某鉆井船鉆采系統(tǒng)污油水收集及處理系統(tǒng)方案

中圖分類號：U664.9 文獻標志碼：A

Design of Contaminated Oily Water Collection and Treatment System for Drilling System of a Drilling Ship

ZHOU Yukai， HE Wenming， XlN Xiaowei， LIU Chongzhe， WANG Yongshan

（CSSCHuangpu Wenchong ShipbuildingCompanyLimited，Guangzhou，China）

Abstract： During operations of a drilling ship's driling system， contaminated oily wastewater containing mud slurry that emits hazardous gases is generated.This wastewater difers significantly from conventional shipborne oily water in composition，requiring specialized collction and treatment systems to ensure operational safety and compliance with environmental regulations.This paper presents a system design featuring independent oily wastewater collction systems for hazardous and non-hazardous zones，coupled with dedicated oily water separators and mud solid particle treatment units.The solution effectively addresses challnges in handling gas-emittig mud residues while meeting stringent emission standards.

Key words： drilling ship; drilling system; oily wastewater colection and treatment; hazardous gases; mud slurry

1 引言

隨著海上油氣勘探活動日趨繁榮，海洋環(huán)境的污染問題越來越嚴重。為此，國際海事組織IMO《防污公約》以及締約國或地區(qū)的法律和規(guī)則對于油氣勘探活動中的污水排放提出了相應(yīng)規(guī)定。對于國際船舶，需滿足IMO《防污公約》附則I和掛旗國相關(guān)規(guī)定。比如，在中國海域作業(yè)的鉆井船，還需滿足GB4914-2008《海洋石油勘探開發(fā)污染物排放溶度限值》的要求。為此，鉆井船在設(shè)計過程中往往需要考慮對鉆井作業(yè)過程中產(chǎn)生的污油水進行收集/處理。鉆井作業(yè)過程中產(chǎn)生的污油水含有泥漿固體顆粒，往往會散發(fā)出可燃危險氣體，因此其污油水收集及處理系統(tǒng)通常區(qū)別于船上常規(guī)機械處所的污油水系統(tǒng)。中國船級社頒發(fā)的《海上鉆井裝置檢驗指南》要求，危險區(qū)域的污油水系統(tǒng)的設(shè)置應(yīng)與非危險區(qū)域的污油水系統(tǒng)相隔離?；谶@些污油水特性，其處理工藝應(yīng)有針對性，與機艙污油水處理方法有所區(qū)別。

2 鉆采系統(tǒng)污油水收集系統(tǒng)方案

通常，鉆井船上的鉆采系統(tǒng)所涉及的區(qū)域包括鉆臺區(qū)域、月池區(qū)域、油氣井測試工作區(qū)、泥漿處理區(qū)域、配漿設(shè)備區(qū)域、泥漿泵艙、鉆井輔助設(shè)備艙等區(qū)域，按照有關(guān)規(guī)則防火要求，可分為專用危險區(qū)和專用非危險區(qū)。通常鉆臺區(qū)域、月池區(qū)域、油氣井測試工作區(qū)、泥槳處理區(qū)域等屬于專用危險區(qū)，其他為專用非危險區(qū)域。中國船級社《海上鉆井裝置檢驗指南》要求，鉆采系統(tǒng)的甲板和工作區(qū)域應(yīng)設(shè)有污油水及鉆井液有效的收集、排放系統(tǒng)，危險排放物應(yīng)予以收集及導(dǎo)入專用的污油水柜系統(tǒng)，并與服務(wù)于非危險區(qū)域的污油水系統(tǒng)相隔離。另外，對于會產(chǎn)生泥漿泄漏的區(qū)域，也可考慮將其污油水泄入專用的泥漿污油水艙中。本鉆井船鉆采系統(tǒng)區(qū)域分布如圖1所示。

2.1專用危險區(qū)域污油水收集系統(tǒng)方案

鉆井船的專用危險區(qū)域通常位于甲板上，其污油水收集通常是通過甲板地漏、設(shè)備圍油槽排水方式，依靠重力將其泄放到污油水艙。為此，其管路布置應(yīng)具有一定的斜度，并按照危險區(qū)域和非危險區(qū)域的管路分別獨立匯集，泄入至不同的污油水艙中，且污油水艙的設(shè)置便于污油水的泄放并有足夠容量。本船的污油水收集系統(tǒng)流程圖如圖2所示，污水收集系統(tǒng)將I類危險區(qū)、Ⅱ類危險區(qū)、非危險區(qū)的管路系統(tǒng)分開匯集，設(shè)置了三個專用的污油水艙，其中NO.1污油水艙布置在主甲板，NO.2和NO.3污油水艙布置在底艙。I類危險區(qū)的污油水匯入至NO.1污油水艙，包括井口區(qū)域、阻流壓井管匯區(qū)域、振動篩區(qū)域；Ⅱ類危險區(qū)的污油水匯入至NO2.污油水艙，包括鉆臺面區(qū)域地漏、月池區(qū)域、泥漿處理泵區(qū)域地漏等；其他非危險區(qū)帶有泥漿的污油水匯人至NO.3污油水艙，包括固井設(shè)備間、配漿設(shè)備區(qū)等。本船將I類危險區(qū)、Ⅱ類危險區(qū)的污油水進行了分開收集，是因為I類危險區(qū)都在鉆臺區(qū)域，便于就近將污油水匯人NO.1污油水艙，此外，可防止通過污油水將不同危險區(qū)域連通。如要將不同危險區(qū)的污油水匯集至同一艙柜，應(yīng)考慮在連通管上增設(shè)認可的隔離裝置。

2.2專用非危險專用區(qū)域污油水收集系統(tǒng)方案

鉆井船的專用非危險區(qū)域通常布置在主甲板下，在正常工作條件下產(chǎn)生的污油水不會含有危險氣體和泥漿，主要包括泥漿泵艙、散料罐艙、泵站艙、空壓機艙等處所，其污油水可以接入全船的艙底水系統(tǒng)。由于一些艙室（如泥漿泵艙）的設(shè)備及管線維修時可能會產(chǎn)生較多的污泥漿殘渣，可收集到專用的泥漿污油水艙中，因此，泥漿泵艙除了設(shè)置全船艙底水吸口外，還宜增加一套維修用的污油水收集管路系統(tǒng)對產(chǎn)生的泥漿污油水進行收集。本船泥漿泵艙的油污水收集系統(tǒng)，除設(shè)置由全船艙底水泵進行抽吸的艙底水吸口，還在泥漿泵艙區(qū)域增加維修及保養(yǎng)的污油水收集管線，用于對在作業(yè)、維修、清洗時產(chǎn)生的含有較多泥漿的污油水進行收集，如圖3所示。泥漿泵艙屬非危險區(qū)域，泥漿泵艙除在兩舷的污水井設(shè)置有通往全船艙底水系統(tǒng)的吸口，另外還設(shè)置了單獨的吸口通過氣動污水泵將污水井中含有污泥的污油水收集到非危險區(qū)域污油水收集至NO.3污油水艙中。

3鉆采系統(tǒng)污油水處理系統(tǒng)方案

按IMO《防污公約》附則I第39條統(tǒng)一解釋，從事礦物資源勘探和開發(fā)的固定或浮動平臺作業(yè)有關(guān)的排放大致分為五種類型：機械處所排放，近海加工的排放，生產(chǎn)用水排放，壓載水排放，作業(yè)海水排放。

其中，機械處所排放和壓載水排放應(yīng)受IMO《防污公約》的約束，各排放均應(yīng)遵循所在作業(yè)國或地區(qū)的法律和規(guī)則。對于需在中國海域作業(yè)的鉆井船，其經(jīng)處理的含污油水應(yīng)符合IMO《防污公約》附則I的排放標準，同時還應(yīng)符合GB4914-2008《海洋石油勘探開發(fā)污染物排放溶度限值》標準。而這些污水成分復(fù)雜，主要含有水、油性物、黏土、重晶石、鉆井添加劑、油氣等，有別于常規(guī)機械處所產(chǎn)生的污油水，其中含有黏土、重晶石等固體顆粒較多，設(shè)計時需考慮對固體顆粒的處理，同時還需要考慮對帶有危險氣體的污泥分離。為此，鉆井作業(yè)區(qū)域的泥槳污油水在收集后需經(jīng)過專用的工藝流程處理，才可達到所需排放標準。

3.1泥漿污油水處理裝置

常規(guī)鉆井平臺的泥漿油污水多采用污油水艙進行儲存，到岸后進行排岸處理，或者采用撬裝式的泥漿油污水處理裝置進行處理。本船泥漿污油水處理系統(tǒng)，考慮在船上集成一套固定安裝的泥漿污油水處理裝置處理泥漿污油水，達到污油水排放指標。泥漿污油水處理裝置型式的確定，需綜合考慮污油水的處理能力、安裝條件以及經(jīng)濟性。本船采用一套處理能力達到 的模塊式泥漿污油水處理裝置。通過絮凝沉淀、氣浮分離、過濾及吸附分離等工藝流程，實現(xiàn)泥漿、油、氣以及水分離。該工藝流程技術(shù)成熟，經(jīng)濟性較好。采用模塊式的方式對于布置安裝也較為方便，內(nèi)部的管路、電纜、控制箱等部件組裝在模塊機架上，所有的附件、配件都安裝在模塊機架內(nèi)，有利于設(shè)備維護，船舶建造時只需要連接進出口管路和電纜即可。該套泥漿油污水處理裝置主要分為污泥沉淀模塊和水處理氣浮模塊，如圖4、圖5所示。

泥漿污油水處理裝置的處理工藝流程如圖6。泥漿污油水進人沉淀氣浮柜前，先加人絮凝劑和破乳劑，經(jīng)充分混合后進入沉淀柜，在重力作用下大顆粒雜質(zhì)和大絮狀物沉入下部錐斗，在錐斗處裝有密度計，隨著沉淀物的積累，該區(qū)密度慢慢變大，到達密度計的設(shè)定值時，控制污泥從底部排出。泥漿污水中的浮油基于比重差而匯集在沉淀柜頂部，在頂部的傳感器未檢測到水介質(zhì)時，浮油從頂部排出，當頂部的傳感器檢測到水介質(zhì)時，污水介質(zhì)進入到下一級的氣浮柜繼續(xù)處理。污水進入氣浮柜前，將溶氣罐內(nèi)空氣和水充分混合的氣水混合物與污水混合后一起進入到氣浮柜內(nèi)，通過溶氣釋放器排出的大量微小氣泡將攜帶污水中的較輕雜質(zhì)及小油滴隨水流上升到氣浮柜頂部，由浮渣出口排出。隨著水介質(zhì)的液位上升，至液位開關(guān)動作，將處理的水排出。氣浮出水經(jīng)增壓后，再經(jīng)過精細濾器進一步過濾雜質(zhì)顆粒及細小的油滴，最后由吸附分離桶去除水中的乳化油。排出閥和回艙閥由油份計控制，油份濃度低于 時，允許排水至舷外或其它收集容器或排水系統(tǒng)，如果排放水中的油份濃度超過 ，油份計就會報警回到污水艙再次進行處理。

3.2泥漿污油水處理系統(tǒng)

泥漿污油水處理系統(tǒng)利用泥漿污油水處理裝置將污油水艙的泥漿污油水進行處理，系統(tǒng)的工作原理是經(jīng)過處理后的水、油以及污泥分離，達到規(guī)范和法規(guī)的排放要求的水直接排舷外，對被分離出的油和污泥進行存儲。本船泥漿污油水處理系統(tǒng)原理如圖7所示。

通過污水輸送泵將泥漿污油水輸送到泥漿污油水處理裝置，污油水經(jīng)其進行污泥、油、水、氣的分離，被分離出的污泥進入污泥柜，污油進入油渣艙收集，散發(fā)的氣體排至開區(qū)域，含油量低于 1 5 p p m 的污水排出舷外，如果含油量超過 1 5 p p m 時則返回污油水艙。建議污泥柜采用可移動式結(jié)構(gòu)，以便于污泥的排外處理，而該類油渣艙可與船上常規(guī)油渣艙合并共用。泥漿污油水處理裝置控制系統(tǒng)可控制污水輸送泵的啟停及其排舷閥、回艙閥等閥的開（或關(guān)）。

4結(jié)語

鉆井船鉆采系統(tǒng)的污油水有別于常規(guī)機械處所的污油水，通常需設(shè)計專用的收集及處理系統(tǒng)。在鉆井船鉆采系統(tǒng)污油水收集及處理系統(tǒng)設(shè)計時，需考慮危險區(qū)域的劃分情況，將危險區(qū)域的污油水與非危險區(qū)域的污油水分開，并著重關(guān)注鉆井系統(tǒng)污油水含有泥槳雜質(zhì)和能散發(fā)危險氣體特性，采取對應(yīng)的處理工藝流程，實現(xiàn)該污油水各成分的有效分離，達到相關(guān)排放法規(guī)的排放要求。

參考文獻

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