發布時間：2022-05-07所屬分類：農業論文瀏覽：1次
摘 要： [摘要] 渤海油田某井口小平臺生產出的油氣水在平臺進行計量后通過海底管線輸送到下游浮式儲油輪(FPSO)進行處理，此 FPSO 處理負荷隨著上游平臺的綜合調整和大泵提液等措施逐漸加大，從而個別上游平臺的產能受到下游處理能力的限制，無法實現提液增產。 渤海油田首次在
[摘要] 渤海油田某井口小平臺生產出的油氣水在平臺進行計量后通過海底管線輸送到下游浮式儲油輪(FPSO)進行處理，此 FPSO 處理負荷隨著上游平臺的綜合調整和大泵提液等措施逐漸加大，從而個別上游平臺的產能受到下游處理能力的限制，無法實現提液增產。 渤海油田首次在上游井口小平臺使用旋流氣浮+雙介質過濾二級污水處理，并配合使用綜合處理劑，處理效果良好，滿足回注指標要求。
[關鍵詞] 污水處理;旋流氣浮器;雙介質過濾器;綜合處理劑;回注
海上油田平臺生產污水處理，由于平臺空間限制，使很多在陸上油田可行的技術難以推行。 為了實現生產污水的達標排放或達標回注，很多高效專有新技術和緊湊型專有設備得以開發，并在海上平臺獲得應用，并取得了良好效果。 旋流氣浮+雙介質過濾技術便是這樣的技術。 但對于海上小平臺，由于流程短、空間更小，對此類技術的要求更高。 對于稠油開采小平臺，處理難度會更高，需要一些輔助技術進行增效，才能達到生產污水處理要求。 筆者就渤海某小平臺稠油開采生產污水處理的“旋流氣浮+雙介質過濾技術” 與綜合破乳劑協同處理的實際應用效果進行探討，供油田相關人員進行共勉交流。
1 項目背景
該項目所指平臺是 1 座簡易稠油開采井口平臺，12 個井槽， 原設計未考慮在平臺設置生產污水處理系統〔1〕，而是平臺產液經過計量后通過海底管線直接輸送到下游浮式儲油輪(FPSO)進行油氣水分離處理。 該平臺自 2009 年 5 月投產至今，采出液含水率日益升高，由初期的<5%增長到目前的 69%，產水量由初期<50 m3 /d 增加到 575 m3 /d。 由于海管輸送能力及下游 FPSO 的接收和處理能力有限，含水量的上升制約了上游平臺的提液增產措施的實施。隨著今后平臺油井產液含水進一步上升，生產污水量也會更高，其制約作用會更加明顯。
另外，該平臺原設計注入水〔2〕為水源井水，由于水源井產量限制，不能滿足后期注水需求，或者在水源井故障時無法及時提供注水水源。
將生產污水就地處理回用， 既可釋放上游井口平臺產能，又可解除對水源井的依賴，實現廢水的資源化利用，達到節能降耗、保護環境的多重目的。 為此必須增加 1 套生產污水就地處理系統。 為此，根據項目平臺特點及要求，引進了集成式二級污水處理工藝，該系統采用“旋流氣浮器+雙介質過濾器” 二級處理流程， 并結合添加綜合處理劑的運行方式。 經過實際運行證明，該工藝處理效果良好，達到了預期設計目標。
2 生產污水處理
2.1 生產污水處理流程
項目污水處理流程為“旋流氣浮器+雙介質過濾器”二級處理流程，同時投加綜合處理劑，綜合處理劑投加點為生產分離器前的管匯處。 分離器水相出口的生產污水首先進入旋流氣浮器，然后通過過濾器給料泵加壓進入雙介質過濾器過濾，雙介質過濾器處理合格后的生產污水達到注水指標(油≤15 mg/L，懸浮物≤5 mg/L，粒徑中值≤3 μm)并進入平臺原有的緩沖除氣罐，與水源井水混合后回注地層〔3〕。分離器油相出口油≤50%后， 經海管外輸其他平臺后續處理。 “旋流氣浮器+雙介質過濾器”二級處理流程如圖 1 所示。
相關知識推薦：污水處理工程師評職稱怎么選刊發表論文
該系統的主要設備包括：5 臺 55 m3 /h 的旋流氣浮機，其中 1 臺備用;2 臺 55 m3 /h 的過濾器給料泵，其中 1 臺備用;3 臺 30 m3 /h 的雙介質過濾器，其中 1 臺備用;2 臺 100 m3 /h 的反沖洗增壓泵，其中 1 臺備用;1 臺 10 m3 污油/水罐;2 臺 110 m3 /h 外輸增壓泵，其中 1 臺備用。
2.2 旋流氣浮器
旋流氣浮器是該污水處理流程的核心設備，其作用機理為：結合氣浮與低強度旋流離心力場的協同作用，提升了氣泡與油滴的碰撞機率，縮短分離時間和減少設備尺寸，提高氣浮效率。
該裝置旋流氣浮器橇塊共由四級加氣浮選器〔4〕組成。 從生產分離器中分離出的生產污水(污水出口壓力為 1 400~1 750 kPa)， 依次進入一級旋流氣浮(操作壓力 1 000 kPa)、二級旋流氣浮(操作壓力 650~ 700 kPa)、三級 旋 流 氣 浮(操 作 壓 力 350~400 kPa)和四級旋流氣浮(操作壓力 50 kPa)。通過逐級降壓在每一級氣浮筒內部釋放溶解氣，并實 現 逐 級 旋 流氣浮。
旋流氣浮器各級壓力等級和流量如下： 在進入旋流之前生產污水壓力為 1.6 MPa，根據生產需要設定進液量; 一級旋流氣浮的操作壓力和處理量分別是 1.2 MPa 和 0.1 m3 /h;二級旋流氣浮器的操作壓力和處理量分別是 0.6 MPa 和 0.2 m3 /h;三級旋流氣浮器的操作壓力和處理量分別是 0.3 MPa 和 0.3 m3 /h;四級旋流氣浮器的操作壓力和處理量分別是 0.05 MPa 和 0.4 m3 /h。
針對每一級旋流氣浮， 生產污水從切向入口進入旋流氣浮器罐內，形成較為柔和的旋流運動，生產污水中的溶解氣因壓力降低而以微氣泡(30~50 μm)的形式釋放出來，同時利用文丘里原理，在生產污水流過射流器的同時吸入罐體上部的天然氣， 形成均勻的微小氣泡〔5〕(50~200 μm)，吸入量約為液體介質體積的 10%，以增強氣浮效果。 而油滴和氣泡等較輕成分將向罐體中心運移，在此過程中發生黏附，形成密度比油滴更小的油滴-微氣泡黏附體在中心區域上升。整個處理系統采用密閉穩壓操作，通過逐級降壓污水自身釋放氣泡在容器內循環利用。 在設備首次啟動時，需引入外部起源補壓，正常運行后無需再外加氣源。
在上述過程中， 設備內水面上部將匯成連續的污油和氣泡浮渣層，通過頂部懸伸到罐內的短管，被連續排放至污油水罐。 泥砂和其他較重固體物質沉積在容器底部，定期排放。分離后的水經過中下部水平圓板緩流后，從出水口流入雙介質過濾器。
2.3 雙介質過濾器
項目使用的雙介質過濾器內置核桃殼和石英砂雙重濾料。 生產污水經過旋流氣浮器分離處理后進入雙介質過濾器內過濾懸浮物和進一步除油〔6〕，在雙重濾料作用下，水中懸浮物、鐵離子、膠體、聚合物等被捕捉截獲，水質得到進一步凈化處理。雙介質濾器的反沖洗操作可以根據過濾壓差或者時間來設定，在壓差達到 15 kPa 時或者 24 h 時，系統自動開始反沖洗作業。雙介質過濾器采取結構緊湊方式，采用高效雙重濾料，具有截污能力強、運行平穩、反洗時間短且節省安裝空間等特點。 雙介質過濾器主要技術參數如表1 所示。
2.4 綜合處理劑
與兩級生產污水處理系統配套使用的含聚采出液綜合處理劑〔7〕(簡稱綜合處理劑)在項目中的應用是該技術的特點之一。 該藥劑在實現原油脫水的同時， 具備污水除油功能， 即一劑兩能故稱綜合處理劑。 綜合破乳劑可使稠油油相含水量由 70%左右降到<50%， 然后直接經海管輸送到大平臺集中處理;同時其對提高氣浮裝置及雙介質過濾器處理效果具有極大的提升作用， 具有一劑雙效、 操作簡單的特點，可大大減少平臺操作的工作量。
常規藥劑的清水機理是采用“第一極小值”作用原理，即依靠壓縮雙電層，消除靜電斥力，粒子聚集，破壞體系穩定性，形成“不可逆聚并”，雖然能夠解決水包油破乳問題， 但影響油包水化學破乳和電脫水(中間層)的問題，負面作用明顯。綜合處理劑的微觀作用機理是利用“第二極小值”原理，即在化學藥劑作用下，削弱雙電層，強化“長程”吸引力，降低體系穩定性，實現油水分離。 相對于常規油水分離藥劑，綜合處理劑的理念更為先進，尤其是在清水方面，可以很好避免常規藥劑的負面作用， 幫助生產流程良性運轉。 項目綜合處理劑加藥質量濃度為 220~260 mg/L 時，處理效果最為明顯，且沒有絮體生成，不會給下游流程的原油破乳造成負面影響。
3 工藝處理效果
“旋流氣浮+雙介質過濾技術+綜合破乳劑”工藝各級處理結果如表 2 所示。
由表 2 可見，注水水質完全達到了回注標準，通過該項目的實施，使外輸油含水率由 70%降至 50% 以下，可降低海管負荷 28%，減少對 FPSO 的輸液量約 500 m3 /a， 使增產作業產液量可增加到項目投產前的 1.5 倍，如果增產作業到位后每年可增產原油 2 萬 m3 左右，增加產值 500 萬美元/a(50 美元/桶計算)。同時可減少水源井取水 20 萬 m3 /a，減少外排污水 20 萬 m3 /a，可降低海管輸送壓力，節約泵輸動力成本。
4 結論
項目工藝在該小平臺的應用實踐表明，“旋流氣浮+雙介質過濾技術”通過與綜合破乳劑的協同使用， 可使外輸稠油含水≤50%， 回注污水含油≤15 mg/L、懸浮物≤5 mg/L、粒徑中值≤3 μm，完全適合筆者項目小平臺的稠油采出液處理。 項目實施后可以釋放平臺既有設施的處理量， 使平臺的增產作業產液量可增加 50%以上，大大提升增產空間，取得明顯經濟效益;同時，高標準回注水的利用還可以減少環境污染，具有明顯的經濟效益和社會效益。——論文作者：馬兆峰，許建軍，鄧常紅，李 嘉
參考文獻
[1] 劉暉，劉義剛，馬兆峰，等. 明珠號生產污水處理流程優化與效果分析[J]. 工業水處理，2012，32(5)：81-83.
[2] 唐俊，嚴輝容，陳嵐，等. 一種新型體外清洗濾料核桃殼過濾器[J]. 工業水處理，2014，34(8)：90-92.
[3] 田藝，鄭華安，梁玉凱，等. 潿洲油田群生產污水作為注入水可行性研究[J]. 石油天然氣學報，2013，35(12)：158-162.
[4] 方健，劉振國，董洋，等. 旋流加氣浮選器處理渤海 S 油田含聚污水[J]. 油氣田地面工程，2012，31(4)：36-37.
[5] 時玉龍，王三反，武廣，等. 加壓溶氣氣浮微氣泡產生機理及工程應用研究[J]. 工業水處理，2012，32(2)：20-23.
[6] 周長武，張振友，黃海龍，等. 海洋石油平臺含聚生產污水處理工藝研究[J]. 石油和化工設備，2012，15(5)：66-68.
[7] 尹先清，陸曉華，鄧皓，等. 含油污水處理技術研究[J]. 工業水處理，2000，20(3)：29-31.
SCISSCIAHCI
