污油回收站工藝改進(jìn)適應(yīng)性分析

大慶油田國際勘探開發(fā)公司

隨著油田開發(fā)的不斷深入，生產(chǎn)規(guī)模逐漸擴(kuò)大，在開發(fā)生產(chǎn)過程中，作業(yè)、壓裂、洗井、管道穿孔以及各類容器清淤等環(huán)節(jié)不斷產(chǎn)生的各類含油污泥、廢水、廢液以及污油等需要再次進(jìn)行處理。污油回收站是油田生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在現(xiàn)生產(chǎn)管理模式下，含油污泥處理站外輸污油、提撈油、大罐收油、水井作業(yè)含油污水、管道穿孔上層清液均由罐車?yán)\(yùn)至污油回收站進(jìn)行處理，處理后的污油重新進(jìn)入系統(tǒng)進(jìn)行脫水處理，合格后予以外輸。

1 地面建設(shè)概況

截至2019 年底，大慶油田某采油廠建有油井5 195 口，注（水）入井4 520 口，建成各類站所188 座，各類容器522 臺，加熱爐330 臺，油、水系統(tǒng)立式儲罐290座。根據(jù)生產(chǎn)運(yùn)行現(xiàn)狀，污油產(chǎn)生來源共計(jì)5 種，分別為含油污泥處理站外輸污油、提撈井含水油、大罐收油、水井作業(yè)含油污水、管道穿孔上層清液，全年累計(jì)產(chǎn)生污油量約4×104m3左右。針對落地油污染嚴(yán)重的問題，該廠2001 年建設(shè)了1 號污油回收站和2 號污油回收站，最大外輸能力均為276 m3/d；2009 年建成2 座老化油處理系統(tǒng)，采用熱化學(xué)單獨(dú)脫水工藝處理2座污油回收站來油。

1.1 污油回收站運(yùn)行方式

2座已建污油回收站主要接收油水井作業(yè)、容器清淤、管道穿孔、提撈油等污油，油水井作業(yè)、容器清淤等落地污油通過人工裝袋車運(yùn)至污油回收站，提撈油通過罐車接收的方式運(yùn)送至污油回收站卸油[1]。目前，由于污油池內(nèi)伴熱管道頻繁穿孔、過濾網(wǎng)堵塞等原因?qū)е挛塾突厥照井?dāng)年10 月到次年4月不能正常運(yùn)行。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，在污油回收高峰期，外輸泵日均運(yùn)行4～6 h；污油回收低值期時(shí)，外輸泵日均運(yùn)行1～2 h，外輸液量均進(jìn)入聯(lián)合站老化油處理系統(tǒng)。為保證污油回收站正常生產(chǎn)運(yùn)行，污油池每3個(gè)月至少要人工清淤一次，并對污油池及儲油池的過濾設(shè)施、加熱設(shè)施及出液口等重點(diǎn)部位加強(qiáng)清淤，以延續(xù)污油池的使用時(shí)間。

1.2 污油回收站工藝流程

污油回收站工藝流程見圖1。

圖1 原污油回收站工藝流程Fig.1 Process flow of original sump oil recovery station

污油回收站運(yùn)行參數(shù)為：①真空爐供熱溫度75 ℃；②外輸油溫度33～35 ℃；③日均外輸量高峰期為35～40 m3/h，低值期為10～15 m3/h。

2 存在的問題及原因分析

1 號、2 號污油回收站自運(yùn)行以來，有效解決了采油廠落地油回收處理難題，但也暴露出一些問題。

（1）落地污油量增加，污油池設(shè)計(jì)能力不能滿足生產(chǎn)需求。2座污油回收站均為2001年建設(shè)，當(dāng)時(shí)采油井2 422 口，截至2015 年底采油井達(dá)4 938口，其中提撈井20 口，較2001 年采油井增加了2 516 口。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2001 年采油井共穿孔5 491 次，而2015年采油井穿孔次數(shù)增加到8 873次，落地油量大幅增加。目前落地污油、提撈油等最大處理量需達(dá)到600 m3/d，已建污油回收站設(shè)計(jì)處理量為276 m3/d，實(shí)際處理能力只有200 m3/d 左右，污油緩沖時(shí)間較短，污油回收站處理能力已遠(yuǎn)不能滿足生產(chǎn)需求。

（2）半地下式泵房存在安全隱患，急需改造。2座污油回收站外輸泵房于2001年投產(chǎn)使用，為方便機(jī)泵上液采用了半地下式建設(shè)模式。半地下式泵房設(shè)計(jì)不符合油氣集輸設(shè)計(jì)規(guī)范（GB5 0350—2005）中第11.11.4 條的規(guī)定，即有爆炸危險(xiǎn)的甲、乙類廠房不應(yīng)采用地下或半地下式廠房，宜采用敞開式或半敞開式廠房。

（3）污油回收站處理工藝落后，無法滿足目前生產(chǎn)需求，亟待改進(jìn)。2座污油回收站處理工藝存在以下四方面問題，致使污油回收站落地污油回收處理達(dá)不到預(yù)期效果。一是污油回收池過濾工藝簡單，僅采用鋼網(wǎng)式一級過濾，草、木棍、泥沙等雜質(zhì)常隨著污油進(jìn)入儲油池，堵塞儲油池出液口。二是建設(shè)結(jié)構(gòu)落后，卸油池后無沉降池進(jìn)行沉降，造成污油換熱、過濾效果不佳。三是無熱水沖洗流程，送油罐車常有存油留在罐內(nèi)，無法外排。四是缺乏外輸維持系統(tǒng)，回收的落地污油含蠟量及凝固點(diǎn)較高，外輸泵停運(yùn)時(shí)常造成外輸管道積液凝堵，原油外輸困難，致污油回收站不能實(shí)現(xiàn)一年四季連續(xù)運(yùn)行。

綜上，分析原有污油回收站不能正常運(yùn)行的主要原因如下：已建污油回收池規(guī)模不能滿足采油廠落地污油量逐年遞增的需求；站所建設(shè)年限較早，現(xiàn)部分已建工藝設(shè)計(jì)不能滿足新規(guī)范的要求；大部分設(shè)備老化嚴(yán)重，工藝相對落后，亟待改進(jìn)[2]。

3 改進(jìn)措施

3.1 污油回收池?cái)U(kuò)容

根據(jù)目前落地污油量以及后續(xù)的產(chǎn)能建設(shè)，對2座污油回收站污油池規(guī)模進(jìn)行能力確定。按目前生產(chǎn)運(yùn)行現(xiàn)狀，污油回收站卸油池接收污油主要來源包括含油污泥處理站外輸污油、提撈井含水油、大罐收油、水井作業(yè)含油污水和管道穿孔上層清液。

（1）含油污泥處理站外輸污油產(chǎn)生情況。結(jié)合目前生產(chǎn)實(shí)際情況，含油污泥處理站處理的污泥產(chǎn)生來源有落地含油污泥、井下作業(yè)污泥、清淤含油污泥和鉆井泥漿。落地含油污泥主要是集輸油管道穿孔和作業(yè)施工過程中產(chǎn)生的落地油泥，經(jīng)預(yù)估，2019年共計(jì)產(chǎn)生落地污泥約1.3×104m3；井下作業(yè)污泥主要是抬井口坐防噴器、起桿管、掛蠟起井產(chǎn)生的作業(yè)污泥，按每口井產(chǎn)生1 m3計(jì)算，每年5 500口井作業(yè)，預(yù)計(jì)產(chǎn)生污泥0.55×104m3；清淤污泥主要是各類容器、大罐、回收水池、儲泥池等場所清淤產(chǎn)生的污泥[3]，其中臥式容器清淤量約為0.5×104m3，立式容器清淤量約為1.5×104m3，回收水池及廢液暫存池清淤量為2.4×104m3，年產(chǎn)生清淤污泥總計(jì)4.4×104m3；鉆井及作業(yè)泥漿主要由泥漿壓井產(chǎn)生，按年均鉆井?dāng)?shù)200口左右、單井產(chǎn)生的泥漿量約280 m3計(jì)算，預(yù)估年產(chǎn)生廢棄鉆井液約5.6×104m3。以上落地污泥、清淤污泥等含油污泥經(jīng)過含油污泥處理站分離后的含水油，預(yù)計(jì)年外輸量1.44×104m3。

（2）提撈井含水油產(chǎn)生情況。結(jié)合現(xiàn)生產(chǎn)運(yùn)行狀況，提撈隊(duì)伍自早6 點(diǎn)至晚8 點(diǎn)期間實(shí)施提撈采油，單次提撈時(shí)長為30～60 min，日最高提撈20次。根據(jù)采油工程預(yù)測，2020 年提撈井總井?dāng)?shù)將達(dá)到44口，平均含水率60%～65%，預(yù)計(jì)年最高提撈液量將達(dá)到2.1×104m3。

（3）大罐收油產(chǎn)生情況。注水站儲水罐經(jīng)長時(shí)間運(yùn)行，罐內(nèi)上層會存留污油。結(jié)合目前生產(chǎn)實(shí)際情況預(yù)估，21 座注水站儲水罐年回收油量約0.4×104m3。

（4）水井作業(yè)含油污水產(chǎn)生情況。水井作業(yè)施工過程中產(chǎn)生的井底返排液及洗井液（周圍50 m無油井），每口井最多產(chǎn)生7～8 m3含油污水，預(yù)估年產(chǎn)生量約為700～800 m3。

（5）管道穿孔上層清液產(chǎn)生情況。管道穿孔上層清液主要是日常生產(chǎn)過程中由于管道穿孔產(chǎn)生的污水污油，該部分污油存在非確定因素，預(yù)計(jì)年產(chǎn)生量約100 m3。

根據(jù)以上污油總量，預(yù)估全年累計(jì)產(chǎn)生污油量4.03×104m3，從而確定污油池建設(shè)規(guī)模。結(jié)合已建污油回收站現(xiàn)有場地平面布局，為滿足污油回收處理要求，1 號污油回收站需擴(kuò)建960 m3（20 m×16 m×3 m）污油池1 座，2 號污油回收站需擴(kuò)建1 200 m3（20 m×20 m×3 m）污油池1座。

3.2 污油回收站工藝流程改進(jìn)

結(jié)合現(xiàn)污油回收站工藝方面存在的問題，污油回收站工藝流程需進(jìn)行優(yōu)化。規(guī)劃從污油回收站就近引入污水管道進(jìn)入新建緩沖罐，冬季可沖洗外輸油管道，防止外輸管道凝堵，保證污油回收站連續(xù)運(yùn)行[4]。改進(jìn)后工藝流程見圖2。

圖2 污油回收站工藝改進(jìn)流程Fig.2 Process improvement flow of sump oil recovery station

3.3 污油池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改進(jìn)

由于污油池為常年運(yùn)行，為方便清淤及卸車需要，回收池為半敞口設(shè)計(jì)，接收污油設(shè)備選擇半地下混凝土池形式，考慮落地污油回收池含泥沙量大，清淤頻率高，故設(shè)2 座卸油池及沉降池，1 座緩沖池。池頂部設(shè)活動蓋板，蓋板可以吊裝，方便以后維修、清淤工作，實(shí)現(xiàn)分池清淤，保證連續(xù)生產(chǎn)。卸油池池底采用坡度設(shè)計(jì)，方便淤泥沉積及后續(xù)清淤。為保證冬季正常運(yùn)行及污油池的整體伴熱效果，并防止老化油的產(chǎn)生，將伴熱盤管設(shè)計(jì)為多組、立體走向，每組伴熱管道間留有人工作業(yè)空間，使池底到污油頂層均滿足伴熱需求。卸油段與沉降段中間設(shè)置過濾板，過濾板為鋼制結(jié)構(gòu)，在鋼板上均勻地開50 mm 直徑的圓孔，過濾板底部設(shè)0.5 m 高的混凝土隔斷，以阻擋沉降后的泥沙流入緩沖段[5]。

以1 號污油回收站為例，該站自2017 年6 月起，對污油池結(jié)構(gòu)、工藝流程以及相關(guān)輔助設(shè)施進(jìn)行改造，于2018年7月投產(chǎn)運(yùn)行至今。自改造投產(chǎn)運(yùn)行以來，在保證污油沉降時(shí)間和下游老化油處理系統(tǒng)正常運(yùn)行的前提下，處理量由原來的276 m3/d提升至426 m3/d，同時(shí)實(shí)現(xiàn)一年四季連續(xù)運(yùn)行，運(yùn)行效率大幅提升，解決了以往因地區(qū)天氣寒冷污油回收站在11 月至4 月無法正常運(yùn)行的問題。此外，由于污油回收站工藝流程的優(yōu)化改進(jìn)，外輸油品質(zhì)量有了較大提升，有效降低了安全環(huán)保壓力，實(shí)現(xiàn)污油合理回收。

4 結(jié)論

（1）污油回收站是在油田開發(fā)不斷深入的基礎(chǔ)上建設(shè)的，隨著污油量的不斷加大，污油回收站建設(shè)的必要性日益凸顯。建設(shè)前，需結(jié)合開發(fā)預(yù)測對油田產(chǎn)生的污油量進(jìn)行預(yù)估，精準(zhǔn)確定建設(shè)規(guī)模，避免投資浪費(fèi)。

（2）污油回收站建設(shè)需充分考慮池內(nèi)結(jié)構(gòu)和過濾工藝，根據(jù)池體結(jié)構(gòu)確定伴熱系統(tǒng)敷設(shè)方式，確保污油經(jīng)充分沉降后進(jìn)入老化油系統(tǒng)，降低老化油處理難度。

（3）污油回收站大部分來液屬于相對易處理污油（提撈油），白天接收的污油經(jīng)過夜晚沉降后直接進(jìn)行外輸，隨著各單位提撈井的不斷增加，污油回收站基本每天接收新液處理并外輸至老化油系統(tǒng)。但結(jié)合現(xiàn)運(yùn)行情況，老化油處理系統(tǒng)工藝流程需要進(jìn)一步摸索調(diào)整，老化油系統(tǒng)在接收難處理的沉降罐收油后可能存在不達(dá)標(biāo)循環(huán)運(yùn)行問題，屆時(shí)需要停止上游污油回收站的收液，確保污油處理達(dá)標(biāo)。

（4）通過對污油回收站工藝進(jìn)行改進(jìn)，污油回收站實(shí)現(xiàn)一年四季連續(xù)運(yùn)行，運(yùn)行效率大幅提升，工藝適應(yīng)性較好，有效減輕了環(huán)保形勢壓力，為礦區(qū)原油產(chǎn)量的提升提供了堅(jiān)強(qiáng)后盾。