王丙賢

(山東建筑大學 市政與環(huán)境工程學院,山東 濟南 250101)

埕島海上油田中心平臺氣浮除油技術研究

王丙賢

(山東建筑大學 市政與環(huán)境工程學院,山東 濟南 250101)

勝利埕島油田中心一號平臺污水處理運行效率不高。通過自然沉降、混凝沉降、氣浮試驗3種不同的室內試驗對中心一號三相分離器出水口取水樣作為試驗介質進行除油工藝的篩選。結果表明，氣浮試驗除油的效果較好,效率高;且除懸浮物效果好。在此基礎上,應用氣浮技術改造原有的工藝流程,水質達到含油≤30 mg/L,滿足進入下一級處理構筑物的進水條件。

含油污水;氣浮除油;埕島油田

勝利埕島油田中心一號平臺位于埕島油田的主體部位CB11區(qū)塊,由生產平臺、動力平臺、儲罐平臺、生活平臺和消防平臺等5個平臺組成。含水原油處理能力為1.1×104m3/d,含油污水處理能力為5 000 m3/d。目前,中心一號平臺污水處理系統(tǒng)處理效率運行不高,注水含油量高,不滿足海上分層精細注水的要求。不達標的污水回注后會引起地層空隙堵塞,注水壓力增高等一系列的影響。為優(yōu)化注水含油量,結合海上平臺空間小、流程短等生產特點,需對平臺污水處理除油工藝進行試驗研究,改造設計流程,以得到最優(yōu)的處理方案。

1 中心一號平臺水處理流程現狀

1.1 流程簡介

目前中心一號平臺采用“水力旋流+纖維球過濾”工藝,具體見圖1。

圖1 污水處理系統(tǒng)流程圖

1.2 中心一號平臺處理現狀

目前中心一號平臺污水處理系統(tǒng)出水的含油量、懸浮物以及懸浮物粒徑中值均嚴重超標。其中水力旋流器對含油的去除率僅為44.6%,對懸浮物的去除率僅為10%,而纖維球過濾器對含油和懸浮物的去除基本未起作用。

1.3 問題分析

由于近幾年埕島油田部分區(qū)塊采用化學驅開采,使得采出液分離出的污水中含油乳化嚴重,中心一號平臺分離器出口水樣在電鏡下觀察(圖2)。乳化油導致油水分離難度增大,水力旋流器處理效率下降,出水水質指標無法滿足進入過濾器的要求。

圖2 分離器出口水中含油電鏡分析圖

2 除油工藝技術研究

目前各油田污水處理工藝技術主要有自然沉降除油、壓力密閉除油、氣浮選除油以及液混凝除油等,本文選取通過室內自然沉降、混凝沉降、氣浮除油進行除油工藝的篩選,從而優(yōu)選出最佳工藝技術方案。

2.1 自然沉降試驗

在中心一號平臺三相分離器出水口取水樣作為試驗介質,在60 ℃下進行空白(不加任何藥劑)靜態(tài)沉降試驗,沉降時間為5 h,前兩個小時每隔0.5 h取中層水樣進行含油量和懸浮物的檢測,考察不同狀態(tài)下沉降時間與含油量和懸浮物的變化關系(表1,圖3,4)。

表1 自然沉降試驗

說明:1、沉降溫度60 ℃;2、由于水樣取回過程中已經過一段時間沉降,大部分浮油黏于桶壁,再加上室內靜態(tài)沉降和現場動態(tài)沉 降本身存在差別,所以0.5 h的室內沉降試驗數據要低于實際情況。

圖3 污水含油量變化曲線

圖4 懸浮物含量變化曲線

由表1可見:60 ℃下靜態(tài)自然沉降1 h含油量降為58.4 mg/L,懸浮物含量降為23.7 mg/L,其后含油量、懸浮物含量均下降緩慢,曲線趨于平緩。

2.2 混凝沉降試驗

2.2.1 凈化劑濃度篩選

取混凝劑、絮凝劑,按照標準配制成1%的溶液

待用,試驗介質取自然沉降1 h后的水。把試驗介質倒入500 mL燒杯中,加入藥劑后啟動攪拌設備將藥劑和水混合均勻,靜置30 min后抽取燒杯中的中層水樣,對含油和懸浮物進行檢測,和藥劑篩選(表2)。

聚合鋁及聚丙烯酰胺配合使用在投加濃度至(50+2) mg/L時,凈水除油效果較好,形成絮團較大,易絮集聚沉,選取此濃度進行混凝沉降試驗。

2.2.2 混凝沉降試驗

取中心一號平臺三相分離器來水自然沉降1小時后出水作為試驗介質,進行混凝沉降試驗。藥劑采用聚合鋁及聚丙烯酰胺,投加濃度(50+2)mg/L,沉降時間3 h,每隔半小時取中層水樣進行含油量和懸浮物的檢測,考察不同狀態(tài)下沉降時間與含油量和懸浮物的變化關系(表3)。

來水自然沉降1 h后,聚合鋁及聚丙烯酰胺投加(50+2)mg/L,60 ℃下混凝沉降1.5 h,含油量降為5.3 mg/L,懸浮物含量降為9.3 mg/L。

表2 絮凝劑濃度篩選結果

注:1、60 ℃靜止30 min后取中層液檢測;2、聚合鋁干粉配制,聚丙烯酰胺(PAM)以干粉配制成母液備用

表3 混凝沉降試驗結果

注:試驗過程保持水溫60 ℃。

2.3 氣浮除油試驗

在石油化工行業(yè)含油污水處理工程中常用的氣浮除油工藝主要有加壓溶氣氣浮、渦凹氣浮、誘導氣浮等[1-2]。本次氣浮試驗采用加壓溶氣氣浮裝置,將含油污水在與藥劑充分反應并與溶氣水充分混合后的污水,在氣浮設備的斜板上端進入氣浮箱體。經氣浮分離除油除渣后的水通過出水堰板流出并被提升至原污水系統(tǒng)。溶氣泵按一定的回流比吸取氣浮出水,在溶氣罐內與壓縮空氣混合成為高壓溶氣水,使微氣泡同絮體共聚;溶氣水采用特制的釋放器,在氣浮池進水口下方釋放,產生均勻、密集、微小的氣泡,氣泡與懸浮在水中的細小油滴及其它懸浮物黏附,依靠界面張力、氣泡上浮力等作用一起上浮到水面,從而實現與水分離。

取中心一號平臺三相分離器出水作為試驗介質,設計處理量0.5 m3/h,根據加藥量的不同分別做兩組試驗。試驗后取中層水樣進行懸浮物和含油量的檢測,試驗效果見表4,圖5。

表4 氣浮試驗結果

圖5 氣浮試驗效果對比

室內試驗結果表明,中心一號平臺58 ℃時原油密度為0.913 5 kg/m3,氣浮除油技術在埕島海上油田中心一號平臺的應用通過對比自然沉降和混凝沉

降試驗結果,顯然氣浮除油的效果較好,效率高;且除懸浮物效果好,能夠有效減少后段過濾負荷,尤其是針對乳化嚴重的污水,除油效率大幅度提高。

3 改造設計方案

結合室內試驗結果,對設計工藝進行改造,擬采用“除油+氣浮+過濾”工藝[3]。

步驟為:油站來水→撇油器→氣浮裝置→緩沖罐→污水提升泵→過濾器→注水系統(tǒng)。

三相分離器出水(含油≤500 mg/L)進入撇油罐內經初步除油、除懸浮物后,出水水質達到含油≤200 mg/L,投加浮選劑后進入2座氣浮裝置,出水水質達到含油≤30 mg/L,懸浮物≤30 mg/L,進入緩沖罐,經污水提升泵提升進入體外反洗核桃殼過濾器,進一步除油、除懸浮物,最終確保水質達到回注標準。

4 結論與認識

(1)氣浮除油較自然沉降和混凝沉降除油的效果較好,效率高;且對懸浮物的去除效果明顯,能夠有效減少后段過濾負荷。

(2)根據室內評價試驗結果,結合平臺現有試驗流程,改造設計方案,水質達到含油≤30 mg/L,懸浮物≤30 mg/L,滿足進入下一級處理構筑物的進水條件。

[1] 康萬利,張黎明,杜會穎,等.氣浮法處理油田污水進展[J]. 應用化工,2012,41(12):2147-2149.

[2] 李建平,孫繼濤.幾種氣浮除油工藝的應用比較[J]. 工業(yè)用水與廢水,2015,46(12):28-31.

[3] 中國石油天然氣總公司.石油和天然氣的開采與加工:灘海石油工程采出水處理技術規(guī)范SY/T0309-96[S].北京：石油工業(yè)出版社，1997.

[責任編輯] 印樹明

2017-01-27

王丙賢(1986—)，男，山東聊城人，山東建筑大學市政與環(huán)境工程學院碩士研究生,主要從事油田污水處理研究。

10.3969/j.issn.1673-5935.2017.01.008

G648.7

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1673-5935(2017)01- 0029- 03