斜板除油器處理效果影響因素與改進(jìn)措施分析

裴紹輝

（中海石油（中國(guó)）有限公司秦皇島32-6/渤中作業(yè)公司，天津 300459）

在油田開采中污水回注是重要程序之一，而在回注時(shí)需要對(duì)污水進(jìn)行處理，其中“除油”是重要環(huán)節(jié)，其目的是降低污水含油量以及減少石油資源的浪費(fèi)。斜板除油器在“除油”環(huán)節(jié)發(fā)揮重要作用。這一設(shè)備主要是基于重力分離原理完成除油，即利用水與油的密度差異使油珠顆粒上浮，而該設(shè)備中的斜板主要起到隔離聚結(jié)作用，可以使直徑更小的油珠在聚結(jié)后擴(kuò)大直徑，進(jìn)而使油水相間界面張力增大，為實(shí)現(xiàn)更好的油水分離效果創(chuàng)造條件。

1 斜板除油器處理效果影響因素分析

1.1 斜板組波紋片距離與安裝角度

在斜板除油器中，斜板組通常是由玻璃鋼波紋板制成，這種材料具有良好的親油性，有利于油珠在波紋板表面形成油膜，從而使油珠粒徑進(jìn)一步增大。另外，波紋板形狀可以形成脈動(dòng)水流，由于水流擴(kuò)散、收縮狀態(tài)是交替變化的，水中油珠碰撞幾率也會(huì)增加，油珠粒徑增大速度會(huì)更快。在斜板組準(zhǔn)備完畢后，其波紋片距離與安裝角度會(huì)對(duì)除油效果產(chǎn)生較大影響，首先是波紋片距離，距離越大，水流通過時(shí)的阻力就會(huì)越小，水流速度就會(huì)越大，根據(jù)自然除油原理中“水流中的油珠上浮水平分速度等于水流速度”，油珠碰撞聚集的幾率就會(huì)降低，從而造成通過斜板組進(jìn)入油水混合室的水流更多部分需要繼續(xù)處理。其次是斜板組安裝角度。根據(jù)“淺層理論”分析，在沉淀池長(zhǎng)度與水流速度固定的情況下，斜板分離高度越小，油珠顆粒上浮速度越大，意味著油珠上浮到表面所需時(shí)間越短。斜板組安裝就角度與分離高度的關(guān)系是：安裝角度越大，分離高度越大；安裝角度越小，分離高度越小。

1.2 收油槽管口安裝位置

收油槽的作用是吸收上浮到水流表面的油珠，而后經(jīng)過后續(xù)抽水沉降處理實(shí)現(xiàn)原油回收目標(biāo)。在這一過程中，收油槽管口容易出現(xiàn)阻塞現(xiàn)象，直接原因是油珠黏度過大，再加上與其它聚合物結(jié)合后流動(dòng)性會(huì)變得更差；間接原因是收油槽管口安裝位置偏高，根據(jù)液體壓強(qiáng)原理，管口所承受的液體壓力會(huì)偏低，這就為管口阻塞創(chuàng)造了條件。管口一旦阻塞，油水混合室分離效果會(huì)受到影響，并且會(huì)造成水流表面油珠在外力沖擊下發(fā)生分散，進(jìn)而重新隨著水流進(jìn)入下一道工序。正因?yàn)槿绱?，收油槽管口位置一般?huì)安裝“監(jiān)測(cè)視窗”，目的是隨時(shí)檢測(cè)管口情況，一旦發(fā)現(xiàn)阻塞情況迅速采取措施進(jìn)行處理。但是在現(xiàn)實(shí)情況中，這樣的做法雖然可行，可阻塞現(xiàn)象的高頻率發(fā)生仍然會(huì)極大降低除油效率。想要應(yīng)對(duì)這種情況，監(jiān)測(cè)手段必不可少，但更重要的是找到降低出現(xiàn)阻塞的方式方法。

1.3 入水口水流速度

在污水除油過程中，水流速度會(huì)是影響除油效果的重要因素，根據(jù)自然除油原理，水流速度對(duì)油珠上浮的垂直速度并沒有太大影響，但速度如果超過了一定界限，油珠上浮到水流表面所用時(shí)間內(nèi)，水流已經(jīng)通過了沉淀池。在實(shí)際除油場(chǎng)景中，入水口處的水流往往處于湍流狀態(tài)，如果不加任何處理讓水流進(jìn)入除油沉淀池，不僅難以獲得良好的除油效果，還會(huì)造成除油成本的損失和浪費(fèi)。另外，水流速度過快時(shí)，由于各個(gè)槽口寬度大大小于水流橫截面，容易出現(xiàn)聚合物在槽口積聚現(xiàn)象，從而引發(fā)槽口阻塞。如何控制入水口水流速度成為斜板除油器應(yīng)用中首先要解決的問題，尤其是在海上大型石油開采中，常規(guī)的控制手段難以滿足污水除油要求，只有找到足夠穩(wěn)定且運(yùn)行效率高的方式才能使入水口水流速度控制在合理范圍內(nèi)。

1.4 油水混合室擋板高度

當(dāng)水流經(jīng)過斜板組后會(huì)進(jìn)入到油水混合室中，此時(shí)處于上部的油珠聚結(jié)體會(huì)通過油槽管口進(jìn)入油槽，下部的污水會(huì)通過排出口進(jìn)入下一道除油工序中。在這一過程中，油水混合室的擋板主要起到阻隔油槽與油水混合室的作用。如果擋板高度較低，當(dāng)油槽液面高度超過擋板時(shí)就會(huì)出現(xiàn)溢流現(xiàn)象，但是擋板高度也不能隨意增高，比如擋板將油槽與油水混合室全面隔斷后，則會(huì)因空氣不流通而影響液面表面氣壓，甚至還會(huì)造成除油設(shè)備內(nèi)部氣壓急劇升高，引發(fā)安全事故。

2 斜板除油器除油效果改進(jìn)措施探究

2.1 靈活調(diào)整斜板組

斜板組的波紋片距離與安裝角度對(duì)除油效果有著重要影響，一般來說，想要提升除油效率，可以通過減少波紋片距離與安裝角度的做法來實(shí)現(xiàn)，但實(shí)際情況是復(fù)雜的，斜板組如果完全固定則難以適應(yīng)多種不同情況，比如在污水處理中，如果污水中含有大量的其它聚合物，此時(shí)斜板組波紋片距離過小雖然有利于直徑更小的油珠聚結(jié)，但在其它聚合物的影響下會(huì)使油珠純度受到極大影響。靈活調(diào)整斜板組的目的是基于實(shí)際情況做出更好應(yīng)對(duì)，當(dāng)其它聚合物含量較高時(shí)，可以適當(dāng)放大斜板組波紋片距離，這樣能使一部分聚合物在這一階段仍舊存在于水流之中。斜板除油器的作用是降低污水含油量以及回收更多原油，從而使水質(zhì)符合回注要求，在這一過程中，不能拘泥于某一目標(biāo)對(duì)斜板組進(jìn)行調(diào)整，而是要在綜合考量后制定收益最大的調(diào)整方案。另外，斜板組的靈活調(diào)整不能對(duì)其穩(wěn)定性造成影響，如果穩(wěn)定性不足，則會(huì)因出現(xiàn)變形導(dǎo)致間隙距離得不到穩(wěn)定控制，從而使除油效果大打折扣。

2.2 降低收油槽管口位置或者加裝沖洗管線

針對(duì)收油槽管口阻塞現(xiàn)象，可以采用降低收油槽管口位置的方式，因?yàn)檫@樣可以增大管口的液體壓力，即使油珠等聚合物在管口積壓，也能在外部壓力下得到疏通，但是管口位置也不能過低，否則會(huì)造成更多水分進(jìn)入到收油槽中，從而影響原油回收效果。加裝沖洗管線主要是通過外力作用確保收油槽管口通暢，但是為了最大程度減少收油槽進(jìn)入水分含量，沖洗管線工作頻率需要得到嚴(yán)格控制，比如在收油槽管口安裝傳感器，當(dāng)油珠積壓到一定程度后會(huì)通過傳感器指揮沖洗管線工作。人工監(jiān)測(cè)與手動(dòng)操作也是必不可少的，尤其是在斜板除油器頻繁出現(xiàn)問題時(shí)，則需要通過人工手段進(jìn)行處理，等到設(shè)備完全正常運(yùn)行后方可依靠智能化控制手段。從目前情況看，斜板除油器返出聚合物大量集聚成為影響除油效率的一大難題，收油槽管口阻塞只是諸多阻塞現(xiàn)象中的一類。降低收油槽管口位置以及加裝沖洗管線的做法可以應(yīng)用到其它方面，但在應(yīng)用時(shí)需要考慮具體情況，而不能死板硬套、一味照搬。

2.3 在入水口安裝穩(wěn)流設(shè)備

想要實(shí)現(xiàn)控制入水口水流速度的目的，需要在入水口安裝切實(shí)可行的穩(wěn)流設(shè)備。目前很多斜板除油器中均是采用設(shè)置隔離結(jié)構(gòu)的方式，工作過程如下：當(dāng)水流進(jìn)入除油設(shè)備后，首先會(huì)在多重堰板的阻隔降低水流速度，而后水流會(huì)經(jīng)過布滿小孔的穩(wěn)流板，在這之后水流速度基本達(dá)到了除油標(biāo)準(zhǔn)。在除油過程中，水流速度的快慢能夠?qū)Τ托Чa(chǎn)生影響，但更重要的是營(yíng)造穩(wěn)定的水流狀態(tài)，比如在水流經(jīng)過斜板組時(shí)，穩(wěn)定的水流狀態(tài)能夠使油珠上升、聚結(jié)等過程維持平衡，由此所形成的油膜所產(chǎn)生的界面張力更加穩(wěn)定，可以在油水分離時(shí)保持更好的分離效果。穩(wěn)流設(shè)備要選擇耐蝕性與減震性更好的材料制備，這樣不僅可使穩(wěn)流設(shè)備具有更長(zhǎng)的使用壽命，還能保證水流在通過穩(wěn)流設(shè)備時(shí)避免因外部震動(dòng)影響水流狀態(tài)。

2.4 將油水混合室擋板變換為可調(diào)節(jié)類型

針對(duì)油水混合室擋板因高度問題引起的溢流現(xiàn)象，可以采用將擋板變換為可調(diào)節(jié)類型的方式。這樣的擋板能夠更好適應(yīng)地使用除油過程，比如當(dāng)油槽液面升高時(shí)，可以通過手動(dòng)或者自動(dòng)方式提升擋板高度；當(dāng)設(shè)備內(nèi)部氣壓出現(xiàn)不穩(wěn)定時(shí)，可以擴(kuò)大或者減小“開口”面積來調(diào)節(jié)空氣流動(dòng)。目前很多斜板除油器擋板是采用“滑動(dòng)導(dǎo)軌”方式實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)目的，從除油效果看，油水混合室中水流含油量得到了良好控制，原油回收效率大幅提升。另外，油水混合室擋板可以與收油槽管口搭配在一起，通過高度調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)管口位置靈活調(diào)整的目的，從而為應(yīng)對(duì)管口阻塞提供幫助。