李忠亮

(中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司，天津 300452)

0 引言

蓬萊油田CEPB平臺(tái)是渤海海域最大的生產(chǎn)污水處理平臺(tái)，其污水處理量最高可達(dá)12.96萬(wàn)m3/d。其與已建CPC平臺(tái)通過(guò)棧橋相連，負(fù)責(zé)接收4座井口平臺(tái)來(lái)液進(jìn)行油水分離，分離出的生產(chǎn)污水為礦區(qū)提供注水；同時(shí)還接收“海洋石油117”FPSO的注水進(jìn)行再處理，之后并入礦區(qū)總注水管網(wǎng)。

如圖1所示，作為是蓬萊油田礦區(qū)注水終端，CEPB生產(chǎn)污水分為典型三段式流程[1-3]，從上游至下游依次設(shè)有4臺(tái)斜板除油器、4臺(tái)溶氣式浮選機(jī)、32臺(tái)核桃殼過(guò)濾器，最終將生產(chǎn)污水含油量從1000×10-6下降至30×10-6，固體懸浮物含量從300 mg/L下降至10 mg/L。第一級(jí)設(shè)備斜板除油器，接收自生產(chǎn)分離器來(lái)的生產(chǎn)水，主要去除生產(chǎn)水中顆粒直徑較大的分散油、浮油；第二級(jí)設(shè)備溶氣式浮選機(jī)，通過(guò)微氣泡去除產(chǎn)出污水中乳化油和固體顆粒；第三級(jí)核桃殼濾器，通過(guò)濾料的吸附作用去除乳化油和懸浮固體顆粒[1]。

圖1 CEPB平臺(tái)生產(chǎn)水處理流程圖

因油田采出原油含有高濃度硫化氫，實(shí)際生產(chǎn)中，斜板除油器內(nèi)的硫化氫濃度可達(dá)1800×10-6，而設(shè)備底部排污管線設(shè)計(jì)為開放式對(duì)地漏排放。高濃度硫化氫氣體的流體排放作業(yè)對(duì)人員安全造成極大風(fēng)險(xiǎn)。為減小排放帶來(lái)的安全隱患，在平臺(tái)投產(chǎn)之初盡量減少了斜板設(shè)備的底部排污次數(shù)[2]。

隨著設(shè)備運(yùn)行時(shí)間的增加，生產(chǎn)污水中污泥進(jìn)入斜板除油器，在設(shè)備底部沉降，偶爾出現(xiàn)處理水質(zhì)不達(dá)標(biāo)的情況，污泥及雜質(zhì)的積累造成斜板除油器出口水中含油高達(dá)150 mg/L，給下游核桃殼濾器造成較大負(fù)擔(dān)。除增加核桃殼手動(dòng)反洗工作量外，容易造成濾料污染，影響生產(chǎn)水處理系統(tǒng)整體水質(zhì)，如何安全合理地定期對(duì)斜板除油器進(jìn)行排污成為需要解決的實(shí)際問題。

1 流程改造

在生產(chǎn)污水中，一般90%左右的油是以粒徑大于100 μm的浮油和10～100 μm的分散油形式存在，另外10%主要是0.1～10 μm的乳化油，小于0.1 μm的溶解油含量很低。斜板除油器主要除理的就是浮油與部分分散油。

斜板除油器應(yīng)用“淺池原理”：當(dāng)生產(chǎn)污水進(jìn)入斜管區(qū)后，密度小的粒子將浮到水面；上升較慢的粒子在波紋斜板中分離，粒子接觸到波紋斜板撞擊改變流向和流速，在浮力的作用下，在液面上部聚集最終進(jìn)入內(nèi)部油室，而處理后的生產(chǎn)污水通過(guò)水相出口進(jìn)入下一級(jí)處理設(shè)備[3]。生產(chǎn)污水中同樣含有分散體的礦物雜質(zhì)與大密度大比重的污油污泥。這些分散固體會(huì)沉降至罐底并逐漸累積。按照粒級(jí)可分為：(1)泥質(zhì)：粒徑＜10 μm；(2)粉質(zhì)：粒徑10～100 μm；(3)砂質(zhì)：粒徑＞100 μm。在斜板除油器運(yùn)行過(guò)程中，罐底固體雜質(zhì)和油泥的不斷累積會(huì)使水相出口的水中含油(OIW)與固懸物含量(TSS)值升高，影響油田注水的整體質(zhì)量。為保證人員操作安全和注水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，斜板除油器底部污油不僅應(yīng)固定、按時(shí)排放，同時(shí)還要有良好、合理的排放方法。斜板除油器設(shè)備在設(shè)計(jì)上沒有考慮到含硫化氫流體的排放隱患，開式排泥流程顯然難以適用于高含硫化氫的工況，導(dǎo)致操作人員無(wú)法定期、安全地進(jìn)行設(shè)備底部排污。

進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際考察和流程分析后，決定對(duì)設(shè)備進(jìn)行排污管線改造。如圖2所示，將斜板除油器底部對(duì)空排放口通過(guò)50.8 mm軟管連接至設(shè)備的油相出口管線上；管線為閉式排放，將底部污泥排放到污油罐；采用高壓軟管連接，可以實(shí)現(xiàn)四臺(tái)斜板除油器的定期排泥工作。該改進(jìn)措施用最少的改動(dòng)創(chuàng)造出最大的效益，利用現(xiàn)有預(yù)留口，不需要熱工作業(yè)，最大程度地降低了風(fēng)險(xiǎn)；管線可靈活拆卸，可進(jìn)行有針對(duì)性地排污[4]。

圖2 新增閉式排放管線流程圖

2 效果對(duì)比

斜板除油器改造簡(jiǎn)圖如圖3所示。

圖3 斜板除油器改造簡(jiǎn)圖

原有收油管線按照列賓宗公式計(jì)算，其過(guò)流量如下：

式中：Q為收油管線過(guò)流量；H為斜板除油器收油出口距離污油罐的高度(17 m)；L為斜板除油器收油出口到污油罐入口距離(30 m)；d為收油管線的管徑(76.2 mm)；ν為流體運(yùn)動(dòng)黏度[5]。

計(jì)算可得到該收油管線過(guò)流量約為70 m3/h，完全可以滿足斜板除油器每次排出污泥的流量。同時(shí)，通過(guò)對(duì)油槽液位的控制以及油相出口液位調(diào)節(jié)閥的開關(guān)，可以將收油與排泥分開進(jìn)行，不會(huì)造成流程上相互竄液的問題。

流程改造后，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)對(duì)斜板除油器A、斜板除油器B改造前后的水質(zhì)進(jìn)行對(duì)比，數(shù)據(jù)見表1。以表1斜板除油器B水中含油量的對(duì)比分析可以看出：3月12—14日，斜板除油器B未排污前，出口水中含油平均值182 mg/L；3月20日對(duì)流程改造，每日4次排污，經(jīng)過(guò)三周的在線處理效果跟蹤，水中含油量平均值105 mg/L，水中含油量大幅下降，下降幅度42.3%。生產(chǎn)水緩沖罐，出口水中含油量3月12—14日平均值為73 mg/L，排污后水中含油量為54 mg/L，下降26%。通過(guò)以上數(shù)據(jù)可以判定，斜板除油器排污效果顯著，水質(zhì)得到大幅改善[6]。

表1 斜板除油器水中含油跟蹤

3 結(jié)語(yǔ)

(1)斜板除油器排污管線的改造充分利用了現(xiàn)有流程，將底部排污由開式排放改為閉式排放，用最小的改動(dòng)獲得了較大的成效，提高了斜板除油器出口水質(zhì)，同時(shí)為安全、連續(xù)地排污提供了可靠的流程保證。

(2)本次作業(yè)可自主完成，減少了成本投入，實(shí)現(xiàn)了提質(zhì)增效。

(3)根據(jù)改造前后的數(shù)據(jù)對(duì)比，效果可觀，為今后新平臺(tái)的投產(chǎn)和設(shè)計(jì)或舊平臺(tái)改造提供了思路。建議在海油系統(tǒng)中其他平臺(tái)，尤其是高含硫化氫油田進(jìn)行推廣使用。