污油回收處理技術(shù)在某油田的應(yīng)用

夏福軍 何偉民 孟祥春

(中國(guó)石油大慶油田工程有限公司)

0 引 言

油田開發(fā)過程中油井產(chǎn)出的采出液，需經(jīng)油田聯(lián)合站油水分離脫除器和電脫水器處理得到含水率0.5%的原油。而在采出液油水分離過程中分離出的污水進(jìn)入采出液處理工藝中的污水沉降罐，并作為后續(xù)污水處理站處理的污水水源進(jìn)一步處理。由于油水分離之后的污水中還剩余一定量的污油，并在污水沉降罐中進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間沉降，形成浮油不斷積累在沉降罐上部變成污油。目前這部分污油回收處理的方式，一是定期或者定時(shí)回收進(jìn)入采出液處理工藝中的事故罐，進(jìn)行靜置沉降做進(jìn)一步的油水分離處理，分離出污油外運(yùn)；二是直接提升回收進(jìn)入采出液處理工藝中的電脫水器進(jìn)行再處理。由于回收的污油中含有固體顆粒的硫化物，進(jìn)入電脫水器中進(jìn)行處理時(shí)易形成穩(wěn)定的高導(dǎo)電性的油水黑色過渡層，從而導(dǎo)致電脫水器垮電場(chǎng)后長(zhǎng)時(shí)間不能恢復(fù)甚至損壞，給采出液和采出水處理造成了很大危害，嚴(yán)重影響原油脫水系統(tǒng)的正常生產(chǎn)運(yùn)行；另外，在處理油田施工作業(yè)產(chǎn)生的落地含油污泥，以及油田生產(chǎn)設(shè)備清淤油泥處理過程中分離產(chǎn)生的污油，也因其中含有雜質(zhì)顆粒及硫化物等，在進(jìn)行回收再處理時(shí)也容易導(dǎo)致電脫水器垮電場(chǎng)。而油田部分采油廠采用的熱化學(xué)脫水污油回收處理技術(shù)，雖然能夠處理污油，但依靠升溫和重力沉降，不能使硫化物顆粒徹底從污油中分離，因此，污油回收處理已成為油田生產(chǎn)中亟待解決的難題。

1 污油處理技術(shù)

1.1 熱化學(xué)脫水法

目前部分采油廠仍采用熱化學(xué)脫水處理技術(shù)[1-4]處理生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污油(或老化油)，而在熱化學(xué)脫水器中形成一種污油過渡層，最終在進(jìn)入聯(lián)合站電脫水器作進(jìn)一步的油水分離時(shí)，仍然造成電脫水器垮電場(chǎng)。說明這種含硫化物固體顆粒的污油，依靠化學(xué)藥劑和重力沉降的熱化學(xué)脫水處理很難有效沉降分離，需要采用新的處理方法來解決。

1.2 物理機(jī)械法

為了保證油田開發(fā)生產(chǎn)過程中的污油得到有效的回收處理，確保采出液電脫水器油水分離的正常生產(chǎn)運(yùn)行，消除含硫化物污油對(duì)采出液和含油污水處理設(shè)施造成的危害，前期開展了“含硫化物污油回收處理技術(shù)”的大量研究工作[5-7]，并根據(jù)不同的污油來源及產(chǎn)生污油的性質(zhì)和成因[8-11]，開發(fā)研制出撬裝式污油機(jī)械處理成套裝置，以及3個(gè)可破壞硫化亞鐵顆粒形成鋼性界面膜的污油破乳劑配方、1個(gè)可有效去除硫化氫和硫化亞鐵顆粒并兼有殺菌功能的硫化物去除劑配方，同時(shí)還開發(fā)了污油破乳劑法、污油破乳劑—硫化物去除劑法、硫化物去除劑法、機(jī)械處理裝置—化學(xué)藥劑法適合不同情況下應(yīng)用的含硫化物污油回收處理方法，可解決回收大量含硫化物污油對(duì)生產(chǎn)造成的危害，改善回注水水質(zhì)和減少污油排放。

其中撬裝式污油機(jī)械處理裝置對(duì)污油中高硫化亞鐵顆粒和其它機(jī)械雜質(zhì)有很高的去除效率，能夠徹底的將污油中的雜質(zhì)顆粒有效的分離出去，實(shí)現(xiàn)污油的凈化處理[5-6，12]。

1.2.1 物理機(jī)械法處理污油單體設(shè)備的改進(jìn)

開發(fā)研制的物理機(jī)械法處理污油裝置在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用的過程中，雖然實(shí)現(xiàn)了污油的有效處理，但部分單體設(shè)備仍然需要進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)和完善。

1)燃?xì)庹婵占訜釥t改為流體動(dòng)態(tài)防爆電加熱裝置

物理機(jī)械法處理污油裝置原研發(fā)工藝中使用的是燃?xì)庹婵占訜釥t，考慮設(shè)備體積龐大所造成的運(yùn)輸不便和占地面積大、污油升溫慢，以及需要天然氣氣源等系列問題，通過對(duì)油田在用加熱裝置的調(diào)查了解，認(rèn)為可以將其改為流體動(dòng)態(tài)防爆電加熱器，利用其可以達(dá)到既快速升溫，又具有體積小和便于運(yùn)輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)，完成含硫化物污油處理液的加熱升溫。

2)三相分離離心機(jī)的技術(shù)改進(jìn)

①改進(jìn)離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓的結(jié)構(gòu)

考慮到被處理的污油含水量不斷在變化，為了保證處理效果及分離出凈化污油的含水率低于0.5%，對(duì)三相分離離心機(jī)[10-11]做了如下設(shè)計(jì)調(diào)整，為實(shí)現(xiàn)三相分離離心機(jī)的高效分離提供了保障：

優(yōu)化離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓的結(jié)構(gòu)，使之有特別深的沉降池，相比整個(gè)轉(zhuǎn)鼓工作區(qū)設(shè)計(jì)加長(zhǎng)；

排油口及排水口均特別設(shè)計(jì)了能動(dòng)態(tài)調(diào)整其排量的專用裝置；

根據(jù)出渣端濾渣的干濕程度是否滿足需要，選取合適的螺旋輸料器的排料速度，降低濾渣的含水率，從而可提高回收處理污油的含水率。

②改進(jìn)離心機(jī)出渣端排渣不通暢

解決分離出渣相排渣不通暢及堵塞出液通道，影響分離機(jī)分離效果的問題，主要改進(jìn)：一是在螺旋大端對(duì)螺旋葉片進(jìn)行加長(zhǎng)、縮小葉片和排油管之間的間距，使易積料的區(qū)域變??；二是在螺旋大端對(duì)筒身增加一只圓盤，并在圓盤上焊上輔助葉片，輔助推動(dòng)分離出沉積渣流向螺旋輸送器被正常排出；三是在轉(zhuǎn)鼓大端的端蓋上，加大液相通道，解決少量沉積渣堵塞通道影響分離效果；四是將原來圓柱狀的撇液腔改制成全錐狀，形成離心加速錐，避免固體顆粒的堆積。

3)加熱分離器(臥式罐)的技術(shù)改進(jìn)

將原有污油回收處理裝置中的污油回收箱改為加熱分離器(臥式罐)完成沉降分離，一是延長(zhǎng)沉降分離時(shí)間；二是在特定的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)分離器中完成油、水、渣的再次分離，進(jìn)一步將三相分離離心機(jī)分離出的油相中仍然含有少量的細(xì)小顆粒渣沉降分離出去，同時(shí)降低含水率，為確保進(jìn)入聯(lián)合站系統(tǒng)中電脫水器進(jìn)行再處理的污油質(zhì)量，創(chuàng)造一個(gè)良好的分離條件。

基于上述的技術(shù)改進(jìn)完善，最終形成獲得國(guó)家發(fā)明專利的污油回收處理技術(shù)。

1.2.2 機(jī)械處理裝置—化學(xué)藥劑法回收處理污油的應(yīng)用

某油田聯(lián)合站的事故罐內(nèi)已經(jīng)積累厚達(dá)8 m的含硫化物污油，取不同層位(取樣部位是由罐內(nèi)上部液面開始依次向下取樣)的污油，分析檢測(cè)硫化物含量、污油含水率及總鐵含量，其分析結(jié)果見表1。被處理的污油的溫度平均為33 ℃。

表1 聯(lián)合站事故罐內(nèi)含硫化物污油的分析

從表1中可以看出：該站事故罐內(nèi)的污油硫化物含量和總鐵含量高，而且隨著取樣深度的增加硫化物含量和總鐵含量逐漸增高，底部含量比頂部高60多倍。

根據(jù)已有的研究成果，對(duì)該站底部高硫化物含量的污油應(yīng)采用機(jī)械分離方法，同時(shí)配以投加硫化物去除劑的機(jī)械處理裝置—化學(xué)藥劑法來進(jìn)行回收處理。現(xiàn)場(chǎng)采用可移動(dòng)撬裝式污油回收處理裝置與聯(lián)合站采出液油水分離工藝[12-14]。該裝置對(duì)聯(lián)合站事故罐底部高硫化物含量污油的處理效果見表2。

從表2中可以看出：經(jīng)過撬裝式污油回收處理裝置處理后，污油中的硫化物和總鐵含量分別由1 230 mg/kg和1 680 mg/kg降低到38.75 mg/kg和92.8 mg/kg；后將分離出的污油，以及分離出硫化物和總鐵含量分別為65 mg/kg和127 mg/kg的污水再投加硫化物去除劑，一并摻混到新鮮采出液中處理，沒有影響電脫水器的穩(wěn)定運(yùn)行；將從污油中分離出的硫化物泥渣經(jīng)熱水清洗和二次離心脫水處理后其含油量降低到1.37%，作為固體廢物堆放處置。本次累計(jì)從聯(lián)合站事故罐底部污油中分離出高硫化物含量泥渣約30 000 kg。

表2 撬裝式污油處理裝置回收事故罐底部含硫化物污油的處理效果

之后對(duì)該聯(lián)合站事故罐中部相對(duì)底部硫化物含量較低的污油，繼續(xù)采用該套污油回收處理裝置進(jìn)行回收處理，處理后的效果見表3。從污油中分離出的硫化物泥渣經(jīng)熱水清洗和二次離心脫水處理后其含油量可降低到1.74%，累計(jì)從污油中分離出含硫化物泥渣10 000 kg。

表3 撬裝式污油處理裝置回收事故罐中部含硫化物污油的處理效果

由表2和表3中的數(shù)據(jù)可以得出：為保證污油回收處理效果，隨后仍然采用撬裝式污油回收處理裝置和化學(xué)藥劑聯(lián)合法，對(duì)上部低硫化物含量的污油進(jìn)行回收處理，同時(shí)在電脫水器進(jìn)液口處投加30 mg/L硫化物去除劑SC1001，現(xiàn)場(chǎng)處理結(jié)果見表4和圖1。現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試了回收處理污油過程中電脫水器凈化油含水及放水含油量情況，結(jié)果見表5。

表4 機(jī)械分離—化學(xué)法回收處理聯(lián)合站事故罐上部污油結(jié)果

圖1 電脫水器進(jìn)液、放出凈化油和污水中硫化物及總鐵含量變化曲線

日期(月·日)凈化油含水率/%放水含油量/(mg·L-1)6.210.291 0237.10.298527.250.286478.150.276158.30.275749.10.265269.20.27519

由圖1和表4可以得出：在回收處理上部低硫化物含量污油的同時(shí)投加硫化物去除劑SC1001，不但降低電脫水器進(jìn)液中的硫化物和總鐵含量，而且現(xiàn)場(chǎng)觀察到電脫水器運(yùn)行平穩(wěn)，電脫水器放水也由原來的黑色變成了淡黃色，含油量也顯著降低。說明實(shí)施機(jī)械處理裝置-化學(xué)法能夠有效地將該聯(lián)合站事故罐(還有污水沉降罐)中存儲(chǔ)的污油中的硫化物分離去除，避免了回收污油在電脫水器形成致密的導(dǎo)電性比較強(qiáng)的油水過渡導(dǎo)電層，解決了造成電脫水器放水含油量高，影響正常生產(chǎn)的問題。

由表5計(jì)算出電脫水器脫后凈化油含水率平均為0.28%，低于0.5%的油田外輸?shù)囊?guī)定指標(biāo)。

2 結(jié) 論

1)對(duì)已有撬裝式含硫化物污油機(jī)械處理成套裝置中的主體設(shè)備，包括流體動(dòng)態(tài)防爆電加熱裝置、加熱分離器，以及三相分離離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓結(jié)構(gòu)和出渣端的改進(jìn)和完善，解決了污油快速加熱、三相分離離心機(jī)積渣和適用處理介質(zhì)范圍窄及分離效果差，以及采用加熱分離器提高油相再分離效果的問題，形成可在油田推廣應(yīng)用的高效撬裝式含硫化物污油機(jī)械處理成套裝置。

2)應(yīng)用機(jī)械分離—化學(xué)藥劑污油回收處理方法，相比熱化學(xué)脫水處理污油技術(shù)，有效地實(shí)現(xiàn)了某聯(lián)合站的事故罐中儲(chǔ)存污油的回收再處理，在確保原油脫水器平穩(wěn)運(yùn)行的同時(shí)改善了放水水質(zhì)，保證了外輸凈化油中含水小于0.5%的外輸指標(biāo)。