油田生產(chǎn)水處理系統(tǒng)氣浮選器的優(yōu)化改造

程?hào)|旭，代齊加

(中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司 天津300459)

1 生產(chǎn)水處理系統(tǒng)流程及存在問(wèn)題

某油田設(shè)置有一套生產(chǎn)水處理系統(tǒng)，主要設(shè)備包括斜板除油器、氣浮選器、生產(chǎn)水冷卻器、核桃殼過(guò)濾器、雙介質(zhì)過(guò)濾器、注水緩沖罐等，用于接收上游油田的生產(chǎn)水進(jìn)行處理，處理合格后全部回注地層，如圖1 所示。

圖1 某油田生產(chǎn)水處理系統(tǒng)示意圖Fig.1 Schematic diagram of production water treatment system in an oilfield

氣浮選器采用回流加壓式溶氣氣浮工藝，是實(shí)現(xiàn)去除生產(chǎn)水中懸浮物的關(guān)鍵設(shè)備[1]。其基本原理是利用微氣泡與懸浮物結(jié)合，形成表觀密度小于水的氣載絮體，使其在浮力作用下上浮到液相表面進(jìn)行聚集后，通過(guò)頂部收油將其排至污油罐，從而實(shí)現(xiàn)水體凈化[2]。該設(shè)備具有處理效率高、出水效果好、對(duì)水質(zhì)適應(yīng)性廣等優(yōu)點(diǎn)[3]。

在生產(chǎn)水來(lái)液穩(wěn)定、浮選劑加注濃度及性能符合要求、氣浮選器實(shí)際處理水量低于設(shè)計(jì)處理量的情況下，氣浮選器水相出口懸浮物含量存在超標(biāo)現(xiàn)象，導(dǎo)致生產(chǎn)水處理不合格污染地層，注水井欠注，地層壓力下降，油井采收率降低。

通過(guò)對(duì)氣浮選器進(jìn)行深入的排查和研究，分析其懸浮物含量超標(biāo)的原因如下：

①由于氣浮選器的微氣泡發(fā)生器效果不佳，產(chǎn)生的微氣泡數(shù)量少且直徑大，導(dǎo)致微氣泡攜帶懸浮物的上浮能力較差；②氣浮選器下游的核桃殼供給泵出口未設(shè)置自動(dòng)流量調(diào)節(jié)閥，導(dǎo)致氣浮選器液位波動(dòng)較大，頂部收油效果不理想。具體見表1。

表1 氣浮選器進(jìn)出口懸浮物含量數(shù)據(jù)對(duì)比Tab.1 Comparison of suspended solids content at inlet and outlet of air flotation separator

2 技術(shù)改造措施

2.1 微氣泡發(fā)生器注氣流程優(yōu)化改造

微氣泡發(fā)生器是氣浮選器的核心處理部件，將來(lái)自燃?xì)庀礈炱?操作壓力510 kPa)的氣源經(jīng)氣體濾清器過(guò)濾，在氣體注入器中與經(jīng)氣浮循環(huán)泵增壓的生產(chǎn)水(操作壓力650 kPa)混合進(jìn)入微氣泡發(fā)生器，由于微氣泡發(fā)生器的氣源壓力低于氣浮循環(huán)泵壓力，導(dǎo)致氣體無(wú)法注入，微氣泡發(fā)生器產(chǎn)生的氣泡大小不均勻且數(shù)量較少，導(dǎo)致氣浮選器的浮選功能弱化。

改造措施：從燃?xì)饩彌_罐(操作壓力3 300 kPa)增加一路至氣體濾清器，通過(guò)增加節(jié)流孔板、調(diào)節(jié)閥組將壓力降至800 kPa 作為微氣泡氣源，為微氣泡發(fā)生器提供注入氣，增強(qiáng)注氣效果，提高處理能力。

改造后的氣浮選器提高了懸浮物的去除效率，其水相出口懸浮物含量低于設(shè)計(jì)值，滿足了處理要求。流程優(yōu)化如圖2 所示，改造效果對(duì)比見圖3，數(shù)據(jù)對(duì)比見表2。

2.2 核桃殼供給泵出口增加自動(dòng)流量調(diào)節(jié)閥

氣浮選器處理后的生產(chǎn)水通過(guò)核桃殼供給泵增壓后分為兩路：一路通過(guò)手動(dòng)截止閥調(diào)節(jié)流量進(jìn)入核桃殼過(guò)濾器進(jìn)一步過(guò)濾處理，另一路通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)流量回流至氣浮選器，以保證氣浮選器液位穩(wěn)定。

圖2 微氣泡發(fā)生器注氣流程優(yōu)化改造示意圖Fig.2 Optimization of gas injection process of microbubble generator

圖3 微氣泡發(fā)生器注氣流程改造前后效果對(duì)比Fig.3 Comparison of microbubble effect before and after modification of microbubble generator gas injection process

表2 微氣泡發(fā)生器注氣流程改造前后懸浮物含量對(duì)比Tab.2 Comparison of suspended solids content before and after modification of microbubble generator gas injection process

核桃殼過(guò)濾器操作壓力為35 kPa，氣浮選器操作壓力為110 kPa，由于兩者壓差較大，導(dǎo)致核桃殼供給泵出口大多數(shù)生產(chǎn)水進(jìn)入核桃殼過(guò)濾器，回流量較小，手動(dòng)截止閥的開度不僅需要頻繁調(diào)整且調(diào)節(jié)效果差，而且還導(dǎo)致氣浮選器液位波動(dòng)較大，無(wú)法在頂部正常收油，處理效果欠佳。

圖4 核桃殼供給泵出口增加自動(dòng)流量調(diào)節(jié)閥示意圖Fig.4 Schematic diagram of adding automatic flow control valve at outlet of walnut shell supply pump

改造措施：在核桃殼供給泵與核桃殼過(guò)濾器之間的主流程上增加流量調(diào)節(jié)閥，實(shí)現(xiàn)流量的自動(dòng)調(diào)節(jié)，提高了氣浮選器的自動(dòng)化和精細(xì)化水平，實(shí)現(xiàn)氣浮選器參數(shù)自動(dòng)調(diào)控，避免來(lái)水波動(dòng)影響，提升了氣浮選器的處理效果。具體見圖4、5。

圖5 核桃殼供給泵出口增加自動(dòng)流量調(diào)節(jié)閥前后氣浮選器液位歷史曲線圖Fig.5 Liquid level history curve of air flotation separator before and after adding automatic flow control valve at outlet of walnut shell supply pump

3 結(jié) 論

氣浮選器的高效運(yùn)行是實(shí)現(xiàn)“注夠水，注好水，精細(xì)注水，有效注水”目標(biāo)的關(guān)鍵因素。通過(guò)深入全面的分析與研究，微氣泡發(fā)生器注氣流程優(yōu)化改造、核桃殼供給泵出口增加自動(dòng)流量調(diào)節(jié)閥兩項(xiàng)優(yōu)化措施的實(shí)施從根本上解決了氣浮選器處理效果欠佳的問(wèn)題。該做法對(duì)于提升氣浮選器的處理能力具有很好的指導(dǎo)意義，值得借鑒。