2原油處理工藝改進(jìn)與完善

（1）在來油閥組以及高、低壓除油器上增加超越流程。

（2）采用強(qiáng)磁除垢器解決三相分離器盤管結(jié)垢問題。其工作原理為：常態(tài)下的水由數(shù)十個(gè)水分子締結(jié)在一起，彼此之間靠氫鍵鏈接，形成分子團(tuán)。當(dāng)以一定的流速垂直通過非均勻磁場(chǎng)后，在洛倫磁力作用下，大分子的水被強(qiáng)磁場(chǎng)切割成小分子水，且水分子發(fā)生形變并獲得一定的能量，從而發(fā)生一系列物理和化學(xué)變化。小分子水團(tuán)強(qiáng)烈吸引并包圍易在水中與酸根離子結(jié)成針狀結(jié)晶硬垢的Ca2+、Mg2+，使他們無(wú)法靠近受熱的管壁或容器壁。同時(shí)經(jīng)過磁化的鈣、鎂等離子結(jié)晶體也有改變，磁場(chǎng)促使水中帶電粒子運(yùn)動(dòng)并發(fā)生變化，粘附力被破壞，呈松散晶體狀流體沉淀物，并通過排污管排出系統(tǒng)，從而達(dá)到除垢的效果。

（3）從降低原油含水率及操作兩方面解決空冷器凍堵問題。首先，通過增加強(qiáng)磁阻垢器以及破乳劑加量的調(diào)整，提高三相分離器脫水效果，使原油含水率達(dá)到0.2%;其次，在底部增加一個(gè)分離包，增強(qiáng)原油緩沖罐沉降分離作用，并人工定時(shí)放水。這樣進(jìn)入原油穩(wěn)定裝置的原油含水率就會(huì)降低到0.14%，從而從源頭上解決空冷器凍堵問題。

2 污水處理工藝

油田采用壓力密閉除油和二級(jí)過濾的污水處理工藝技術(shù)。含油污水經(jīng)1000m³和500m³沉降罐沉降后，進(jìn)入壓力除油器，經(jīng)除油后進(jìn)入一級(jí)核桃殼過濾罐過濾，再經(jīng)過二級(jí)纖維球過濾罐過濾后，進(jìn)入具有隔氧裝置的凈化水罐，經(jīng)過注水泵注入地層。該套處理裝置日處理污水100m³，實(shí)際日均處理污水850.m³，處理水質(zhì)的要求是：懸浮固體含量小于3mg/L，粒徑中值小于2μm，含油量小于8.0mg/L。隨著開采年限的增加和油井各種措施的作業(yè)逐漸增多，采出液的一些特性也發(fā)生變化，尤其是采出液的pH值變化較大。

2.1污水處理工藝存在問題及分析

（1）工藝管線穿孔頻繁，關(guān)鍵容器腐蝕嚴(yán)重。污水管線幾乎天天穿孔，過濾罐檢修發(fā)現(xiàn)罐壁腐蝕嚴(yán)重，最深達(dá)5mm，為罐壁厚度的50.%。經(jīng)檢測(cè)分析，站外來液的pH值為6.5，由此判斷管線腐蝕穿孔的主要原因是酸腐蝕。

（2）過濾罐堵塞嚴(yán)重。通過現(xiàn)場(chǎng)分析，過濾罐堵塞主要是系統(tǒng)中固體懸浮物超標(biāo)以及濾罐運(yùn)行壓力不當(dāng)。當(dāng)污水中大量固體懸浮物被濾料過濾后，滯留在濾罐內(nèi)，當(dāng)濾罐反洗不及時(shí)或不徹底就會(huì)造成濾罐過濾不暢、堵塞。濾罐設(shè)計(jì)運(yùn)行壓差為0.20MPa，而實(shí)際運(yùn)行壓差達(dá)到0.35MPa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出設(shè)計(jì)運(yùn)行壓差，濾罐長(zhǎng)時(shí)間超壓差運(yùn)行，將濾料擠壓得非常結(jié)實(shí)，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成篩管破裂。引起濾罐超壓運(yùn)行的原因除了濾料板結(jié)外，壓力除油器液位控制不當(dāng)也是另一重要因素。該液位采用PID變頻控制技術(shù)，當(dāng)壓力除油器液位超過設(shè)定值時(shí)，PID控制回路就會(huì)逐漸增大泵轉(zhuǎn)速，泵最大排量為150m³/h，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于濾罐80m³/h的處理能力。

（3）經(jīng)過處理后的污水進(jìn)入凈化水罐后，水質(zhì)會(huì)慢慢變差，主要是懸浮物固體含量大于10mg/L。經(jīng)分析認(rèn)為主要是污水在凈化罐內(nèi)曝氧以及高壓注水回流將罐底沉降物攪起造成的。

2.2污水外理工藝改進(jìn)與完善

（1）為減小酸腐蝕對(duì)系統(tǒng)管線設(shè)備的危害，在脫水系統(tǒng)三相分離器污水出口管線上增加pH檢測(cè)儀，時(shí)刻監(jiān)測(cè)污水pH值，并將檢測(cè)數(shù)據(jù)傳到主控室，當(dāng)污水pH值發(fā)生變化時(shí)（差值超過0.2），系統(tǒng)會(huì)及時(shí)報(bào)警并提示操作人員調(diào)整燒堿的加藥量，從而保證污水pH值處于合理的范圍。（2）為解決濾罐堵塞問題，一是增加了1000m³的沉降罐并與原有的500m³沉降罐組成兩級(jí)沉降流程，使得大量固體懸浮物得到很好的沉降分離，從而大大減少濾罐入口的固體懸浮物含量，降低了濾罐堵塞程度，延長(zhǎng)了使用時(shí)間。二是根據(jù)壓力除油器液位控制要求以及濾罐運(yùn)行壓力要求，采取限幅串級(jí)控制回路以及差壓報(bào)警技術(shù)。即以壓力除油器液位為主控制參數(shù)構(gòu)成主PID控制回路，以濾罐流量為副控制參數(shù)構(gòu)成副PID控制回路，將主控制回路的輸出作為副控制回路的設(shè)定值，從而構(gòu)成串級(jí)PID控制回路。

3 應(yīng)用效果

經(jīng)過不斷改進(jìn)和完善，某油田集輸系統(tǒng)工藝水平有了很大提高，解決了油田的開采過程中出現(xiàn)的多種問題，取得了很好實(shí)際效果，為油田的下一步開發(fā)打下了良好基礎(chǔ)。

（1）三相分離器盤管維修周期由2個(gè)月延長(zhǎng)至10個(gè)月，脫水效果明顯改善，處理后的原油含水率降為0.2%，水中含油降到80mg/L。

（2）污水管線穿孔問題得到徹底解決，維修成本大幅下降。

（3）污水水質(zhì)達(dá)到A3級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，其中懸浮固體含量小于3mg/L，粒徑中值小于1μm，含油量小于50mg/L。