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工作研讨 2023 年第 3 期 48 CHEMICAL SAFETY&ENVIRONMENT 某海上油田生产污水处理流程创新 探索与实践 王 圣 中海石油（中国）有限公司天津分公司 天津 300452 摘 要：针对生产污水处理流程处理后污水含油值高的问题，分析影响生产污水处理流程运行效率的因素。水工艺舱中积存污油泥、分散油、浮油，对其实行扩容改造、顶部抽吸分散油和底部污油泥的适应性改造，解决了生产污水处理效果变差的问题，提高了生产污水处理系统的效率和稳定性。关键词：油田；生产污水；处理系统；浮油处理 油气处理终端承担原油、生产污水和井液伴生气的处理、输送以及回注等工作，保障原油装载、卸载、外输合格。随着油田的开发，生产污水系统处理量负荷逐渐增大，污水中含有的悬浮固体与胶体提高了污水处理难度，使处理后的水质接近标准控制值下限，有超标风险。因此，降低污水含油量、提高生产污水系统处理质量成为油田当前的重要工作。1 生产污水处理系统介绍 油田生产污水成分复杂，杂质主要有开发过程中地层液中的悬浮固体与胶体、原油脱水处理过程中的分散油和乳化油、储存中沉降的含油底泥。某海上油田生产污水处理系统由 4 部分组成，分别为水工艺舱、斜板除油器、加气浮选器和双介质过滤器。水工艺舱主要是利用重力作用初步分离水中分散油；斜板除油器主要利用“浅池理论”，分离和收集浮油，降低其含量；加气浮选器采用惰气作为循环气体，利用文丘里管产生微小气泡吸附聚集分散油，将乳化油带至水面，通过收油等操作降低水中含油量；双介质过滤器主要是利用核桃壳、蛇纹石等材料，通过滤料的机械筛滤和电化学特性吸附和去除污水中的微小悬浮物、油珠及被杀菌剂杀死的细菌及藻类，达到净化水质的目的。经过处理后的合格生产污水回注地层，以减少外排量。2 生产污水处理系统存在的问题和原因分析 2022 年 3 月，现场发现生产污水处理系统末 端 水 质 含 油 量 由 之 前 的 8 mg/L 增 加 到 17 mg/L，接近本油田处理水含油量20 mg/L指标要求，随时有超标的风险。对生产污水处理流程异常情况进行调查，现场人员自水处理流程末端向前端排查，经调查，生产污水处理系统中的双介质过滤器、气浮选器和斜板除油器的工艺参数近期未做调整，且观测其运行均平稳、无大幅波动。当排查到前端的水工艺舱时，发现其工作负荷显著增大（处理量增加 11 000 m3/d），继而对水工艺舱出水口水质进行了取样化验，结果显示：工艺舱出水的含油量从 310 mg/L 增加到 440 mg/L。因此认为，水工艺舱水处理质量变差是目前整个污水系统处理指标明显升高的主要原因。经技术人员分析，认为水工艺舱水处理质量变差的原因主要有 2 点，即：（1）水处理量显著升高，舱内的浮油和底泥的析出量显著增加1；（2）对析出的浮油和底泥未及时清除。在上述两 作者简介：王圣，男，工程师。2008 年 7 月毕业于中国石油大学（华东），石油工程专业，本科/工学学士学位；2018 年 6 月获得中国石油大学（北京）工程硕士学位，石油与天然气工程专业，现从事海上油气开采生产管理工作。2023 年第 3 期 工作研讨 CHEMICAL SAFETY&ENVIRONMENT 49 者的共同作用下，水工艺舱的浮油和底泥中的油持续扩散至水工艺舱中间水层，从而引起水工艺舱的出水含油量增加、水质变差。3 改造方案和实施 针对上述发现的问题，采取如下对应的治理措施。针对水处理量的显著升高问题，舱内的浮油和底泥的析出量显著增加，采取增加新舱的措施，减少单舱内的浮油和底泥的析出量，减少其占用舱容2-3；针对析出的浮油和底泥不能及时清除问题，采取增加浮油和底泥转抽设备，制定针对性的管理措施，及时去除浮油和底泥，减少浮油和底泥对生产水水质的影响。3.1 增加新舱，减少单舱析出量 为了减少单舱内的浮油和底泥的析出量，考虑另增加 1 个水工艺舱，新增加的水工艺舱能够实现与原工艺舱并行，且能够相互独立使用。考虑到设施上闲置的水缓冲舱与水工艺舱结构相似，为了减少投资费用，将原水缓冲舱改装为新水工艺舱，进行适应性改造4。改造时，在新水工艺舱上增加进水管线、液位计、压力检测装置，并增加出口离心泵和管线，将其接入生产水处理系统中。与新水工艺舱匹配而新增的生产污水处理系统，包括 1 台斜板除油器，1 台加气浮选器和 3 个双介质过滤器，工艺流程为：原油处理系统的生产污水进入到新水工艺舱进行初步沉降，再依次经过斜板除油器、加气浮选器，通过增压泵，将气浮选器的生产污水转至双介质过滤器进行过滤，处理后的生产水作为污水回注水回注地层。流程扩容新增设备示意图如图 1 所示。图 1 流程扩容新增设备示意图 新水工艺舱与原水工艺舱结构类似，容积为其 2/3，2 个工艺舱可以并联使用，也可以单独使用。当单舱运行时，新工艺舱作为备用舱；当水处理量低于 11 000 m3/d 时，单独采用新工艺舱；当水处理量低于 24 000 m3/d 时，采用原水工艺舱单独处理污水；当水处理量大于 24 000 m3/d 时，同时开启 2 个水工艺舱处理污水。经过实践验证，生产污水处理系统运新增 1 台斜板除油器、1 台加气浮选器、3 台核桃壳过滤器 工作研讨 2023 年第 3 期 50 CHEMICAL SAFETY&ENVIRONMENT 转良好，生产水处理空间扩容后，2 个水工艺舱中的浮油量和底泥量得到一定控制。3.2 增加转抽设备，减少浮油和底泥滞留量 3.2.1 增加浮油抽取装置 为减少浮油对水质的影响，需要增加浮油转抽装置。原流程利用离心泵将上部浮油转驳至原油工艺舱，但泵吸入口固定，使顶部浮油不能及时处理，造成浮油累积量增加。为了实现及时抽取浮油的目的，在水工艺舱顶部新安装 1 台离心泵 P-551C，离心泵井口管线为两段式设计，上端是一段硬管线，下端为一段柔性管，软管段有一定的浮力，使管线的重力小于其在油层内的浮力，端部吸入口始终稳定在上部浮油层。为了实现自动转抽，设计安装 1 套离心泵自动启停信号控制装置，当水工艺舱的液位上涨到液位设定值 85%时，离心泵自动启动，浮油通过管线转驳至原油处理系统，起泵后出口管线进行跟踪化验，当出口污水含量超过 80%时，则停泵，防止中间水层生产水被大量转抽，也能保持水工艺舱上部的原油厚度恒定，减少了浮油在舱内的累积。改造后的浮油转运流程如图 2 所示。图 2 改造后的浮油转运流程示意图 3.2.2 及时处理污油底泥 泥沙、胶质和化学药剂絮凝产生的污油泥聚积在工艺舱底部，应及时转抽。针对底泥不能及时转抽的问题，对水工艺舱距底部 30 cm处的 1 个预留口进行利用，在预留口增加管线，连接至污水泵 P-551 的入口处，在离心泵进口管线上安装 1 个蝶阀，与原管线并联使用，出口连接至移动式污油罐，实现污水泵既可以转水工艺舱的底泥，也可以转轴新工艺舱的底泥的功能。制定周期性工作机制，定期抽吸底部污油泥至移动式污油罐，及时处理污油底泥，减少底泥的存量，减轻底泥对水质的影响。2023 年第 3 期 工作研讨 CHEMICAL SAFETY&ENVIRONMENT 51 4 现场应用和效果 生产污水处理工艺是一个系统工程，在开发生产过程中，会面临处理底部油泥、高乳化浮油的问题，生产污水水质变差，影响水处理流程和回注效果，甚至会影响油藏的注水开发效果。从造成生产污水处理效果差的源头出发，确定水工艺舱舱容不能满足日益增加的处理液量的需求，生产水中的浮油和底泥未得到及时清除处理，影响处理水质。为提高综合经济效益，对原有的设备和工艺流程进行改造，改造 1 个新水工艺舱、增加 1 套浮油收取和底泥转抽设备，生产污水处理系统被整体扩容，浮油和污油底泥及时得到转运和处理。改造后，生产水处理水量由 24 000 m3/d 增长至 35 000 m3/d，处理量提高约 45%；水工艺舱出口水中含油值由400 mg/L 降低至 290 mg/L，降幅 27.5%；生产污水水中含油平均值由 1518 mg/L 降低至79 mg/L，水处理效果改善明显。根据油田污水处理水质含油20 mg/L 的要求及碎屑岩油藏注水水质推荐指标（SY/T 53292012）中30 mg/L（渗透率为 0.51.5 m2储层）要求，生产污水处理后的水质达标，满足回注需要。5 结束语 生产污水处理过程易受到分散油和底泥的影响，通过新增 1 套水处理设备、增加浮油处理设备和底泥转抽装置等改造措施，降低了单舱处理负荷，减少单舱的浮油和底泥的析出量，及时清除了析出的浮油和底泥，从而降低了浮油、底泥对生产污水水质的影响，实现了污水处理系统的精细管控，改善了水质处理效果。该类改造项目的实践可为各海上油田发现和处理同类问题提供思路和经验，对保证回注水质量和回注区块开发效果具有重要意义。参考文献 1 孙镜凯.海上油田工艺舱原油乳化异常分析及处理J.当代化工研究,2022,22(13):150-152.2 王维锋,杨浩波,陆忠韩,等.陆丰 13-1 油田生产水处理系统优化与效果分析J.工业水处理,2013,33(12):74-76.3 李振宇,杨炳华,曾斌,等.浅析一种优化油田生 产 水 处 理 系 统 的 方 法 J.化 工 管 理,2016,31(32):140-141.4 周建,杨宇环.FPSO 生产水工艺舱改造研究J.石油和化工设备,2017,20(4):90-91.