氣浮選器水相含油量高的解決方法探析

廖維平

(中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司遼東作業(yè)公司 天津300452)

1 現(xiàn)存問題

某油田二級(jí)氣浮選器A/B 罐長(zhǎng)期以來水相出口含油比一級(jí)氣浮選器的含油高，尤其是二級(jí)氣浮選器B 罐的水相出口含油甚至比一級(jí)氣浮選器A 高3～4 倍。二級(jí)氣浮選器A/B 罐不但沒有發(fā)揮其應(yīng)有的處理作用，反而將經(jīng)上一級(jí)處理后的生產(chǎn)水在一定程度上污染了。

長(zhǎng)期以來某油田注水含油指標(biāo)未超過ODP 規(guī)定的30 mg/mL，大部分時(shí)間注水含油指標(biāo)均在20～25 mg/mL 之間，所以二級(jí)氣浮選器存在的問題并沒有那么突出與緊迫。然而作為處于注水開發(fā)中后期的油田，注水效果將直接影響到油田能否實(shí)現(xiàn)“穩(wěn)油控水”這一終極目標(biāo)，只有達(dá)到穩(wěn)油控水目標(biāo)才能最大程度上提升油田最終采收率，實(shí)現(xiàn)投資利益最大化。因此解決二期氣浮選器存在的問題，提升注水水質(zhì)的意義重大(圖1、圖2)。

圖2 氣浮B系列水相出口含油對(duì)比Fig.2 Comparison of oil content at outlet of water phase of B-series gas flotation

2 原因分析

二級(jí)氣浮選器處理后的生產(chǎn)污水含油比一級(jí)氣浮選器高，說明其內(nèi)部存在污染源導(dǎo)致其水相出口含油不降反升，而不久前二級(jí)氣浮選器才完成清罐作業(yè)，這個(gè)污染源在短短半個(gè)月內(nèi)再次形成。經(jīng)過分析并結(jié)合工作原理，該問題的根本原因應(yīng)該是其收油過程存在問題，罐內(nèi)不收油或收油不徹底造成污油在罐內(nèi)大量積聚，不管上游水質(zhì)如何，均會(huì)被不同程度地污染，造成含油上升。

在驗(yàn)證前，介紹下二級(jí)氣浮選器的收油原理和收油結(jié)構(gòu)。其內(nèi)部分為4 個(gè)浮選區(qū)，一個(gè)緩沖區(qū)，一個(gè)水相區(qū)以及油相區(qū)。浮選區(qū)收油依靠一橫三豎連接在一起的收油槽，緩沖區(qū)及水相區(qū)收油依靠一個(gè)收油喇叭口。經(jīng)過氣泡攜帶至水面的污油在罐內(nèi)整體液位達(dá)到收油高度后即可進(jìn)入收油槽，經(jīng)收油喇叭口并最終進(jìn)入油室(圖3)。

據(jù)圖4 所知，4 個(gè)浮選區(qū)被收油槽分隔成了8 個(gè)單獨(dú)的收油區(qū)塊，每個(gè)收油區(qū)塊的邊緣均有螺絲固定的可調(diào)節(jié)的收油鋸齒擋板，但原設(shè)計(jì)只能在停運(yùn)的情況下進(jìn)罐調(diào)節(jié)。而緩沖區(qū)和水相區(qū)的收油喇叭口可以利用專用的撥叉在打開人孔后實(shí)現(xiàn)在線調(diào)節(jié)收油高度。

圖3 二級(jí)氣浮選器內(nèi)部結(jié)構(gòu)俯視圖Fig.3 Top view of internal structure of secondary gas floatator

圖4 二級(jí)氣浮選器內(nèi)部結(jié)構(gòu)側(cè)視圖Fig.4 Side view of internal structure of secondary gas floatator

3 現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證

打開二級(jí)氣浮選器A 頂部2 個(gè)24 in(609.6 mm)人孔及10 in(254 mm)人孔進(jìn)行開蓋檢查發(fā)現(xiàn)：由于人孔大小及位置限制，8 個(gè)收油區(qū)塊可觀察到收油情況的有6 個(gè)，浮選區(qū)4 中的兩個(gè)收油區(qū)塊無法看到。6 個(gè)可觀察到的收油區(qū)塊中就浮選區(qū)1 中兩個(gè)收油區(qū)塊及浮選區(qū)2 中一個(gè)收油區(qū)塊在收油(圖5)，兩個(gè)收油喇叭口只有緩沖區(qū)收油喇叭口在收油。其余未收油的浮選區(qū)收油區(qū)塊及水相區(qū)表面均有厚度不一的油層(圖6)。

圖5 浮選區(qū)1，2收油情況Fig.5 Oil collection in flotation zones 1 and 2

圖6 水相區(qū)收油情況Fig.6 Oil collection in water phase zone

同時(shí)還發(fā)現(xiàn)，浮選區(qū)1 正在收油的區(qū)塊之所以能夠收油是因?yàn)楣摅w進(jìn)水口位于浮選區(qū)1 下方，大量進(jìn)水使污水不斷往上涌，即使浮選區(qū)1 收油區(qū)塊擋板高度與其余浮選區(qū)收油區(qū)塊擋板高度一致，也會(huì)造成浮選區(qū)1 收油區(qū)塊先于其他收油區(qū)塊更快達(dá)到收油狀態(tài)，當(dāng)其他收油區(qū)塊開始收油時(shí)浮選區(qū)1 收油區(qū)塊已經(jīng)開始有大量清水流進(jìn)收油槽。在實(shí)際操作過程中，若大量清水進(jìn)入收油槽則會(huì)很快造成油相高液位而不得不將水相液位下調(diào)，此時(shí)又會(huì)造成浮選區(qū)1 之外的其他收油區(qū)塊無法收到油，一段時(shí)間后無法收到油的區(qū)塊就會(huì)積聚大量污油，進(jìn)而污染上游來液造成其水相出口含油不降反升。

對(duì)二級(jí)氣浮選器B 罐開蓋檢查后其現(xiàn)狀與A 罐一致。造成二級(jí)氣浮選器出口水質(zhì)不降反升的根本原因就在于各收油槽不能協(xié)同收油，部分收油槽無法收油導(dǎo)致大量污油積聚污染上游來水(圖7)。

圖7 浮選區(qū)1大量清水進(jìn)入收油槽Fig.7 A large amount of clean water in flotation zone 1 entering oil collecting chute

4 處理措施

由于罐體設(shè)計(jì)的原因，能夠?qū)崿F(xiàn)在線調(diào)整收油高度的只有緩沖區(qū)及水相區(qū)的收油喇叭口可以通過專用的撥叉調(diào)整其收油高度，為了在不影響正常生產(chǎn)的情況下提升收油效果，油田操作人員采取一些可行措施實(shí)現(xiàn)了對(duì)收油槽堰板高度的微調(diào)。

圖8 對(duì)收油槽擋板進(jìn)行調(diào)節(jié)Fig.8 Adjusting baffle of oil collecting chute

二級(jí)氣浮選器A 的根本問題就在于收油槽堰板及收油喇叭口高度不一致且并未考慮到浮選區(qū)1 進(jìn)水上涌對(duì)收油造成的影響。所以首先考慮將能夠用工具夠得著的浮選區(qū)2、3 的收油槽外側(cè)可調(diào)擋板向下進(jìn)行調(diào)整，現(xiàn)場(chǎng)利用撥叉及銅錘對(duì)擋板輕微向下?lián)舸虻姆绞綄?shí)現(xiàn)了堰板的下移，先后對(duì)浮選區(qū)2、3 油槽可調(diào)擋板進(jìn)行下調(diào)(圖8)，使其可以與浮選區(qū)1 油槽同步收油，隨后通過撥叉將緩沖區(qū)及水相區(qū)喇叭口高度調(diào)整到與浮選區(qū)收油槽一樣的收油高度(圖9)。調(diào)整后，除浮選區(qū)1 收油槽因受罐體入口水流上涌收油擋板高度略高外，其余區(qū)域的收油高度均一致。

圖9 對(duì)收油喇叭口進(jìn)行調(diào)節(jié)Fig.9 Adjusting oil collecting horn

5 處理效果

如圖10、圖11 所示，經(jīng)過調(diào)整后二級(jí)氣浮選器A/B 罐水相出口含油均明顯下降，且均低于一級(jí)氣浮選器水相出口含油，說明二級(jí)氣浮選器開始發(fā)揮其處理作用，同時(shí)下游注水緩沖罐出口的注水含油也同步下降，油田注水水質(zhì)得到顯著提升。

圖10 氣浮A系列出口含油變化曲線Fig.10 Oil content curve at outlet of A-series gas flotation

圖11 氣浮B系列出口含油及注水含油變化曲線Fig.11 Oil content curve at outlet of B-series gas flotation and water injection

某油田二級(jí)氣浮選器收油裝置經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)后，其處理后的生產(chǎn)污水含油量顯著下降，開始發(fā)揮其處理能力，油田的注水質(zhì)量也得到了明顯的提升。■